柳杉精油化學(xué)成分及其對(duì)對(duì)黑胸白蟻的毒殺活性研究.pdf

1、我國(guó)每年因白蟻危害造成的經(jīng)濟(jì)損失超過30億元。目前，國(guó)內(nèi)外白蟻預(yù)防和防治仍然以化學(xué)殺蟲劑為主，由于有機(jī)磷和有機(jī)氯殺白蟻劑的禁用，尋求新的防治白蟻技術(shù)和方法顯得十分必要。利用精油或精油中的活性物質(zhì)防治白蟻是目前白蟻防治領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。柳杉作為我國(guó)本土的、分布廣泛的豐富天然植物資源，值得深入研究它的生物活性。因此，本研究分析了柳杉精油化學(xué)成分及其殺白蟻活性，并對(duì)精油進(jìn)行純化、分離、鑒定，從生化水平、蛋白質(zhì)水平以及基因水平探討其殺蟲機(jī)理;

2、此外，本文初步探討了α-松油醇類似物化學(xué)結(jié)構(gòu)與殺白蟻活性的關(guān)系，取得如下主要結(jié)果:
　　 1.柳杉精油化學(xué)成分及殺白蟻活性
　　 為明確柳杉和日本柳杉精油對(duì)白蟻的毒殺活性及化學(xué)成分特征，采用GC-MS法，比較分析了柳杉和日本柳杉精油的化學(xué)成分，并測(cè)試2種精油對(duì)黑胸散白蟻的毒殺活性。結(jié)果表明，不同種柳杉精油的化學(xué)成分存在一定差異，柳杉精油殺白蟻活性高于日本柳杉。
　　 本文進(jìn)一步分析了昆明、雅安、武漢、恩施、合肥、

3、南京、天目山、福州和廬山等9個(gè)國(guó)內(nèi)主要分布區(qū)，不同季節(jié)、樹齡，以及樹皮、邊材、心材和樹葉4種器官的柳杉精油含量、化學(xué)成分及其殺白蟻活性。結(jié)果表明，不同產(chǎn)地、不同季節(jié)、樹齡以及柳杉不同器官精油化學(xué)成分存在一定差異，但它們的殺蟲活性差異不明顯。同時(shí)，柳杉葉精油殺白蟻明顯高于樹皮、邊材、心材。因此，柳杉葉精油可作為一種潛在的天然殺白蟻藥劑。柳杉葉精油成分的鑒定與化學(xué)品系的分析，可以了解不同來源的柳杉葉精油組成分的差異與種源地之間的關(guān)系。本研究

4、結(jié)果可以為柳杉品系的選育與精油的利用或生物活性測(cè)定提供參考依據(jù)。
　　 2.柳杉精油有效殺蟲成分的分離與鑒定
　　 為進(jìn)一步了解柳杉葉精油中具有殺白蟻活性成分。采用生物活性追蹤法，利用硅膠柱層析，從柳杉葉精油中分離、純化殺白蟻活性物質(zhì)。通過紅外光譜(IR)、質(zhì)譜(MS)、紫外光譜(UV)、核磁共振(NMR)對(duì)柳杉葉精油分離得到的活性物質(zhì)進(jìn)行解析，經(jīng)鑒定為α-松油醇，分子式為C10H18O，分子量為154.25，為單環(huán)單萜

5、醇。α-松油醇對(duì)黑胸散白蟻具有較強(qiáng)的毒性，其毒力回歸方程為Y=0.34+5.05x(R2=0.87)，LC50為0.86 mg/mL。本研究表明，α-松油醇可作為一種高效、環(huán)境友好的殺白蟻藥劑。為進(jìn)一步研究殺蟲機(jī)理和化學(xué)結(jié)構(gòu)——活性關(guān)系奠定基礎(chǔ)，并為產(chǎn)業(yè)化開發(fā)提供理論依據(jù)。
　　 3.α-松油醇對(duì)白蟻的殺蟲機(jī)理
　　 為探討α-松油醇的殺白蟻?zhàn)饔脵C(jī)理。測(cè)定了α-松油醇對(duì)黑胸散白蟻體內(nèi)解毒酶和抗氧化酶活性的影響。結(jié)果表明，

