全 文 :2010 年 第 9 期 广 东 化 工
第 37 卷 总第 209 期 www.gdchem.com · 9 ·
苦槛蓝挥发油中苦槛兰酮的分离、鉴定与生物活性
李显珍,李春远,谷文祥*,吴志雄
(华南农业大学 理学院 生物材料研究所,广东 广州 510642)
[摘 要]利用生物活性跟踪法,从苦槛蓝挥发油中分离到一种单体化合物,经波谱分析,确定了该化合物为苦槛蓝酮(myoporone)。初步生
测表明,苦槛兰酮对小菜蛾具有较强的忌避活性。
[关键词]苦槛蓝;苦槛蓝酮;忌避活性;小菜蛾
[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2010)09-0009-02
Isolation, Identification and Bioassay of Myoporone from the Volatile Oil of
Myoporum Bontiodes
Li Xianzhen, Li Chunyuan, Gu Wenxiang*, Wu Zhixiong
(Institute of Biomaterial, College of Science, South China Agricultural University,
Guangzhou 510642, China)
Abstract: An active compound was isolated from the volatile oil of Myoporum bontioides by bioassay-guided isolation. Its structure was identified as
myoporone by comprehensive spectrometric methods. Primary bioassay showed that the compound had repellent activity to Plutella xylostella.
Keywords: myoporum bontioides;repellent activity;myoporone;plutella xylostella
苦槛蓝(Myoporaceae)是一种多年生的常绿灌木或乔木,
属于半红树植物。分布亚洲东部,澳洲,新西兰及太平洋群岛,
有 200 多个品种,可用于庭园观赏,也可作蜜源植物。某些种
类还可用于固定沙质土壤,防止水土流失。山地苦槛蓝
(M.montanum)可燃性很小,可用于森林防火。檀香苦槛蓝
(M.sandwichense)和 M.rapense 可用于建筑、造船和制作手工工
具,前者还可替代檀香。沙漠苦槛蓝(M.desertii)所产生的硫蚁
缩醛对蝗虫的侵犯有防御作用,有可能用作害虫的拒避剂[1-3]。
作为药用植物资源,苦槛蓝除具有强壮作用外,对关节炎和头
痛也有疗效。澳大利亚曾将柔弱苦槛蓝(M.debile)用于治疗性
病。新西兰曾将蒽盖苦槛蓝(M.laetum)的树叶捣烂加热后用于
包扎化脓伤口;用树皮治疗疱疹;咀嚼树皮内层,缓解牙痛;
用树皮煎剂治疗麻风;咀嚼叶芽防治蛤贝中毒;用幼枝浸剂作
为蚊子的拒避剂。还曾用薄叶苦槛蓝(M.tenuifolium)树叶治牙
痛[3]。中国仅有一种苦槛蓝,产于福建、广东、广西、南方沿
海及台湾。据记载台湾用中国苦槛蓝(Myoporum bontioides,
A.Gray)的根来治疗肺病和其他疾病,有报道该类植物低毒应
慎用[1],对于中国苦槛蓝的昆虫生物活性及其作为植物保护剂
等鲜有报道。
我们曾研究了苦槛蓝挥发油对小菜蛾的生物活性[4],证明
其有可能作为一种无公害农药,在蔬菜叶片上得到利用,为确
定有效成分,进行了 GC-MS 检测[5],文章在活性跟踪下对挥
发油部分进行了分离,获得一单体化合物,利用波谱学方法鉴
