全 文 ：昆 虫学 报 ActaEntomologicaSinica, April2010, 53(4):396-404 ISSN0454-6296
基金项目:山东省自然科学基金项目(Y2006D13);山东省教育厅项目(J04C06)
作者简介:刘雨晴 , 女 , 1981年 2月生 , 山东巨野人 , 博士研究生 , 主要从事害虫综合治理方向的研究 , E-mail:myjoe00@163.com
＊通讯作者 Corespondingauthor, E-mail:xueming@sdau.edu.cn
收稿日期 Received:2009-11-01;接受日期 Accepted:2010-03-29
黄荆中 β-石竹烯对棉蚜的毒力和作用机理
刘雨晴 1 , 薛　明 1, ＊ , 张庆臣 1 , 周方园1 , 尉吉乾 2
(1.山东农业大学植保学院 , 山东泰安 271018;2.杭州市植保土肥总站 , 杭州 310020)
摘要:为明确泰山野生黄荆 Vitexnegundo种子中的有效杀虫活性成分 、 杀虫作用及其毒理机制 , 本研究采用硅胶柱
层析 , GC-MS技术和生物活性追踪方法 , 测定了泰山黄荆种子中的杀虫活性成分;采用生物测定和生化分析法 ,
研究了黄荆中的 β-石竹烯和 α-蒎烯对棉蚜 Aphisgossypi的毒力及作用机制。结果表明:通过三级柱层析从黄荆中
分离得到对棉蚜毒力高的馏分 β-石竹烯和 α-蒎烯 , 其含量分别达 7.68%和 5.45%。 β-石竹烯和 α-蒎烯对棉蚜的触
杀毒力都较高 , 并以 β-石竹烯的毒力最高 , LD50为 0.65×10-1 μg/头。 β -石竹烯和 α-蒎烯对棉蚜均具有强烈的忌
避作用 , 处理棉蚜 24h的 AFC50分别为 0.80×103和 0.89×103 mg/L, 其中也以 β -石竹烯的忌避毒力最大。 β-石竹
烯和 α-蒎烯以亚致死剂量处理棉蚜 , 对其繁殖力 、 排蜜频率和排蜜量均有显著不利影响。 β-石竹烯和 α-蒎烯处理
棉蚜或离体酶 , 对乙酰胆碱酯酶 、 多酚氧化酶 、 羧酸酯酶和谷胱甘肽-S-转移酶都有明显抑制作用。结果显示 β-石
竹烯和 α-蒎烯是黄荆种子提取物中的重要杀虫活性成分 , 并且其致毒机制存在多样性 , 开发应用价值大。
关键词:黄荆;棉蚜;β-石竹烯;α-蒎烯;毒力;杀虫机理
中图分类号:Q965.9　　文献标识码:A　　文章编号:0454-6296(2010)04-0396-09
Toxicityofβ-caryophylenefromVitexnegundo(Lamiales:Verbenaceae)
toAphisgossypiGlover(Homoptera:Aphididae)anditsactionmechanism
LIUYu-Qing1 , XUEMing1, ＊ , ZHANGQing-Chen1 , ZHOUFang-Yuan1 , WEIJi-Qian2 (1.Department
ofEntomology, ColegeofPlantProtection, ShandongAgriculturalUniversity, Tai an, Shandong271018,
China;2.SoilandFertilizerPlantProtectionStationofHangzhou, Hangzhou310020, China)
Abstract:Toexploretheinsecticidalactiveconstituents, toxicefectsandtoxicologicalmechanismsofVitex
negundoL.fromTaishanMountain, weinvestigatedtheinsecticidalcomponentsofV.negundoweedseed
extractutilizingsilicagelcolumnchromatography, GC-MStechnologyandbiologicalactivitytracking, and
thetoxicityandactionmechanismofβ-caryophyleneandα-pinene, isolatedfromV.negundoweedseed
extract, againstcotonaphidAphisgossypiusingbioassayandbiochemicalanalysis.Theresultsshowedthat
β-caryophyleneandα-pinenewithhightoxicefectagainstA.gosypiwereisolatedfromV.negundoweed
seedextractbysilicagelcolumnchromatographyrepeatedly, withtheircontentsashighas7.68% and
5.45%, respectively.Thecontacttoxicitiesofβ-caryophyleneandα-pineneagainstA.gosypiwereal
obvious, andthehigheronewasβ-caryophylenewhoseLD50 reached0.65×10-1 μgperindividual.We
alsofoundstrongrepelentefectofβ-caryophyleneandα-pineneagainstA.gossypi, withtheirAFC50
valuesbeing0.80×103 and0.89×103 mg/L, respectively, 24 haftertreatment.Atthesublethaldose,
theyhadsignificantadverseefectsonthefertility, honeydewexcretionfrequencyandhoneydewproduction
oftheaphid.Invitroandinvivoconditions, β -caryophyleneandα-pinenedistinctlyinhibitedtheactivities
ofacetylcholineesterase, polyphenoloxidase, carboxylesteraseandglutathioneS-tramsferasesinA.
