水菖蒲提取物杀虫活性及活性成分分析

论文摘要

为了明确水菖蒲对储粮害虫的杀虫活性及其活性成分,本论文在前期研究基础上,研究了水菖蒲提取物对主要储粮害虫的活性;对提取物进行了分析、分离、鉴定和杀虫活性测试;研究了分离得到的活性化合物对主要储粮害虫的熏蒸活性;同时,对水菖蒲的超临界CO2萃取条件进行优化,对水菖蒲的萃取温度、压力、时间及夹带剂的用量进行筛选,取得如下主要结果:1.采用药膜法,设置3种不同浓度比较了水菖蒲乙醇提取物对六种主要储粮害虫成虫的驱避和触杀活性。结果表明:水菖蒲提取物对6种试虫成虫均具有一定的驱避作用,3种处理浓度处理60h,对赤拟谷盗、杂拟谷盗和长角扁谷盗的平均驱避率均在90%以上,均达到Ⅴ级;而对谷蠹、玉米象和锯谷盗的驱避率为Ⅰ～Ⅴ级。驱避作用由强到弱依次为:赤拟谷盗＞长角扁谷盗、杂拟谷盗＞谷蠹＞玉米象＞锯谷盗。水菖蒲提取物对试虫的驱避作用随着处理时间的延长显著降低。随着水菖蒲提取物处理浓度的降低,对试虫的驱避效果显著降低。水菖蒲提取物对6种试虫成虫均具有一定的触杀作用,0.31mg/cm2浓度处理96h后,玉米象、谷蠹、赤拟谷盗、杂拟谷盗、长角扁谷盗、锯谷盗的校正死亡率分别为95.56%、74.44%、10.15%、24.44%、100.00%、100.00%。水菖蒲提取物触杀活性由强到弱依次是长角扁谷盗＞锯谷盗＞玉米象＞谷蠹＞杂拟谷盗＞赤拟谷盗。水菖蒲提取物对试虫的触杀作用随着处理时间的延长显著增强。随着水菖蒲提取物处理浓度的降低,对试虫的触杀效果显著降低。2.为了确定水菖蒲提取物中的活性成分,采用有机溶剂萃取法,对水菖蒲的乙醇提取物进行了初步分离,利用对玉米象的触杀活性进行活性追踪。结果表明:活性部位为石油醚部位,314.54 gg/cm2的浓度处理4d后,对玉米象成虫的死亡率为100.00%。采用硅胶柱层析法,对水菖蒲乙醇提取物的石油醚萃取物进行分离,得到单体化合物1和化合物3。经气相色谱.质谱联用、红外吸收光谱、紫外吸收光谱、核磁共振波谱等测定表明,化合物1为β-细辛醚（1,2,4-三甲氧基-5-（1-丙烯基）苯）,化合物3为菖蒲螺酮（1-异丙基-4,8-二甲基螺[4.5]癸-2,7-二酮）。对玉米象的触杀活性表明,处理96h后,β-细辛醚、菖蒲螺酮对玉米象成虫的LD50分别为:28.03μg/cm2、158.00μg/cm2。3.为了确定水菖蒲活性成分β-细辛醚对主要储粮害虫的生物活性,研究了β-细辛醚对5种主要储粮害虫的熏蒸作用及对四纹豆象产卵、卵孵化率等的影响。β-细辛醚对玉米象卵熏蒸处理120h后,200μL/L的浓度处理后,对玉米象的种群抑制率达到了99.09%。对玉米象幼虫和蛹的熏蒸作用不明显。对玉米象成虫熏蒸24h,KC50为49.38μL/L,熏蒸120h后,LC50为17.82μL/L。β-细辛醚对谷蠹成虫熏蒸24h,KC50为102.96μL/L,熏蒸120h后,LC50为4.42μL/L。β-细辛醚对赤拟谷盗低龄幼虫的熏蒸效果要比高龄幼虫明显。当熏蒸浓度为200μL/L时,熏蒸120h后,蛹的校正死亡率为34.32%。β-细辛醚对赤拟谷盗成虫熏蒸24h的KC50为125.04μL/L,熏蒸120h后的LC50为116.48μL/L。β-细辛醚以200μL/L的浓度处理印度谷螟卵120h后,卵的孵化率仅为13.33%。β-细辛醚对印度谷螟幼虫具有一定熏蒸致死作用。β-细辛醚对印度谷螟蛹和成虫的熏蒸作用不明显。β-细辛醚熏蒸四纹豆象卵120h后,LC50为0.95μL/L。对四纹豆象幼虫以200μL/L的浓度处理后,幼虫的校正死亡率为51.69%。对四纹豆象蛹的熏蒸作用不明显。对四纹豆象成虫熏蒸24h后,KC50为1.07μL/L,熏蒸120h后LC50为0.73μL/L。为了明确β-细辛醚对四纹豆象的作用机理,研究了β-细辛醚对四纹豆象成虫行为、产卵和繁殖的影响,结果表明:经过β-细辛醚处理后的四纹豆象成虫行为主要表现为:兴奋→失去平衡→击倒→死亡,在实验处理浓度下,接触药剂64h后,试虫成虫全部死亡。用β-细辛醚处理后能够显著的减少试虫的交配次数,随着处理时间的延长,试虫的交配次数减少;不同性别试虫对于β-细辛醚的反应不同,同样的条件下,处理雄虫比处理雌虫对交配竞争能力的影响更大。处理雌虫与未处理雄虫配对后和处理雄虫与未处理雌虫配对后,雌虫的产卵数均极显著低于对照,随着处理时间的延长,雌虫的产卵数显著减少,但同样处理条件下,处理雌虫与未处理雄虫配对后和处理雄虫与未处理雌虫配对后,雌虫的产卵数间不存在显著差异。处理雌虫与未处理雄虫配对后和处理雄虫与未处理雌虫配对后,雌虫产卵的孵化率均显著低于对照,不同处理时间后卵的孵化率没有显著差异;但处理雌虫与未处理雄虫配对后卵的孵化率和处理雄虫与未处理雌虫配对后卵的孵化率之间没有显著差异。4.对水菖蒲中杀虫活性物质进行超临界CO2萃取,并以主要储粮害虫玉米象为对象,对其杀虫活性进行研究。采用正交试验设计,以萃取物对玉米象的杀虫活性为主要目标,以萃取物的得率为次要目标,对水菖蒲根茎杀虫活性物质的提取条件进行优化。结果表明:最佳萃取工艺为萃取温度55℃,萃取压35MPa,萃取时间40min,乙醇用量为150mL/200g。优化后的萃取方案可达到4.12%,优化后的萃取物处理玉米象成虫4d后的LD50为27.26μg/cm2,触杀活性明显增加。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1 植物性杀虫剂的作用方式的研究进展