定为苦槛蓝酮(Myoporone),该化合物利用 GC-MS 未能检出,
我们推断了可能原因,生物活性测试表明,该化合物对小菜蛾
具有强烈驱避作用,可作为农药先导物开展进一步研究。
1 实验部分
1.1 实验材料与仪器
小菜蛾(Plutella xylostella)(DBM)于室内25~27 ℃下,菜
心幼苗饲养,苦槛蓝(Myoporum bontioides)采自广东雷州海边
滩涂,采样时为盛花期,经华南农业大学林学院鉴定。
红外光谱用Nicolet 360 FT-IR测定,质谱用Finnegan MAT95
质谱仪测定;1H、13C核磁共振谱用Bruker AMX 360 FT核磁共
振波谱仪测定(TMS为内标,溶剂为CDCl3),熔点用X4-2显微熔点仪测定,温度计未校正。
1.2 实验方法
1.2.1 挥发油的提取
取鲜苦槛蓝枝叶1200 g,剪碎,水蒸气蒸馏。溜液分出油
层,水相用乙醚(30 mL)萃取3次,萃取液与油层合并,干燥,
蒸去乙醚后得到4.3 g浅黄色挥发油,收率为3.58 ‰。
1.2.2 小菜蛾成虫产卵驱避作用的测定
按文献方法[4,6-7]测定挥发油分离部分对小菜蛾成虫产卵
的驱避作用。
浓溶液的配置与试样处理:取待测化合物20 mg于三角瓶
中,加入2 mL丙酮、1 mL石油醚溶解,加入47 mL清水,滴加
吐温80作为乳化剂,配成400 ppm试液作为母液,然后分别稀
释到所需实验浓度。用带孔的塑料杯移栽菜心,待长至5片真
叶时,用手提喷雾器分别将不同浓度的试液喷洒在菜心茎叶
上。用PET25C透明胶片做成高33 cm、直径为15 cm的圆筒,
距离底部25 cm处开一个直径为4 cm的孔洞,顶部用扎有小孔
的保鲜膜包扎。把3个这样的圆筒用直径为4 cm的塑料管联接
起来,两边圆筒分别放入一杯长势一致的处理和对照菜心,晚
上7:00~8:00在中间圆筒接入3~4对小菜蛾成虫,放入蘸有5 %
的蜜糖水的脱脂棉作为补充营养,重复5次,24 h后调查每株
菜心上的着卵量,每个处理5个重复,每株菜苗为一个重复。
用产卵忌避率(Oviposition Deterrent Rates,ODR)评价对昆虫的
产卵忌避作用。按式(1)计算产卵忌避率(ODR)。
产卵忌避率(ODR)=(C)对照组着卵量-(T)处理组着卵量/
对照组着卵量(C)
其中,产卵忌避率(ODR)为正值表示挥发油对试虫具有驱
避作用,产卵忌避率(ODR)为负值表示挥发油对试虫具有引诱
作用重复。
1.2.3 层析分离与分离化合物的活性测定
取苦槛蓝挥发油 3 g,加入 3 g 硅胶吸附,搅拌均匀后于
旋转膜蒸发仪中旋干,然后干法上柱。以石油醚:乙酸乙酯
为洗脱剂,分别用 40∶1、35∶1、30∶1、25∶1 和 20∶1
的混合液各 400 mL 进行梯度洗脱,每次接洗脱液 10 mL,
TLC 检测,合并成份相同部分,减压浓缩,得 F1-F12。按
2.2.2 法测定生物活性,取其中活性最大部分,以 19∶1 正己
烷∶叔丁醇甲醚洗脱,每管收集 10 mL,其中 11-19 管合并,
减压蒸去溶剂,得无色油状液体 0.33 g,占挥发油总量的 11 %。
用上述同样的方法,测定了单体化合物对小菜蛾成虫的产卵
忌避作用。
1.2.4 单体化合物(简称 K5)的结构鉴定
对 K5进行了红外光谱,质谱,核磁共振光谱(1HNMR 和
13CNMR)测定,根据谱图数据对比文献数据确定了化合物的分
子结构。
2 实验结果
2.1 挥发油分离各部分对小菜蛾的产卵驱避作用
表 1 结果显明,苦槛蓝挥发油各组分对小菜蛾具有不同程
度的产卵忌避作用,其中 F5组分处理 24 h 后对小菜蛾的产卵忌避率为 94.28 %,具有很强的活性,因此选择 F5再次柱层析
[收稿日期] 2010-05-13