gosypi.Theresultssuggestthatβ-caryophyleneandα-pineneareimportantinsecticidalcompoundsofV.
negundo, andtheiractionmechanismsshowthecharacteristicsofdiversity.Therefore, theyareworthyof
furtherexploitationandapplication.
Keywords:Vitexnegundo;Aphisgosypi;β-caryophylene;α-pinene;toxicity;actionmechanism
DOI :10.16380/j.kcxb.2010.04.011
4期 刘雨晴等:黄荆中 β -石竹烯对棉蚜的毒力和作用机理 397　
　　因植物杀虫活性物质具有取材广泛 , 对人 、畜
安全 , 不易引起害虫抗药性 , 在自然环境中易降解
等优点 , 而成为当今农药研究与开发的一个重要方
面(仲建锋等 , 2007)。植物中的杀虫成分不仅可
以直接利用 , 还可作为仿生合成新农药的先导化合
物 。我国幅员辽阔 , 植物资源十分丰富 , 研究和开
发植物杀虫资源具有独特的优势。
黄荆 Vitexnegundo属马鞭草科牡荆属 VitexL.,
在我国大部分地区都有分布 , 野生资源十分丰富 。
黄荆叶片 、 种子 、 根和树皮中含有多种结构新颖 ,
生物活性强的次生代谢物质 , 目前黄荆化学成分已
报道 120多种 , 它们分别是萜烯类 、 黄酮类 、 有机
酸类 、 木脂素类 、 多糖类 、 生物碱类和植物甾醇
类 。其中大部分为药用成分和抗氧化剂 , 作为药用
植物和抗氧化剂是黄荆研究与开发的重点(郑公铭
等 , 1999;Azhar-ul-Haqetal., 2006;Zhengetal.,
2010)。对黄荆杀虫活性的研究较少 , 且主要集中
在对黄荆叶片的直接利用和黄荆种子与叶片粗提物
的杀虫活性研究方面 。本实验室通过前期研究发现
黄荆种子中含有高活性的杀虫活性物质 , 杀虫谱
广 , 对 菜 青 虫 Pierisrapae, 小 菜 蛾 Plutela
xylostela, 棉蚜 Aphisgossypi和苹果黄蚜 Aphis
citricola有较高的毒杀活性 , 还对小菜蛾成虫产卵
有明显的驱避活性 , 并且含有对杀虫剂吡虫啉有增
效作用的成分 (袁林等 , 2004, 2006;蒋恩顺等 ,
2009)。
深入研究黄荆种子中的杀虫活性物质 , 分离鉴
定其杀虫活性成分 , 阐明其杀虫作用和毒理机制 ,
对于进一步开发和利用黄荆这一植物资源 , 开发新
型的环境友好植物杀虫剂 , 具有较大的理论和实践
意义。本实验利用采自山东泰山的黄荆种子获得了
有机溶剂提取物 , 分离鉴定了其杀虫活性成分 , 研
究了其主要成分 β -石竹烯对棉蚜的毒力及作用
机制。
1　材料与方法
1.1　供试虫源
用传统棉花营养液培养棉花 (品种:丰抗 6
号)饲养棉蚜作为虫源 , 置于 25±1℃, 相对湿度
为 60%～ 75%, 光周期为 14L∶10D的恒温光照培养
箱内连续饲养。
1.2　黄荆种子提取物的制备
黄荆种子采自泰山 。参照袁林等(2004)报道
的方法 , 将自然晾干后的黄荆种子用万能粉碎机粉
碎后 , 用二氯甲烷浸泡提取 , 提取液用布氏漏斗抽
滤 , 滤液经旋转蒸发浓缩得膏状物。膏状物用丙酮
溶解 , 过滤除去沉淀 , 滤液经旋转蒸发浓缩后
备用 。
1.3　试剂
β-石竹烯(β-caryophylene)≥98%, 购自上海
晶纯试剂有限公司;α-蒎烯 (α-pinene)≥96%原
油 , 购自上海诺泰化工有限公司;硅胶 G(200 ～
300目)和 GF254型薄层层析硅胶板均购自青岛海洋
化工集团公司;碘化硫代乙酰胆碱(ATC), 谷胱甘
肽 , 毒扁豆碱 , 坚固蓝 B盐等均为美国 Sigma公司
产品;溴甲酚蓝 , 邻苯二酚 , α-醋酸萘酯 , 十二烷
基硫酸钠 (SDS), 1-氯-2, 4-二硝基苯 (CDNB),
