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植物源
 
 
苦皮藤素的杀虫机理研究及进展
  苦皮藤素的生物活性
  苦皮藤中杀虫活性物质主要存在于根皮,其叶、果、木质部也有一定的杀虫作用,但杀虫毒力远不如根皮。苦皮藤中的二氢沉香呋喃多元醇酯类化合物对昆虫具有3种活性,即拒食活性、麻醉活性和毒杀活性。此外,苦皮藤的果实中还含有农用杀菌活性和医用抗癌活性成分。
  1.拒食活性:利用非选择性叶碟法测定苦皮藤的拒食活性,发现苦皮藤根皮粉对蝗虫、芜菁叶蜂有强烈的拒食作用。苦皮藤根皮提取物对小菜蛾幼虫也表现出绝对的拒食作用。不同浓度的苦皮藤种油对黄守瓜,二十八星瓢虫、斜纹夜蛾、菜青虫、猿叶虫、小菜蛾等6种害虫均显示出拒食作用。
  2.麻醉活性:具麻醉活性的物可使供试昆虫的大多数表现为静止不动、虫体瘫软麻痹、对刺激无反应(无论是物理的还是化学的)。摄入剂量较小时,麻醉试虫经一定时间会苏醒,剂量较大时,麻醉试虫不再苏醒,将缓慢死亡。
  3.毒杀活性:具毒杀作用的物质作用于试虫以后,中毒试虫表现为兴奋、痉挛等症状,快速爬行,继而被击倒,虫体扭曲、翻滚,体液(主要是血淋巴)从口器及肛门大量排出,最后试虫失水,虫体极度缩短,然后死亡。
  4.杀菌活性:研究人员对苦皮藤果实所含物质的杀菌活性也进行了研究。以25%乙醇、50%乙醇、95%乙醇、苯、石油醚提取苦皮藤假种皮有机物质,生测结果表明25%乙醇、50%乙醇提取物中含杀菌活性成分,而其他提取液都没有杀菌活性,这很可能与杀菌活性物质的极性有关。在离体条件下提取物既能抑制病原真菌孢子的萌发又能够抑制病菌菌丝的生长,但主要是抑制病菌菌丝的生长。在活体条件下,25%乙醇抽提物对黄瓜霜霉病和小麦白粉病都有明显的防治效果。研究人员还对杀虫植物苦皮藤植株的内生真菌进行了研究,结果表明:从苦皮藤根和侧枝中分离得到39株内生真菌,其中一菌株菌丝体粗提物对3龄黏虫有毒杀作用,24h后别的死亡率为85.3%,有三菌株发酵产物粗提物对番茄灰霉病菌、小麦赤霉病菌、苹果炭疽病菌和玉米小斑病菌有不同程度的杀菌活性,对小麦白粉病和黄瓜霜霉病的平均防效均在50%以上吗,这为利用苦皮藤内生真菌的次生代产物实现杀菌活性化合物的产业化提供了依据。
  5.抗癌活性:苦皮藤与大多数卫矛科植物一样,也含有许多具有医药活性的化合物,从苦皮藤种子中得到一类具有抗癌活性的1,3-氧氮杂环己烷新骨架生物碱——苦皮藤碱A和B。美国国际卫生和抗癌研究中心对它们通过体外定向肿瘤筛选,9个不同种类的60个细胞株毒理实验结果表明,苦皮藤碱B显示温和的细胞抗癌活性,抗非小细胞肺癌。
  作用机理:
  苦皮藤作为今年来快速发展的绿色植物源杀虫农药之一,其杀虫有效成分基本都是以二氧沉香呋喃为骨架的多元醇酯类化合物及其生物碱,对光、热和PH值均稳定,对害虫主要表现为麻醉、拒食和胃毒作用。苦皮藤是一类作用机理独特的植物源杀虫剂,具有选择性杀虫作用,体现在对靶标害虫有毒而对非靶标生物低毒,为理想的高效、低成本、环境友好型杀虫剂。
  (1)麻醉作用:引起昆虫的中毒症状为虫体瘫软、麻痹,对外界刺激失去反应。结合症状反应认为苦皮藤素作用于昆虫的神经系统,其麻醉作用机理可能有两种:一是作用于中枢神经系统,包括轴突和突触;二是作用于神经-肌肉接点,导致神经-肌肉传递阻断。根据神经电生理实验结果初步认为,苦皮藤素对美洲蜚蠊成虫中枢神经离体标本的突触传导无明显影响。果蝇幼虫神经-肌肉接点兴奋性接点电位测定表明,苦皮藤素最终阻断了神经-肌肉的兴奋传导,造成昆虫麻痹。生化分析结果指出,苦皮藤素能引起昆虫神经-肌肉突触兴奋性神经递质谷氨酸含量降低而引起其抑制性神经递质氨基丁酸含量升高。被苦皮藤素麻醉的昆虫,其耗氧量仅为正常试虫的47.68%~50.24%,心搏速率仅为正常试虫的40%~65%,且表现出心律失调。这些结果符合电生理实验得出的初步结论,即当昆虫神经-肌肉兴奋传导被阻断后,试虫表现出肌肉松弛,虫体瘫软,由神经-肌肉控制的活动(如呼吸运动、心脏搏动等)就会受到影响,试虫处于麻醉状态,不活动,降低了能量代谢,从而影响到耗氧量和心搏速率。这些结果表明,苦皮藤素可作用于昆虫神经-肌肉突触。
  (2)毒杀作用:苦皮藤素对黏虫的作用症状表现为兴奋、快速爬行、痉挛、虫体扭曲,继而大量失去体液,上吐下泻,以泻为主,虫体极度缩短,慢慢死亡。类似于苏云金杆菌内毒素引起的昆虫中毒症状,而且中肠组织病变的电镜观察结果也相似,表现为损伤中肠细胞微绒毛,使内质网池扩张、核糖体脱落、线粒体肿胀等,表明苦皮藤素破坏了中肠肠壁细胞质膜及内膜系统,但它对中肠主要消化酶系的活性无显著影响,因此初步认为苦皮藤素作用于昆虫的消化系统,推测可能在中肠肠壁细胞膜上存在有苦皮藤素的受体,苦皮藤素与之结合后细胞膜的三维构象发生改变,细胞膜对离子的通透性亦随之改变,渗透压平衡被打破,细胞膨胀,最终瓦解,造成肠壁穿孔,体液流失,并在此基础上比较现有杀虫剂的作用机理,首次提出了昆虫消化毒剂的概念及创制一类作用于昆虫消化系统的新型杀虫剂的设想。
  目前,植物源杀虫剂的研究和开发利用受到了越来越多的人们的重视,尤其是现在全世界面临人口迅速增长,环境污染压力日趋严重,大力提倡绿色农业、绿色农药,加强环境保护,贯彻执行可持续农业的时代。植物杀虫剂符合当今农药发展的方向,顺应保护环境的潮流。苦皮藤在农药学方面有着广阔的利用前景,作为一种天然植物源农药,苦皮藤对益虫等非靶标生物和人无害,对环境友好,是理想的合成农药的替代品。若能大规模用于市政园林和草坪的害虫防治,必能减轻环境负荷,有效改善环境。
 
 
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