[基金项目] 国家自然科学基金(20872039);广东省科技计划项目(2007B031600004);华南农业大学“211工程”三期重点建设项目(2009B010100001)
[作者简介] 李显珍(1984-),女,湖南怀化人,在读硕士研究生,主要从事天然产物化学研究。*为通讯作者。
广 东 化 工 2010 年 第 9 期
· 10 · www.gdchem.com 第 37 卷 总第 209 期
分离纯化。
2.2 苦槛蓝挥发油中分离化合物 K5 的结构鉴定
IR(涂膜,cm-1)3134.1,2957.6,2872.2,1708.8,1679.9,
1563.0,1510.7,1155.9;
ESI-MS(m/e) : [M+H]+251 , 233(M-18) , 193(M-58) ,
166(M-85),151(M-100);
1HNMR(CDCl3,600MHz) δ ppm 8.03(m,1H),7.24(d,3H),
3.80(s,OH),2.75(d,2H),2.65(m,1H),1.7~1.2(m,14H),0.93(t,3H);
13CNMR(CDCl3,150MHz) δ ppm 210.4,194.9,147.1,
144.2,127.5,108.6,52.3,50.5,38.1,31.0,28.7,24.4,
22.6,22.5,19.7。
将谱图数据与文献值[8]对照,并进行了旋光度测定:
[α] D22 ℃=-7.42(文献值为7.3) 与文献报道基本一致,最后确定K5为苦槛兰酮(Myoporone,
C15H22O3)。 2.3 苦槛兰酮(K5)的生物活性
从表 2 可以看到,苦槛兰酮在 1×10-6,1.25×10-5,2.5×10-5,
5×10-5浓度下对小菜蛾有不同程度的产卵忌避作用,且忌避作
用随着浓度的增大而增大,低浓度时,增加试液浓度,产卵忌
避作用显著增大,当浓度达到 2.5×10-5时,再增大浓度,产卵
忌避作用增加幅度不大。
表 1 挥发油及其分离各组分对小菜蛾的产卵忌避作用
Tab.1 Oviposition deterrent effects of different part of
the volatile oil from Myoporum bontioides on DBM
处理/(5 μL) 平均着卵量/(粒·株-1) 产卵忌避率/%
F1(1~5) 17.60±1.14 b 16.19
F2(6~15) 17.40±1.14 b 17.14
F3(16~25) 17.20±0.45 b 18.10
F4(26~30) 8.00±1.00 de 61.91
F5(31~32) 1.20±0.84 f 94.28
F6(33~36) 7.40±1.14 e 64.76
F7(37~39) 9.40±1.14 c 55.24
F8(40~45) 9.60±0.55 c 54.28
F9(46~55) 9.20±1.10 cd 56.19
F10(56~59) 10.00±1.58 c 52.38
F11(60~72) 17.20±0.84 b 18.09
F12(73~80) 17.40±1.14 b 17.14
对照(清水) 21.00±0.71 a ——
注:以上数据为5个重复的平均数,其中处理2杯为一个重复,对照是
4杯为一个重复,同列数字后面字母相同者,经邓肯氏检验(P=0.05)差异不
显著。
表 2 不同浓度下苦槛兰酮对小菜蛾的产卵忌避作用
Tab.2 Oviposition deterrent effects of different concentration of
myoporone on DBM adults
处理 平均着卵量/(粒·株-1) 产卵忌避率 丙酮+乳化剂为 CK/%
产卵忌避率
无菌水为 CK/%
1×10-6 5.40±1.14 c 73.28 76.52
1.25×10-5 3.40±0.55 d 83.17 85.22