5, 5-二硫代双 -(2-硝基苯甲酸)(DTNB)等均为国
产分析纯 。
1.4　黄荆杀虫活性成分的分离和分析
1.4.1　黄荆杀虫活性成分的分离:以棉蚜无翅成
蚜为试虫 , 采用毛细管点滴法对黄荆种子提取物柱
层析馏分进行活性跟踪测定 , 以丙酮(含 0.2%苏
丹红和 1%蒸馏水)为溶剂 , 将药剂稀释成 10 000
和 20 000 mg/L, 每头蚜虫点滴 0.0338 μL, 以点
滴丙酮(含 0.2%苏丹红和 1%蒸馏水)为对照。用
10cm×120cm的玻璃柱对上述的黄荆种子提取物
进行一级硅胶柱层析分离 , 以石油醚湿法装柱 , 依
次用石油醚∶丙酮(50∶1, 20∶1, 10∶1 , 5∶1)和甲醇
为流动相进行洗脱 , 共收集 215个馏分 , 经薄层层
析合并得到 5个馏分 , 其中 F1为高活性馏分;对
F1进行二级柱分离 , 用 5 cm×80 cm的玻璃柱 ,
以石油醚∶丙酮(20∶1, 10∶1, 8∶1, 5∶1, 4∶1, 3∶1,
2∶1, 1∶1)和甲醇作为流动相进行洗脱 , 得到 279
个馏分 , 合并得到 6个馏分 , 从 6个馏分中又获得
一个高活性的馏分 F1.2。进而再进行三级柱层析
分离 , 用 3.5 cm×60 cm的玻璃柱 , 石油醚∶丙酮
(8∶1 , 5∶1, 4∶1, 3∶1, 2∶1 , 1∶1)和甲醇作为流
动相 , 洗脱得到 323个馏分 , 合并得到 11个馏
分 , 筛选出高活性的馏分 F1.2.3进行成分分析
鉴定。
1.4.2　黄荆活性组分的成分分析:采用气 -质联用
仪(QP2010S, 日本岛津), 将上述筛选出的高活性
馏分 F1.2.3进行分析。色谱条件:色谱柱 CP-SIL
8CB-MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm), 以 3℃/min
从 35℃升到 280℃, 保持 10 min, 进样口温度
250℃, 接口温度 230℃, 汽化温度 290℃, 载气为
398　 昆虫学报 ActaEntomologicaSinica 53卷
高纯氦气 , 分流比 1/20, 载气流量 1.0 μL/min,
进样量 0.5μL。质谱条件:扫描质量范围 40 ～ 550
amu, 离子源 EI温度为 200℃, 电子能量为 70 eV
(陈振峰等 , 1999)。定量方法:用气相色谱面积
归一法定量 。通过计算机检索鉴定其成分 。
1.5　β-石竹烯和 α-蒎烯对棉蚜的毒力测定
1.5.1　触杀毒力:参照王开运等(2000)毛细管点
滴法 , 以丙酮(含 0.2%苏丹红和 1%蒸馏水)为溶
剂 , 分别将 β -石竹烯 、 α-蒎烯和黄荆种子提取物
稀释成 625, 1 250, 2 500, 5 000和 10 000mg/L5
个系列浓度 , 选取大小一致的无翅成蚜 , 用毛细管
点滴器点滴处理 , 每重复 15头 , 重复 5次 , 每头
蚜虫点滴 0.0 338 μL, 以点滴丙酮(含 0.2%苏丹
红和 1%蒸馏水)为对照 。处理后将蚜虫用毛笔轻
轻挑入带有保湿的棉花叶片的养虫盒内 , 24 h检
查死 , 活虫数 。所得结果用 Finney机率分析法进
行处理 , 求得毒力回归方程和 LD50。
1.5.2　忌避毒力:采用周琼等(2002)方法加以改
进 , 把 β -石竹烯 、 α-蒎烯和黄荆种子提取物用丙
酮溶解成 500, 1 000 , 2 000, 4 000和 8 000mg/L
5个系列浓度。将 1%琼脂溶化倒入培养皿 (Υ12
cm)中央 , 冷却 , 将棉花嫩叶分别剪成直径为 4cm
的圆片 , 正面朝下紧贴在琼脂上 。叶背的一侧用
200μL药剂的丙酮溶液涂布均匀 , 另一侧用与药
液等量的丙酮涂布作为对照 , 待叶片晾干形成药
膜 , 将棉蚜无翅成蚜用毛笔轻轻挑到叶背中脉上 ,
每皿 16头 , 用保鲜膜封住皿口 , 用昆虫针在保鲜
膜上刺上多个通气孔 , 24, 48和 72 h分别检查处
理区和对照区蚜虫的栖息数 , 计算忌避率 。每皿为