• 1.1 胃毒作用
• 1.2 触杀作用
• 1.3 熏蒸作用
• 1.4 引诱作用
• 1.5 忌避和拒食作用
• 1.6 干扰昆虫正常的生长发育
• 2 植物性杀虫剂在储粮害虫防治中的应用研究进展
• 2.1 直接应用研究
• 2.2 复配剂的应用研究
• 2.3 植物活性成分的分离,以植物生物活性成分为先导化合物,合成筛选类似物,研发新农药
• 3 植物性杀虫剂有效成分的研究进展
• 3.1 生物碱（alkaloids）
• 3.2 黄酮类（flavonoids）
• 3.3 萜烯类（terpenes）
• 3.4 光活化毒素类（Phototoxicity）
• 3.5 其他化合物
• 4 植物性杀虫剂研究应用存在的问题及前景展望
• 4.1 植物性杀虫剂应用存在的问题
• 4.2 植物性杀虫剂发展前景的展望
• 5 本研究的立题依据、创新点、研究内容和技术路线
• 5.1 本研究的立题依据
• 5.2 研究内容
• 5.3 本研究的创新点
• 5.4 研究的技术路线
• 第二章 水菖蒲根茎提取物对储粮害虫的生物活性
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 试验方法
• 1.3 数据处理
• 2 结果与分析
• 2.1 水菖蒲根茎提取物对主要储粮害虫的驱避作用
• 2.2 水菖蒲根茎提取物对主要储粮害虫的触杀作用
• 3 小结与讨论
• 3.1 水菖蒲植物提取物对主要储粮害虫的驱避作用
• 3.2 水菖蒲植物提取物对主要储粮害虫的触杀作用
• 3.3 讨论
• 第三章 水菖蒲根茎提取物有效杀虫成分的分离与鉴定
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.3 统计方法
• 2 结果与分析
• 2.1 水菖蒲根茎提取物分离组分对玉米象的触杀活性
• 2.2 活性化合物的结构鉴定
• 2.3 两种活性单体对玉米象的触杀活性验证
• 3 小结与讨论
• 3.1 水菖蒲根茎提取物不同溶剂萃取物对玉米象的触杀作用
• 3.2 石油醚萃取物柱层析初分馏分对玉米象的触杀作用
• 3.3 活性化合物的结构鉴定
• 3.4 两种活性单体对玉米象的触杀活性验证
• 3.5 讨论
• 第四章 活性物质β-细辛醚对几种主要储粮害虫的控制作用
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.3 数据统计分析
• 2 结果与分析
• 2.1 β-细辛醚对玉米象的熏蒸作用
• 2.2 β-细辛醚对谷蠹的熏蒸作用
• 2.3 β-细辛醚对赤拟谷盜的熏蒸作用
• 2.4 β-细辛醚对印度谷螟的熏蒸作用
• 2.5 β-细辛醚对四纹豆象的熏蒸作用
• 2.6 β-细辛醚低剂量对四纹豆象行为、死亡率和繁殖的影响
• 3 小结与讨论
• 3.1 β-细辛醚对玉米象的熏蒸作用
• 3.2 β-细辛醚对谷蠹的熏蒸作用
• 3.3 β-细辛醚对赤拟谷盗的熏蒸作用
• 3.4 β-细辛醚对印度谷螟的熏蒸作用
• 3.5 β-细辛醚对四纹豆象的熏蒸作用
• 3.6 β-细辛醚低剂量对四纹豆象行为、死亡率和繁殖的影响
• 3.7 讨论
• 2提取工艺的研究'>第五章 水菖蒲根茎活性物质超临界CO₂提取工艺的研究
• 1 材料与方法
• 1.1 仪器和药品
• 1.2 供试昆虫
• 1.3 萃取流程
• 1.4 正交试验参数的确定
• 1.5 正交试验设计
• 1.6 触杀毒力测定方法
• 1.7 数据统计与分析
• 2 结果与分析
• 2萃取水菖蒲根茎正交试验参数的确定'>2.1 超临界CO₂萃取水菖蒲根茎正交试验参数的确定
• 2萃取水菖蒲根茎正交试验'>2.2 超临界CO₂萃取水菖蒲根茎正交试验
• 2.3 最佳萃取条件的确定
• 2.4 验证试验
• 3 小结与讨论
• 2萃取水菖蒲根茎正交试验参数的确定'>3.1 超临界CO₂萃取水菖蒲根茎正交试验参数的确定
• 2萃取水菖蒲根茎正交试验'>3.2 超临界CO₂萃取水菖蒲根茎正交试验
• 3.3 最佳萃取条件的确定及验证
• 3.4 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 参加科研项目、参编著作与发表论文