第一章 文献综述
1 梭毒隐翅虫的研究概况
梭毒隐翅虫又称青翅蚁形隐翅虫、青腰虫[1],隶属于鞘翅目(Coleoptera),隐翅虫科(Staphylinidae),毒隐翅虫属(Paederus)。分布于除南极洲以外的世界各地。成虫体长 6.5~7 mm,体狭长,头部及腹末二节黑色,前胸背板、腹部基部褐黄色,鞘翅闪蓝色金属光泽,雄虫第 8 腹板凹缺,雌虫钝圆[2]。梭毒隐翅虫多栖息于潮湿的生境中,如淡水湖边、沼泽、河流漫滩、灌木丛,以及水稻、小麦、棉花、玉米、油菜、大豆、蚕豆、小白菜、萝卜、甘蓝、烟草、甘蔗等多种作物田间和沟边杂草等地[3, 4]。与其它隐翅虫喜栖息于隐蔽场所不同,梭毒隐翅虫常处于暴露的环境中。喜白天活动,很少飞行,受到惊吓时快速爬行或短距离飞行,夜晚飞行距离较长。对光(特别是荧光)有着较强的趋性[3]。梭毒隐翅虫每年发生的世代数随着地区和取食食物的不同而存在差异。据报道梭毒隐翅虫在福州 1 年发生 5 代,存在世代重叠[5];在安徽每年发生 2~3 代[6];在江苏、广西每年发生 3 代[3]。梭毒隐翅虫的历期经过卵、幼虫、预蛹、蛹和成虫,卵期 3~19 天,一龄幼虫 4~22 天,二龄幼虫 7~36 天,预蛹 1~7 天,蛹 3~12天,成虫寿命约 11 个月[7]。以成虫越冬,但一些地区的梭毒隐翅虫的休眠不在冬天,其活动限度与数量消长似乎不是低温而是旱季的低湿引起的[3]。Nasir andAkram[8]研究梭毒隐翅虫的生物学时发现单只雌虫能在 3~6 月份产卵 25~61 枚,数量取决于气温。罗肖南等[5]研究发现雌成虫一生可交配多次,产卵期长,每天产卵 2~6 粒,最多 23 粒。梭毒隐翅虫活动能力强,活动范围广,成虫和幼虫均具有自相残杀的习性。
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1.2 梭毒隐翅虫与人类的关系
梭毒隐翅虫是农作物主要害虫的重要天敌,是需保护利用的自然资源。成虫和幼虫均为捕食性,可捕食二十多种农业害虫,如稻飞虱、叶蝉、三化螟蚁螟、稻纵卷叶螟幼虫、稻螟蛉幼虫、玉米螟、棉铃虫、菜青虫、小菜蛾、菜蚜、烟蚜等。食性因环境的不同而有所差异,梭毒隐翅虫在河南喜爱捕食的害虫依次是玉米螟、叶蝉若虫、各种蚜虫;在湖南偏食飞虱若虫[6, 7, 9]。梭毒隐翅虫在田间的密度非常大,河南的春玉米田每公顷 24300 头,春烟田每公顷 17850 头,小麦田每公顷 9900 头[7]。梭毒隐翅虫活动和搜索能力强,无论猎物在低密度还是高密度下均具有较高的捕食率,在害虫的生物防治中起到了重要作用。毒隐翅虫体内具有 3 种强烈的接触性毒素,分别是毒隐翅虫素、拟毒隐翅虫素和毒隐翅虫酮。卵、幼虫、蛹和成虫各虫态均含有毒素[7]。梭毒隐翅虫的醇提取物能抑制多种微生物的繁殖,如枯草芽孢杆菌、大肠埃希氏菌、酿造酵母和分枝杆菌[10],也被广泛应用于原生动物寄生虫的防治[11];其毒素是一种高效的 DNA 抑制物,它可以阻止染色体发生易位,并在细胞分裂结束期使染色体畸形[9],可阻止细胞有丝分裂,抑制鼠类的癌肿瘤,目前已成为抗肿瘤的候选药物之一。医学上发现梭毒隐翅虫毒素可以毒攻毒,能迅速地使其复原,从而治疗人体皮肤多种疾病。在《中药大辞典》中,梭毒隐翅虫的中药名为花蚁虫,能解毒、杀虫、止痒、治神经性皮炎、癣疮。You et al.[12]报道将梭毒隐翅虫虫体粉碎后涂于病人皮肤上,形成严重的化学烧伤损害可治疗白癜风。
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第二章 植物精油化学组分分析
对植物精油化学组分的分析,使植物精油的信息更加明确,为深入研究植物精油的某一种或几种组分所具有的生物活性奠定基础。
1 材料与方法
1.1 供试植物精油
