互叶白千层精油对储粮害虫的杀虫活性及作用机制

发布时间：2018-12-17 20:39

【摘要】：杂拟谷盗和玉米象是重要的储粮害虫,造成储粮巨大损失,化学熏蒸剂的使用受到毒性和环境安全的严重制约。研发高效安全的储粮害虫控制药剂在实践中具有重要的意义。本论文研究了互叶白千层精油对杂拟谷盗(Tribolium confusum Jac.du Val.)、玉米象(Sitophilus zeamais)等储粮害虫的杀虫活性,明确了互叶白千层精油的主要杀虫活性成分,探讨了互叶白千层精油对储粮害虫杀虫作用的生化机理和分子机制,开展了互叶白千层精油防治储粮害虫的实仓模拟试验,并对互叶白千层精油安全性进行了初步评价,为植物源农药的研究开发、储粮害虫的绿色防控以及保障农产品质量安全提供技术支撑。主要研究结果如下:1、互叶白千层精油对储粮害虫的杀虫作用以储粮害虫杂拟谷盗和玉米象为研究对象,研究了不同浓度和时间梯度的互叶白千层精油对供试昆虫的驱避作用、触杀作用和熏蒸作用,旨在探讨不同作用方式的互叶白千层精油对试虫的杀虫活性效果。结果表明:互叶白千层精油对杂拟谷盗和玉米象的驱避效果明显,在浓度为1.41mg/cm~2下对杂拟谷盗和玉米象的平均驱避率分别是77.60%、75.68%,其驱避等级达Ⅳ级;互叶白千层精油对杂拟谷盗和玉米象都具有良好的触杀作用,24h时其触杀活性的LD_(50)分别为4.70mg/cm~2、4.80mg/cm~2;互叶白千层精油的熏蒸作用效果显著,具有进一步开发的价值,其对杂拟谷盗成虫处理24h、48h、72h后的LC_(50)分别为7.45mg/L、7.09mg/L和6.37 mg/L,对玉米象成虫处理24h、48h、72h后的LC_(50)分别为8.42mg/L、7.70mg/L和6.78mg/L。可见互叶白千层精油应用于储粮害虫的防治具有可行性。2、互叶白千层精油的杀虫活性成分分析利用GC-MS技术对互叶白千层精油的挥发性成分进行分析,并以峰面积归一化法测定各成分的相对含量。GC-MS主要鉴定出10种主要成分,分别是α-蒎烯(α-pinene)、桧烯(sabinene)、α-松油烯(α-terpinene)、对伞花烃(p-cymene)、傜烯(limonene)、1,8-桉叶油素(1,8-cineole)、γ-松油烯(γ-terpinene)、异松油烯(terpinolene)、4-松油醇(terpinen-4-ol)和α-松油醇(α-terpineol)。定量分析表明互叶白千层精油的主要成分多为萜类化合物,其中4-松油醇的含量高达40.09%,说明该精油为4-松油醇型。根据GC-MS分析结果,实验选取其中含量较高的五种成分进行活性研究。结果显示各成分均具有良好的熏蒸毒力,其熏蒸毒力大小为:4-松油醇α-松油醇1,8-桉叶油素γ-松油烯α-松油烯。其中4-松油醇和α-松油醇熏蒸效果显著,尤其4-松油醇熏蒸效果突出,其对杂拟谷盗和玉米象熏蒸作用的LC_(50)分别为3.22mg/L和3.83mg/l,具有进一步开发为储粮害虫熏蒸剂的潜能。3、互叶白千层精油对储粮害虫熏蒸作用生化机理的探讨采用三角瓶熏蒸法处理试虫后测定其体内乙酰胆碱酯酶(ache)、谷胱甘肽-s-转移酶(gst)和羧酸酯酶(care)酶的活性,旨在从生化水平探讨互叶白千层精油对试虫熏蒸作用的机理。结果表明:分别用杂拟谷盗和玉米象的致死中浓度(7.45mg/l、8.42mg/l)熏蒸处理24h后,两种储粮害虫体内ache、gst和care酶活力均受到抑制,且随着时间的延长,三种酶活力都有一定程度的恢复趋势,虽有些波动,但整体均显著低于对照的酶活力;而在熏蒸12h时,玉米象体内care酶活力受到互叶白千层精油胁迫而产生应激反应。低浓度处理(5.39mg/l)24h后,杂拟谷盗体内gst酶和玉米象体内care酶活力受到互叶白千层精油胁迫而产生应激反应,玉米象体内ache活力与空白对照组ache的酶活力基本相同,表现出对ache的酶活力无影响,而随着处理剂量的升高,抑制作用增加;其中玉米象的care酶活力在7.48mg/l浓度精油熏蒸下产生了一定的应激反应,但仍然显著低于对照,表现出抑制作用。4、互叶白千层精油对储粮害虫熏蒸作用的转录组测序与分析使用illuminahiseq平台首次对杂拟谷盗和玉米象进行转录组测序,分别获得杂拟谷盗(8.96gb)和玉米象(8.93gb)的原始数据。其中,杂拟谷盗对照组和处理组分别获得45,114,010和44,228,536cleanreads,玉米象对照组和处理组分别获得44,697,706和44,884,212cleanreads。经trinity软件组装最终分别获得28,885和33,483个unigene,平均长度分别为944nt和1,280nt。通过将unigene分别比对到nr、nt、swissprot、cog、kegg、go和interpro等七大蛋白质公共数据库进行注释,分别共有23,571(81.60%)、20,811(62.15%)条unigene获得功能注释。