1个重复 , 每处理重复 10次。忌避率(%)=(对照
区蚜虫数 -处理 区蚜虫数 )/对 照区蚜虫数
×100%。
1.6　β-石竹烯和 α-蒎烯亚致死剂量处理对存活棉
蚜繁殖力和蜜露的影响测定
1.6.1　对棉蚜繁殖力的影响:采用毛细管点滴法
以触杀毒力求得 β-石竹烯 、 α-蒎烯和黄荆种子提
取物对棉蚜的亚致死剂量 LD30依次为 0.41×10-1 ,
0.95×10-1和 0.46×10-1 μg/头。分别以此剂量处
理棉蚜无翅成蚜 , 将处理好的棉蚜用毛笔轻轻挑到
用棉球保湿的棉苗上 , 放入封闭的养虫盒内 , 24h
后存活蚜虫采用改进的叶子圆片法 (刘树生 ,
1987)继续饲养 。利用 1%琼脂保湿 , 棉叶正面朝
下紧贴在琼脂上 , 将上述存活蚜虫用毛笔轻轻挑到
棉叶的背面 , 单头饲养 , 处理和对照各设 15个重
复 , 用保鲜膜封住培养皿 , 用昆虫针刺上多个通气
孔 , 每天检查棉蚜的产蚜数量 , 并及时将新产的若
蚜去除 , 直到棉蚜全部死亡为止 。
1.6.2　对棉蚜种群蜜露分泌的影响:试虫处理同
对棉蚜繁殖力的影响测定。
对棉蚜排蜜量的影响:参考杨益众等(2005)
方法并略加改进。利用 1%琼脂保湿 , 倒入一次性
塑料杯中 , 每杯 15 mL, 待其凝固后 , 将棉花叶圆
片正面朝下贴于琼脂上 , 将棉蚜接在棉花叶圆片
上 , 每杯 5头 。待到蚜虫固定后 , 检查叶背面固定
的蚜虫数 , 处理和对照各 15个重复 。根据棉蚜的
排蜜行为 , 将塑料杯倒置在已称重的保鲜膜上 , 这
样棉蚜分泌的蜜露即掉落在保鲜膜上 , 24 h后用
电子天平(FA1004, 上海)称重。
对蜜滴重量的影响:采用孟玲 (1996)方法并
略有改进 。在前述排蜜量测定方法的基础上每小时
旋转一下杯子 , 旋转角度每次不超过 30°, 避免蜜
滴重叠 , 接蜜滴 12 h后取出统计保鲜膜上的蜜滴
数并在电子天平上称重 , 计算每滴蜜露的重量。
对棉蚜排蜜频率的影响:采用孟玲(1996)方
法并略有改进 。将直径为 15cm的滤纸沿半径剪一
中缝 , 用 0.2%溴甲酚蓝无水乙醇溶液处理 , 阴干
后套在棉株茎秆基部 , 蜜滴落点处滤纸由黄变蓝 ,
每小时更换一次滤纸 , 观察 24h, 记录滤纸上的蓝
点数即蜜滴数和棉叶背面蚜虫数 , 计算单头棉蚜每
天的排蜜频率 。
1.7　β-石竹烯和 α-蒎烯对棉蚜相关酶活性的影响
1.7.1　对棉蚜乙酰胆碱酯酶(AChE)活性的影响:
按每 200头无翅成蚜加入 1 mL0.1 mol/LpH7.5
的磷酸缓冲液 , 于冰浴中用玻璃匀浆器匀浆 , 在
4℃离心机中 4 000 r/min离心 15 min, 取上清液作
为酶源。将 β-石竹烯 、 α-蒎烯和黄荆种子提取物
分别用丙酮溶解成 312.5, 625, 1 250, 2 500和
5 000mg/L5个系列浓度。
乙酰胆碱酯酶活性测定方法参照 Elman
(1961)。反应体系为 3 mL, 包括 0.2 mL酶液 ,
0.1 mL(ATC∶DTNB=1∶2), 0.1 mL药剂的丙酮溶
液 , 2.1 mL磷酸缓冲液 , 27℃水浴反应 15 min,
加入 0.5mL1×10-3 mol/L毒扁豆碱终止反应 , 混
匀后在 UV-2450(Shimadzu, Japan)紫外 -可见光分
光光度计于 412 nm波长下测 OD值 , 重复 3次。
对照以 0.2 mL磷酸缓冲液代替酶液 。以每分钟每
毫克蛋白质水解碘化硫代乙酰胆碱的量作为酶的比
活力 [ nmol/(min· mgpro)] 。
4期 刘雨晴等:黄荆中 β -石竹烯对棉蚜的毒力和作用机理 399　
1.7.2　对棉蚜多酚氧化酶(PPO)活性的影响:按
200头无翅成蚜加入 1 mL0.2mol/L, pH6.8的磷
酸缓冲液匀浆 , 6 000 r/min离心 30 min。将 β -石
竹烯 、 α-蒎烯和黄荆种子提取物分别用丙酮溶解成
500, 1 000, 2 000, 4 000和 8 000 mg/L5个系列
浓度。