10种植物精油从江西安邦药业有限公司(中国江西)购买。分别是薄荷油(Mentha piperita)、香茅油(Cymbopogon citratus)、桉叶油(Eucalyptus globulus)、青蒿油(Artemisia annua)、艾叶油(Artemisia argyi)、肉桂油(Cinnamomum cassia)、丁香油(Syzygium aromaticum)、冬青油(Gaultheria procumbens)、芳樟油(Cinnamomum camphora)和柠檬油(Citrus limon)。
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2 结果与分析
釆用GC–MS分析薄荷油的主要成分,总离子流图见图2-2。共鉴定出成分30种(表2-3),占薄荷油总量的97.30%;其中2种成分含量超过10%,分别为薄荷酮(12.16%)和薄荷醇(37.78%)。薄荷醇相对含量明显高于其他成分,是薄荷油的主要成分。釆用GC–MS分析艾叶油的主要成分,总离子流图见图2-3。共鉴定出成分17种(表2-4),占艾叶油总量的96.91%;其中4种成分含量超过10%,分别为α-蒎烯(30.12%)、桧烯(26.15%)、莰烯(17.95%)和β-蒎烯(15.09%)。4种成分含量较接近,均为薄荷油的主要成分。
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第三章 植物精油对梭毒隐翅虫驱避、熏蒸、触杀活性的研究..........23
1 材料与方法 ......... 23
1.1 供试植物精油 ........ 23
1.2 供试梭毒隐翅虫 .... 23
1.3 实验材料 ...... 23
1.4 植物精油驱避活性测定 ............ 23
1.5 植物精油熏蒸活性测定 ............ 24
1.6 植物精油触杀活性测定.............25
2 结果与分析..........26
2.1 植物精油驱避活性测定.............26
2.2 植物精油熏蒸活性测定.............27
2.3 植物精油触杀活性测定.............29
3 讨论............30
第四章 冬青油对梭毒隐翅虫解毒酶以及乙酰胆碱酯酶活性影响的研究 ....33
第 1 节 梭毒隐翅虫解毒酶(GST、CarE、P450 酶)的测定与比较.........33
1 材料与方法..........33
2 结果与分析..........40
第 2 节 梭毒隐翅虫乙酰胆碱酯酶活性的测定与比较....45
1 材料与方法..........45
2 结果与分析..........47
3 讨论............49
第四章 冬青油对梭毒隐翅虫解毒酶以及乙酰胆碱酯酶活性影响的研究
本章对第三章筛选出的具有最佳触杀和熏蒸活性的冬青油做了进一步研究。目前不论在梭毒隐翅虫上还是在其他昆虫上,冬青油的杀虫作用机理尚不清楚。本研究采用体内酶活测定(熏蒸处理)和体外酶活测定两种方法,分别在雌、雄成虫上进行,测定三种解毒酶:谷胱甘肽-S-转移酶(GST)、羧酸酯酶(CarE)和细胞色素P450酶(P450酶),以及乙酰胆碱酯酶(AChE)活性的变化。探究冬青油的杀虫作用机理,为冬青油的开发应用提供重要的理论依据。
第 1 节 梭毒隐翅虫解毒酶(GST、CarE、P450 酶)的测定与比较
(1)考马斯亮蓝G-250试剂:准确称取0.100 g考马斯亮蓝G-250,将其溶于50 mL95%的乙醇中,溶解后再加入100 mL 85%的磷酸,最后用蒸馏水定容至1000 mL,贮存于4℃条件下。