通过比较处理组和对照组的转录组数据,分别发现2,208和3,562个差异表达基因,其中杂拟谷盗有999个基因上调,1,209个基因下调;玉米象有2,836个基因上调,726个基因下调。进一步对差异表达基因进行分析,包括go分析和keggpathway富集分析,结果显示:go功能分析中,unigenes主要被分类到细胞组分(cellularcomponent)、分子功能(molecularfunction)和生物学过程(biologicalprocess)三大类的47类详细go功能类别中。pathway功能分析中,杂拟谷盗有18,074条unigene被均注释到42条kegg代谢通路中。获得1,751条pathway的富集数据,其中显著性富集(qvalue≤0.05,pvalue≤0.05)的pathway有23条。在玉米象转录组数据库中,有15,074、18,074条unigene被注释到42条kegg代谢通路中,获得2,456条pathway的富集数据。其中显著性富集的pathway有15条。根据go和pathway代谢通路富集分析预测和确定了显著性富集的信号传导途径,包括线粒体电子传递、代谢途径、甾类激素的生物合成和神经递质代谢等信号通路。结果表明互叶白千层精油的作用靶标可能是呼吸链,此外解毒代谢酶细胞色素p450、羧酸酯酶和谷胱甘肽-s-转移酶参与了降解、代谢互叶白千层精油的化学成分等反应。对杂拟谷盗和玉米象进行qrt-pcr内参基因选择。从转录组数据库中挑选15个上调或下调的差异表达基因,并以甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphatedehydrogenase,gapdh)为内参基因,采用ΔΔct法计算相关基因的表达水平,结果显示:定量pcr测定结果与转录组测序数据分析结果一致。5、互叶白千层精油安全性的初步评价对互叶白千层精油进行大鼠急性经口、经皮、吸入和家兔眼刺激、皮肤刺激及豚鼠皮肤变态反应等的毒性试验,对其安全性进行了初步评价。急性经口毒性试验中,互叶白千层精油对大鼠急性经口LD_(50)雌性为1710mg/kgb.wt.,雄性为1470mg/kgb.wt.,均属低等毒类。急性经皮毒性试验中,互叶白千层精油对大鼠对大鼠急性经皮LD_(50)雌性为3160mg/kgb.wt.、雄性为4300mg/kgb.wt.,均属低等毒类。急性吸入毒性试验中,互叶白千层精油对大鼠的急性吸入LC_(50)(2h)雌、雄性均大于5000mg/m~3,属微毒类。急性皮肤刺激试验中,互叶白千层精油对大鼠家兔皮肤刺激反应积分为2.5,7天恢复正常,属中等刺激性。急性眼刺激试验中,互叶白千层精油对家兔未冲洗时急性眼刺激积分指数为7.5,平均指数为1.0(4天后小于5),7天恢复正常,属轻度至中度刺激性;4s冲洗时急性眼刺激积分指数为4.0,平均指数为0.0(48小时后为0),48小时恢复正常,属无刺激性;30s冲洗时急性眼刺激积分指数为4.0,平均指数为2.5(48小时后小于5),72小时恢复正常,属轻度刺激性。皮肤变态反应试验中,互叶白千层精油对豚鼠致敏率为66.67%,具有一定的致敏性。根据以上结果,认为互叶白千层精油急性毒性低,该物质安全性良好,可对其进行下一阶段的遗传毒性试验。6、互叶白千层精油防治储粮害虫的实仓模拟试验在小麦模拟实仓试验中,互叶白千层精油分别设置了不同的浓度梯度和时间梯度测试,测试了其对杂拟谷盗和玉米象的实仓杀虫效果。实仓模拟试验结果显示:在28℃、20d黑暗条件下,互叶白千层精油对上层的杂拟谷盗和玉米象均具有良好的实仓熏蒸效果,对下层两种害虫的熏蒸效果一般。使用剂量为598.50mg/l时,上层和下层小麦中杂拟谷盗的死亡率分别为68.34%、40.00%,其熏蒸作用的LC_(50)分别为373.45mg/l、748.66mg/l;上层和下层小麦中玉米象的死亡率分别为90.00%、51.67%,其熏蒸作用的LC_(50)分别为290.35mg/l、566.80mg/l。在28℃黑暗条件下,使用598.50mg/l的剂量分别密闭熏蒸1d、7d、14d和20d后,其实仓熏蒸效果随时间的延长而逐渐增强,14d后对杂拟谷盗和玉米象上层的熏蒸毒力分别为52.34%和72.67%,下层分别为31.67%和42.34%,与20d后对两种害虫的熏蒸毒力差异不明显。小麦对互叶白千层精油具有一定的吸附性,在实际应用中要结合粮食种类、粮仓堆积的高度合理用药。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：安徽农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S379.5

【相似文献】