以 1.5mL100 mmol/L邻苯二酚为底物 , 加入
1.3mL磷酸缓冲液 , 0.1 mL药剂的丙酮溶液 , 在
30℃下水浴 30 min, 加入 0.1 mL酶液混匀 , 对照
以 0.1mL缓冲液代替酶液 , 立即测定 420 nm下 2
min内 OD值的变化 , 从直线的斜率计算出多酚氧
化酶的比活力 [ ■OD/(min· mgpro)] 。
1.7.3　对棉蚜解毒酶活性的影响:按 100头无翅
成蚜加入 1mL0.04 mol/LpH7.0的磷酸缓冲液匀
浆 , 4 000 r/min离心 20min。
羧酸酯酶 (CarE)活性测定方法参照 Van
Asperene(1962)方法 , 将 β -石竹烯 、 α-蒎烯和黄荆
种子提取物分别用丙酮溶解成 625, 1 250 , 1 500,
5 000和 10 000 mg/L5个系列浓度。反应体系为:
5 mL3×10-4 mol/Lα-醋酸萘酯(含 1×10-6 mol/L
毒扁碱), 25℃温育 5min, 加 0.1 mL药剂的丙酮
溶液和 0.1 mL酶液 , 对照以 0.1mL缓冲液代替酶
液 , 在 30℃水浴振荡 30min, 再加入 1 mL显色剂
(1%坚固蓝 B盐和 5%SDS按体积比 2∶5混合而
成), 混匀后在室温下放置 30 min, 待颜色稳定
后 , 在 600 nm处测 OD值 , 重复 3次 。以每分钟
每毫克蛋白质水解 α-醋酸萘酯的量作为酶的比活
力 [ nmol/(min· mgpro)] 。
谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性测定方法参考
Habig和 Jakoby(1981)方法。将 β-石竹烯 、 α-蒎烯和
黄荆种子提取物分别用丙酮溶解成 1 000, 2 000,
4 000, 8 000和 16 000 mg/L5个系列浓度。反应体系
为 2.4mL66mmol/LpH7.0磷酸缓冲液 , 0.3mL50
mmol/L的谷胱甘肽 , 0.1 mL0.03 mol/L的 CDNB,
0.1 mL药剂的丙酮溶液 , 0.2 mL酶液 , 立即测定
340nm下 OD值的变化 , 重复 3次 , 对照以 0.2mL缓
冲液代替酶液。以每分钟每毫克蛋白使 OD值改变
0.001所需的酶量定义为一个酶活力单位(U)。
1.7.4　β-石竹烯和 α-蒎烯处理棉蚜对其体内酶活
力影响的测定:试虫前处理以 β -石竹烯 、 α-蒎烯
和黄荆种子提取物各自对棉蚜触杀 LD50剂量点滴
无翅成蚜 , 分别在处理后 3, 6, 12和 24 h制备
酶源。
β -石竹烯 、 α-蒎烯和黄荆种子提取物对棉蚜体
内 4种酶活力影响的测定同上述离体酶活测定方
法 , 并以相同体积的磷酸缓冲液代替 0.1 mL药剂
的丙酮溶液。
1.8　蛋白含量测定
参照 Bradford(1976)的考马斯亮蓝法。
1.9　数据处理与分析
用 Finney机率分析法和 SPSS16.0软件进行统
计分析;用单因素方差分析 Fisher sLSD法多重比
较分析差异显著性 。
2　结果与分析
2.1　黄荆中的杀虫活性成分
三级柱层析获得的 11个馏分的含量和对棉蚜
的触杀活性如表 1所示。 F1.2.3和 F1.2.8的含量
分别为 15.58%和 9.89%。在 0.676μg/头剂量下 ,
F1.2.3 对棉蚜 的毒杀 作用 最强 , 死亡 率达
86.67%;其次是 F1.2.8, 死亡率达 73.33%;其
他馏分的死亡率也达 26.67%～ 46.67%。
2.2　黄荆杀虫活性成分的分析
利用气相色谱 -质谱技术对 F1.2.3活性组分进
行成分分析 , 含量达 1.0%以上的有 18个峰 , 占
总含量的 90.62%。鉴定出 16种成分 , 其中双丙
酮醇(diacetonealcohol)12.24%, β-石竹烯 (beta-
caryophylene)7.68%, 4-亚甲基-6-(1-亚丙烯基)环
辛烯 [ 4-methylene-6-(1-propenylidene)-cyclooctene]