(2)牛血清蛋白标准溶液:准确称取0.100 g牛血清蛋白,用蒸馏水定容至100 mL。
(3)0.6 mmol/LCDNB:准确称取30 mg CDNB,溶解于5 mL无水乙醇中,再用0.5 mol/L pH7.5 Tris-HCl缓冲液定容至250 mL,贮存于棕色试剂瓶中。
(4)6 mmol/LGSH:准确称取188 mg GSH,用0.5 mol/LpH7.5 Tris-HCl缓冲液定容至100 mL,贮存于棕色试剂瓶中。
(5)0.5 mol/L pH7.5 Tris-HCl缓冲液:准确称量3.030 g Tris,用蒸馏水定容至250mL;再量取2.16 mL HCl,用蒸馏水定容至250 mL,然后将250 mL的Tris溶液和201.5mL的HCl溶液混匀,最后用蒸馏水定容至500 mL。
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结论
冬青油、薄荷油、艾叶油、芳樟油、柠檬油、桉叶油、丁香油、香茅油、肉桂油和青蒿油等10种植物精油通过GC–MS分析其化学组分。冬青油的主要成分为水杨酸甲酯(占99.42%);薄荷油的主要成分为薄荷醇(占37.78%);艾叶油的主要成分分别为α-蒎烯(占30.12%)、桧烯(占26.15%)、莰烯(占17.95%)和β-蒎烯(占15.09%);芳樟油的主要成分为芳樟醇(占54.64%);柠檬油的主要成分为柠檬烯(占85.33%);桉叶油的主要成分为桉树脑(占82.05%);丁香油主要成分为丁香酚(占82.63%);香茅油的主要成分为香茅醛(占33.96%);肉桂醛的主要成分为反式肉桂醛(占99.37%);青蒿油的主要成分分别为桉树脑(占23.77%)、β-蒎烯(占15.18%)和α-蒎烯(占13.11%)。首先,肉桂油、冬青油、丁香油等10种植物精油在0.1 μL/cm2浓度下对梭毒隐翅虫进行了驱避活性的测定。植物精油对梭毒隐翅虫的驱避活性随精油的种类和驱避时间的不同而变化。肉桂油表现出极佳的驱避效果,100%驱避率长达6 h,8 h的测试时间内全部达到Ⅴ级效果。丁香油也表现出了极佳的驱避效果,8 h的测试时间内全部达到Ⅴ级效果,且驱避率均在95%以上。冬青油在该试验中将梭毒隐翅虫杀死,不能确定该浓度下冬青油是否具有驱避活性。进一步试验,测定肉桂油、冬青油和丁香油在0.01 μL/cm2浓度下的驱避活性。3种植物精油驱避活性随着时间下降。肉桂油和丁香油均表现出了Ⅴ级(1~4 h)和Ⅳ级(6~8 h)驱避效果。冬青油表现出了极低的驱避效果(Ⅰ级,1~8 h)。最后,在0.005 μL/cm2浓度下,再一次测定肉桂油和丁香油对梭毒隐翅虫的驱避活性。2种植物精油驱避活性随着时间显著下降。在相应的处理时间下,肉桂油的驱避活性均显著高于丁香油。且在1~2 h,肉桂油表现出了Ⅴ级驱避效果。综上,肉桂油对梭毒隐翅虫具有最佳的驱避活性。鉴于在0.01 μL/cm2驱避浓度下,肉桂油和丁香油对梭毒隐翅虫均具有Ⅳ-Ⅴ级的驱避效果且无显著性差异,所以肉桂油和丁香油都具有开发成熏蒸剂的潜力。肉桂油、冬青油、丁香油等10种植物精油在2 μL/L air浓度下对梭毒隐翅虫进行了熏蒸活性的测定。植物精油对梭毒隐翅虫的熏蒸活性随着精油的种类和熏蒸时间的不同而变化。冬青油对梭毒隐翅虫的熏蒸活性最强,熏蒸1 h后的校正死亡率达到24%,熏蒸8 h后的校正死亡率高达80%。进一步试验,测定冬青油不同熏蒸时间的LC50。熏蒸1、2、4、6、8 h的LC50分别为2.680、2.178、 2.046、1.765、1.591μL/L air。冬青油对梭毒隐翅虫具有最佳熏蒸活性,具有开发成梭毒隐翅虫熏蒸剂的潜力。
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参考文献(略)