2.5×10-5 1.20±0.84 e 94.06 94.78
5×10-5 1.00±0.71 e 95.05 95.65
丙酮+乳化剂 20.20±1.30 b - -
对照(清水) 23.00±1.58 a - -
注:以上数据为5个重复的平均数,其中处理2杯为一个重复,对照是4杯为一个重复,同列数字后面字母相同者,经邓肯氏检验(P=0.05)差异不显著。
3 结论
植物挥发油在植物源农药中占有重要比例[9-10]。研究结果
显示,苦槛蓝挥发油对小菜蛾具有较好的产卵忌避作用,相比
之下,其F5组分有强的活性,是苦槛蓝挥发油主要活性成分所在。在初步研究的基础上,对有效组分进一步分离纯化,得无
色油状液体,并利用红外光谱,质谱,核磁共振光谱测定,确
定该化合物为苦槛兰酮。
然而前期对挥发油 GC-MS 测定中[5]未能检出该化合物的
峰,而是发现分子式同为 C15H22O3的组分-蒽盖酮(Ngaione),且在挥发油中占总含量的 16.73 %。但是,只要将苦槛兰酮与
蒽盖酮的结构对比,不难发现,蒽盖酮是苦槛兰酮 4 位上的羰
基氧与 7 位上的碳缩合的产物。据文献记载,myoporone 为多
种呋喃倍半萜烯化合物推测的前体[3]。据此可以推断,可能是
在 GC-MS 的进样过程中,高温促使了这一缩合反应的发生,
致使未能检出苦槛兰酮,其详细的机理有待于进一步的研究。
苦槛蓝中的精油含量占植物鲜重的0.1 %~0.3 %,主要成
分是呋喃倍半萜烯,其中苦槛兰酮(C15H22O3)约占精油总量的
16.5 %。苦槛蓝酮是一种有低毒性的化合物,能抑制菌类生长
和对害虫有忌避作用[1-3]。因此研究苦槛蓝酮活性和结构的关
系,有可能作为先导化合物开发绿色新农药,在无公害蔬菜生
产中可能具有广泛的应用价值。
参考文献
[1]汪开治.苦槛蓝的开发应用[J].植物杂志,1996,(1):13.
[2]林彦云,黄远辉,郭清明.苦槛蓝—南方沿海绿化好树种[J].植物杂志,
2002,(1):12-13.
[3]Ghisalberti E L.The phytochemistry of the myoporaceae[J].Phytochemistry,
1994,35(1):7-33.
[4]何衍彪,何庭玉,谷文祥,等.苦槛蓝挥发油对小菜蛾的生物活性[J].应
用生态学报,2004,15(1):149-152.
[5]何庭玉,谷文祥,莫莉萍,等.苦槛蓝挥发油化学成分的研究[J].华南
农业大学学报,2005,26(3):114-116.
[6]谷文祥,何衍彪,何庭玉,等.苦槛蓝提取物对小菜蛾的生物活性[J].应
用生态学报,2004,15(7):1171-1173.
[7]崔德君,赵善欢,刘新清.万寿菊粗提物对小菜蛾忌避作用的研究[J].农
药,1998,37(6):31-36.
[8]Carman Raymond M,Handley Paul N,Kadirvelraj Renuka,et al.The
stereochemical structures of the furanosesquiterpenoidal β-hydroxy ketones
from the Myoporaceae[J].Austral J Chem.,1999,52(8):727-732.
[9]李前泰,宋永成.几种植物挥发油杀虫效果的试验研究[J].粮食储藏,
2001,30(1):19-22.
[10]凌冰,彭正强,张茂新.3种热带植物次生物质对小菜蛾的干扰作用
[J].植物保护学报,2004,31(3):269-275.
(本文文献格式:李显珍,李春远,谷文祥,等.苦槛蓝挥发
油中苦槛兰酮的分离、鉴定与生物活性[J].广东化工,2010,
37(9):9-10)
《广东化工》欢迎订阅 欢迎投稿 网址:www.gdchem.com