6.46%, α-蒎烯(alpha-pinene)5.45%, 顺式 β-松油
醇 (cis-beta-terpineol)5.56%, 辛 烯 (1-octene)
3.36%, 桉树脑 (eucalyptol)3.08%, 1, 8-松油醇
(p-menth-1-en-8-ol)2.58%和 β-水 芹 烯 (beta-
phelandrene)2.05%。
2.3　β-石竹烯和 α-蒎烯对棉蚜的触杀毒力
对棉蚜的触杀毒力测定结果见表 2, β -石竹
烯 、 α-蒎烯和黄荆种子提取物分别处理棉蚜 24 h,
其 LD50分别为 0.65×10-1 , 1.68 ×10-1和 1.02 ×
10
-1 μg/头 , 其中 β -石竹烯的毒力最大。
2.4　β-石竹烯和 α-蒎烯对棉蚜的忌避毒力
β-石竹烯和 α-蒎烯对棉蚜均具有强烈的忌避
作用 (表 3), 处理 24, 48和 72 h, β-石竹烯的
AFC50分别为 0.80 ×103 , 0.87 ×103和 1.63×103
mg/L;α-蒎烯的 AFC50分别为 0.89×103 , 1.10 ×
10
3和 2.13×103 mg/L, 都明显大于相同处理时间
下黄荆种子提取物对棉蚜的忌避作用;在相同处理
时间下 β-石竹烯忌避毒力又大于 α-蒎烯。
400　 昆虫学报 ActaEntomologicaSinica 53卷
表 1　黄荆种子提取物三级柱层析各馏分的含量及其对棉蚜的生物活性
Table1　ThepercentageofthethirdcolumnchromatographyfractionsofVitexnegundo
weedseedextractandtheirbiologicalactivitiesagainstAphisgossypi
处理
Treatment
重复
Repetitions
试虫数
Numberofaphidstested
校正死亡率 Corectedmortality(%)
0.338μg/individual 0.676μg/individual
含量(%)
Percentage
对照 Control 5 75 0.00±0.00g 0.00±0.00g -
F1.2.1 5 75 33.33±2.11bc 46.67±2.11c 5.63
F1.2.2 5 75 20.00±2.11de 40.00±4.22c 5.89
F1.2.3 5 75 53.33±4.22a 86.67±2.11a 15.58
F1.2.4 5 75 13.33±2.11ef 33.33±2.11cd 6.12
F1.2.5 5 75 13.33±2.11ef 33.33±2.11cd 7.93
F1.2.6 5 75 26.67±2.11cd 40.00±4.22c 8.44
F1.2.7 5 75 13.33±2.11ef 26.67±4.22de 7.49
F1.2.8 5 75 40.00±2.11 b 73.33±4.22b 9.89
F1.2.9 5 75 20.00±4.22de 33.33±2.11cd 5.98
F1.2.10 5 75 26.67±2.11cd 40.00±2.11c 7.35
F1.2.11 5 75 26.67±2.11cd 40.00±4.22c 8.77
对照 Control:含 0.2%苏丹红和 1%蒸馏水的丙酮 Acetonewith0.2% Sudanand1% distiledwater.表中数据为平均数 ±标准误 , 同一列数据
后面有不同小写字母表示检测差异显著(LSD法)(P<0.05);下同。 Datainthetablearemean±SE, andthoseinthesamecolumnfolowedby
diferentletersdifersignificantly(P<0.05), basedontheleastsignificantdifference(LSD)multiplecomparisontest.Thesamebelow.
