叶绿素衍生物光敏助氧化作用的生物学效应研究

论文摘要

随着人们对传统农药造成的环境污染及农产品安全问题认识的不断深入，包括光动力农药在内的生物农药以其高效、低毒的优点备受关注。叶绿素是自然界存在的光敏化物质，改造其结构，充分发挥其光敏化特性，将其开发为高效、低毒的光动力农药是国内外学者的共同努力方向。本文采用浸提法对蚕沙叶绿素-a提取率进行了研究，比较了丙酮法和乙醇法的提取率；通过化学结构修饰将叶绿素-a转化为脱镁叶绿酸-a、焦脱镁叶绿酸-a、脱镁叶绿酸-a甲酯、焦脱镁叶绿酸-a甲酯以及二氢卟吩e6等光敏化衍生物；采用傅立叶变换红外光谱及高效液相色谱（HPLC）对卟啉类物质的化学结构及纯度进行了检测，结果证明几种结构修饰方法成熟，得率较高。同时，本文对几种卟啉类物质的光敏助氧化性质进行了研究：采用紫外可见吸收（UV-Vis）光谱研究了物质基态的振动特性和对光的吸收特性，结果发现，卟啉类物质对可见光有很好的吸收截面；采用荧光光谱法研究了物质最低激发单重态特性；化学发光法室温下测定其爆发自由基情况，证实卟啉类物质因光敏化作用能产生大量自由基；电子自旋共振（ESR）测定光敏化下焦脱镁叶绿酸-a产生的自由基种类以及强度，结果发现焦脱镁叶绿酸-a光敏化过程中产生了大量的单线态氧。由此表明，焦脱镁叶绿酸-a具有良好的光敏助氧化作用，其光敏化作用主要沿Ⅱ型作用机制进行。四甲基偶氮唑盐法（MTT）检测及杀虫实验被用于筛选几种卟啉类化学物中的农药先导化合物。对Tn-5B1-4细胞存活率影响的结果发现，焦脱镁叶绿酸-a在浓度为10μM处理48h光照30min时细胞存活率仅为6.29％，而该浓度下对照组细胞存活率为58.3643％。其他几种卟啉类物质中，二氢卟吩e6也表现出对细胞极好的抑止性，二氢卟吩e6在浓度为10μM处理48h光照30min时细胞存活率仅为3.6336％，相对于该浓度下对照组细胞存活率71.5008％表现出极好的抑止性。饲毒法测定结果显示，焦脱镁叶绿酸-a处理48h，小菜蛾3龄幼虫在焦脱镁叶绿酸-a 0.5mg/ml和0.05mg/ml两个浓度下经光照或紫外灯照射后的死亡率各为60.0％和100.0％，明显高于对照组。本文采用化学修饰、细胞及杀虫实验模型筛选系统探讨了卟啉类光敏化物质开发光动力农药的可能，筛选出具有良好杀虫效果的卟啉类化合物焦脱镁叶绿酸-a，为卟啉类光动力农药的开发奠定基础。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 第一节 生物农药的研究现状
• 前言
• 1.生物农药的发展及其特点
• 2.生物农药的种类以及研究进展
• 3.生物农药存在的问题以及开发应用前景
• 讨论
• 第二节 卟啉类物质光敏助氧化作用及其光动力农药的开发
• 前言
• 1.卟啉类化合物光敏助氧化的生物学应用
• 2.卟啉类光敏物助氧化作用机理
• 2.1 光敏物助氧化作用的产生途径
• 2.2 对生物分子的光敏助氧化损伤机理
• 3.卟啉类光敏物的结构特性及其助氧化作用的构效关系
• 4.展望
• 参考文献
• 第二章 研究目的意义及内容
• 1.研究目的及意义
• 2.研究内容
• 第三章 卟啉类物质制备转化纯化及检测研究
• 第一节 蚕沙叶绿素-A提取率研究
• 1.蚕沙叶绿素-a的提取率研究
• 1.1 叶绿素-a提取率测定原理与方法
• 1.2 制备工艺比较
• 2.材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 方法
• 3.结果与分析
• 3.1 丙酮法提取脱镁叶绿素-a收率
• 3.2 乙醇法提取脱镁叶绿素-a收率
• 讨论
• 第二节 卟啉类物质转化研究