6、α-松油醇對(duì)白蟻體內(nèi)的解毒酶和抗氧化酶的活性均表現(xiàn)出較強(qiáng)的時(shí)間效應(yīng)。LC50劑量（0.86 mg/mL）的α-松油醇對(duì)黑胸散白蟻工蟻體內(nèi)的乙酰膽堿酯酶(AChE)、鈉鉀ATP酶(Na+-K+-ATPase)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)的酶活性隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)整體表現(xiàn)出抑制作用;對(duì)谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶(GST)、超氧化物岐化酶(SOD)表現(xiàn)誘導(dǎo)增加作用。用0.2、0.4、0.6、0.8、1.0μl/mL劑量的α-松油醇處理試蟲后

7、，各劑量的α-松油醇均可抑制黑胸散白蟻體內(nèi)的乙酰膽堿酯酶(AChE)和鈉鉀ATP酶(Na+-K+-ATPase)的酶活性。白蟻體內(nèi)的谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶(GST)、超氧化物岐化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)的酶活性隨α-松油醇處理劑量的增加而誘導(dǎo)增加。其中，α-松油醇對(duì)Na+-K+-ATPase具有較強(qiáng)的抑制作用，且隨著中毒癥狀的加劇，對(duì)該酶的抑制作用增強(qiáng)。因此，Na+-K+-ATPase可能是α-松油醇的主要作用靶

8、標(biāo)。
　　 為了進(jìn)一步探討α-松油醇的作用機(jī)理。本文利用差異蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，研究α-松油醇脅迫下黑胸散白蟻體內(nèi)蛋白質(zhì)的變化，觀察到40個(gè)蛋白質(zhì)發(fā)生了差異表達(dá)，其中7個(gè)蛋白點(diǎn)為上調(diào)表達(dá)，24個(gè)點(diǎn)為下調(diào)表達(dá)，9個(gè)蛋白點(diǎn)為在處理后新增或消失。質(zhì)譜分析共鑒定出40個(gè)蛋白點(diǎn)，包括能量代謝、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、細(xì)胞骨架蛋白等。這些蛋白參與了白蟻體內(nèi)的生理生化過程，表明白蟻在應(yīng)對(duì)α-松油醇的響應(yīng)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
　　 在α-松油醇脅迫下黑胸散白

9、蟻體內(nèi)相關(guān)的蛋白質(zhì)發(fā)生表達(dá)量的變化，為更好的了解基因水平的表達(dá)差異，本研究應(yīng)用RT-PCR和RACE技術(shù)，克隆得到黑胸散白蟻與能量代謝相關(guān)的ATP合成酶(ATP synthase-β-subunit)基因的大部分序列，從序列的保守性可推知ATP合成酶在不同物種中的功能比較保守。
　　 4.α-松油醇類似物殺白蟻活性研究
　　 為研究α-松油醇類似物結(jié)構(gòu)與殺白蟻活性的關(guān)系，測(cè)定了單萜類、醇類、酚類、酮類、醛類、酯類和醚類等

10、7個(gè)系列42個(gè)化合物對(duì)白蟻的熏殺效果，結(jié)果表明，含氧萜類化合物的殺白蟻活性高于萜類化合物;羥基(-OH)基團(tuán)的位置強(qiáng)于乙?；?酚類物質(zhì)結(jié)構(gòu)上羥基(-OH)位置不同，生物活性也不一樣;丙烯基雙鍵的位置對(duì)殺白蟻活性很重要;大多數(shù)酮類化合對(duì)白蟻的熏殺效果都比醇類化合物強(qiáng)，羰基的存在可能提高了化合物的毒效。本研究初步揭示了單萜類化合物的不同化學(xué)基團(tuán)對(duì)殺白蟻活性的影響，并發(fā)現(xiàn)了大量活性明顯高于α-松油醇的化合物。
　　 通過本論文研究，明

11、確了不同種間、不同產(chǎn)地、不同季節(jié)、不同樹齡及不同器官柳杉精油化學(xué)成分存在一定程度的差異，同時(shí)，這些精油對(duì)白蟻都具有較好毒殺效果，但活性差異不明顯。首次從柳杉葉精油中分離得到殺白蟻活性物質(zhì)α-松油醇，并對(duì)它的殺蟲機(jī)理進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)α-松油醇可抑制黑胸散白蟻體內(nèi)的解毒酶和誘導(dǎo)氧化酶系。同時(shí)，本文開展了黑胸散白蟻響應(yīng)α-松油醇脅迫的蛋白質(zhì)組學(xué)研究，找到了多個(gè)與α-松油醇脅迫相關(guān)的蛋白，揭示了白蟻對(duì)α-松油醇響應(yīng)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)。初步揭示了單萜類