表 2　β-石竹烯和 α-蒎烯对棉蚜的触杀毒力
Table2　Contacttoxicitiesofβ-caryophylleneandα-pineneagainstAphisgossypi
处理
Treatment
LD50
(μg/individual)
95%置信区间
95% Confidencelimit
回归方程
Regressionequation
相关系数
R
毒力倍数
Toxicityratio
β-石竹烯 β-caryophylene 0.65×10-1 0.57×10-1 -0.74×10-1 y=3.01+(2.54±0.15)x 0.984 1.57
α-蒎烯 α-pinene 1.68×10-1 1.52×10-1 -1.90×10-1 y=1.65+(2.13±0.16)x 0.980 0.61
黄荆种子提取物 1.02×10-1 0.93×10-1 -1.15×10-1 y=1.49+(1.50±0.14)x 0.962 1.00
V.negundoseedextract
表 3　β-石竹烯和 α-蒎烯对棉蚜的忌避毒力
Table3　Deterrenttoxicitiesofβ -caryophyleneandα-pineneagainstAphisgossypii
处理
Treatment
时间(h)
Time
AFC50
(mg/L)
95%置信区间
95% Confidencelimit
回归方程
Regressionequation
相关系数
R
毒力倍数
Toxicityratio
β-石竹烯 24 0.80×103 656.13-933.95 y=-5.22+(1.78±0.13)x 0.941 1.29
β-caryophylene 48 0.87×103 740.08-980.01 y=0.11+(1.78±0.14)x 0.961 1.55
72 1.63×103 1 389.41-1 873.00 y=-5.61+(1.75±0.13)x 0.984 1.61
α-蒎烯 24 0.89×103 702.88-1 045.29 y=-6.87+(2.33±0.15)x 0.963 1.16
α-pinene 48 1.10×103 939.12-1 244.13 y=-5.49+(1.81±0.13)x 0.958 1.23
72 2.13×103 1 927.58-2 359.36 y=-4.58+(1.38±0.12)x 0.935 1.23
黄荆种子提取物 24 1.03×103 872.42-1 166.38 y=-4.41+(1.46±0.13)x 0.938 1.00
V.negundoseedextract 48 1.35×103 1 203.76-1 491.56 y=-4.86+(1.55±0.13)x 0.956 1.00
72 2.62×103 2 374.37-2 931.01 y=-4.94+(1.45±0.13)x 0.951 1.00
4期 刘雨晴等:黄荆中 β -石竹烯对棉蚜的毒力和作用机理 401　
2.5　β-石竹烯和 α-蒎烯亚致死剂量下对棉蚜繁殖
力和蜜露分泌的影响
由表 4可知 , β -石竹烯 、 α-蒎烯和黄荆种子提
取物分别处理棉蚜后 , 对棉蚜的蜜滴重量 , 排蜜频
率 , 排蜜量和繁殖力均有明显的影响 , 其中以 β-
石竹烯的影响最大 , 其处理的棉蚜平均单雌繁殖力
较对照降低了 26.06%, α-蒎烯和黄荆种子提取物
处理的棉蚜单雌繁殖力较对照分别降低 6.75%
和 14.56%。
2.6　β-石竹烯和 α-蒎烯对棉蚜相关酶的抑制作用
2.6.1　β-石竹烯和 α-蒎烯对棉蚜离体酶活的影
响:由表 5可知 , β -石竹烯对乙酰胆碱酯酶的抑制
作用最强 , IC50仅为 1.76×103 mg/L, 是 α-蒎烯毒
力的 1.42倍;黄荆种子提取物对乙酰胆碱酯酶几
乎没有抑制作用 , 因其成分复杂 , 其中可能含有对
乙酰胆碱酯酶有抑制作用的成分 。
由表 6可知 , 3种药剂对棉蚜多酚氧化酶活性
具有明显抑制作用 , β -石竹烯 、 α-蒎烯和黄荆种子
提取物的 IC50分别为 2.71 ×103 , 3.48 ×103 和
1.96×103 mg/L, β-石竹烯和 α-蒎烯的抑制作用略
低于黄荆种子提取物 , 表明黄荆种子提取物中还存
在较 β -石竹烯和 α-蒎烯对棉蚜多酚氧化酶抑制作
用更高的成分 。