• 1.材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2.结果与分析
• 2.1 叶绿素-a转化为脱镁叶绿酸-a
• 2.2 叶绿素-a转化为焦脱镁叶绿酸-a
• 2.3 脱镁叶绿酸-a转化为脱镁叶绿酸-a甲酯
• 2.4 焦脱镁叶绿酸-a转化为焦脱镁叶绿酸-a甲酯
• 2.5 脱镁叶绿酸-a转化为二氢卟吩e6
• 讨论
• 第三节 卟啉类化合物的傅立叶变换红外研究
• 前言
• 1.材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2.结果与分析
• 2.1 脱镁叶绿酸-a FT-IR光谱
• 2.2 脱镁叶绿酸-a甲酯FT-IR光谱
• 2.3 焦脱镁叶绿酸-a FT-IR光谱
• 2.4 焦脱镁叶绿酸-a甲酯FT-IR光谱
• 2.5 二氢卟吩e6 FT-IR光谱
• 讨论
• 第四节 卟啉类化合物的紫外可见吸收研究
• 1.材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2.结果与分析
• 2.1 脱镁叶绿酸-a（Pa）紫外可见吸收图谱
• 2.2 脱镁叶绿酸-a甲酯（MPa）紫外可见吸收图谱
• 2.3 焦脱镁叶绿酸-a甲酯（MPPa）紫外可见吸收图谱
• 2.4 二氢卟吩e6（Ce6）紫外可见吸收图谱
• 2.5 焦脱镁叶绿酸-a（PPa）紫外可见吸收图谱
• 讨论
• 第五节 卟啉类化合物的荧光光谱研究
• 前言:
• 1.材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2.结果与分析
• 2.1 脱镁叶绿酸-a荧光发射图谱
• 2.2 脱镁叶绿酸-a甲酯 荧光发射图谱
• 2.3 焦脱镁叶绿酸-a荧光发射图谱
• 2.4 焦脱镁叶绿酸-a甲酯荧光发射图谱
• 2.5 二氢卟吩e6荧光发射图谱
• 讨论
• 参考文献
• 第四章 卟啉类化合物的光敏助氧化研究
• 第一节 卟啉类化合物的化学发光研究
• 引言
• 1.材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2.结果与分析
• 讨论
• 第二节 焦脱镁叶绿酸-A对昆虫细胞TN-5B1-4的毒性研究
• 1.材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2.结果与分析
• 2.1 光动力激活条件下的二氢卟吩e6对Tn-5B1-4生长的影响
• 2.2 光动力激活条件下的焦脱镁叶绿酸-a对Tn-5B1-4生长的影响
• 2.3 光动力激活条件下的脱镁叶绿酸-a对Tn-5B1-4生长的影响
• 2.4 光动力激活条件下的脱镁叶绿酸-a甲酯对Tn-5B1-4生长的影响
• 2.5 光动力激活条件下的焦脱镁叶绿酸-a甲酯对Tn-5B1-4生长的影响
• 讨论
• 第三节 焦脱镁叶绿酸-A电子自旋共振（ESR）研究
• 引言
• 1.材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2.结果与分析
• 讨论
• 第四节 焦脱镁叶绿酸-A对害虫的毒杀作用研究
• 1.材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2.结果与分析
• 2.1 焦脱镁叶绿酸-a对斜纹夜蛾2龄幼虫的毒性研究
• 2.2 焦脱镁叶绿酸-a对斜纹夜蛾2龄幼虫的毒性研究
• 2.3 焦脱镁叶绿酸-a对小菜蛾3龄幼虫毒性的研究
• 2.4 焦脱镁叶绿酸-a对小菜蛾3龄幼虫毒性的研究
• 讨论
• 参考文献
• 结论
• 附录Ⅰ
• 附录Ⅱ
• 攻读硕士学位期间参与完成的研究成果
• 致谢