表 4　β -石竹烯和 α-蒎烯亚致死剂量对棉蚜蜜露排泄和繁殖力的影响
Table4　HoneydewexcretionandfecunditiesofAphisgossypiaftertreatmentwith
β-caryophylleneandα-pineneatthesublethaldose
处理
Treatment
蜜滴重量(μg/滴)
Weightofdroplet
(μg/drop)
排蜜频率 [滴 /(d·头)]
Honeydewexcretionfrequency
(dropperindividualperday)
排蜜量[ μg/(d·头)]
Honeydewproduction
(μgperdropperindividual)
繁殖力(头 /雌)
Fertilityof
individualfemale
对照 Control 9.36±0.19 a 16.48±0.29a 154.00±2.87a 16.00±0.33a
β-石竹烯 β-caryophylene 8.22±0.11d 13.75±0.39d 112.74±2.40d 11.83±0.24d
α-蒎烯 α-pinene 9.15±0.10ab 15.52±0.26b 141.95±2.52b 14.92±0.29b
黄荆种子提取物 8.60±0.10 c 15.14±0.23bc 130.20±2.58c 13.67±0.14c
V.negundoseedextract
对照 Control:含 0.2%苏丹红和 1%蒸馏水的丙酮 Acetonewith0.2% Sudanand1% distiledwater.
表 5　β-石竹烯和 α-蒎烯对棉蚜离体乙酰胆碱酯酶活性的影响
Table5　Effectsofβ-caryophylleneandα-pineneoninvitroAChEactivitiesofAphisgossypi
处理
Treatment
IC50
(mg/L)
95%置信区间
95% Confidencelimit
回归方程
Regressionequation
相关系数
R
毒力倍数
Toxicityratio
β-石竹烯 β-caryophylene 1.76×103 1 404.38-2 475.23 y=-4.92+(1.52±0.31)x 0.968 1.42
α-蒎烯 α-pinene 2.50×103 1 932.19-4 006.35 y=-5.53+(1.63±0.32)x 0.989 1.00
黄荆种子提取物 1.66×106 - y=-2.51+(0.40±0.40)x 0.867 -
V.negundoseedextract
表 6　β-石竹烯和 α-蒎烯对棉蚜离体多酚氧化酶活性的影响
Table6　Effectsofβ-caryophyleneandα-pineneoninvitroPPOactivitiesofAphisgossypi
处理
Treatment
IC50
(mg/L)
95%置信区间
95% Confidencelimit
回归方程
Regressionequation
相关系数
R
毒力倍数
Toxicityratio
β-石竹烯 β-caryophylene 2.71×103 2 436.26-3 058.75 y=-8.34+(2.43±0.24)x 0.984 0.72
α-蒎烯 α-pinene 3.48×103 3 155.73-3 894.51 y=-9.48+(2.68±0.24)x 0.972 0.56
黄荆种子提取物 1.96×103 1 407.96-2 479.40 y=-4.69+(1.43±0.31)x 0.929 1.00
V.negundoseedextract
402　 昆虫学报 ActaEntomologicaSinica 53卷
　　表 7和表 8分别是 β-石竹烯等对棉蚜离体羧
酸酯酶和谷胱甘肽-S-转移酶的影响 , β -石竹烯 、
α-蒎烯和黄荆种子提取物对羧酸酯酶的抑制作用都
较强 , IC50依次为 2.18×103 , 3.44×103和 3.74×
10
3 mg/L, 其中 β -石竹烯的抑制作用最大;三者对
谷胱甘肽 -S-转移酶的 IC50分别为 5.29×103 , 8.24
×103和 1.42×104 mg/L, 也以 β -石竹烯的抑制作
用最大 。
2.6.2　β-石竹烯和 α-蒎烯处理棉蚜对体内酶活的
影响:β-石竹烯和 α-蒎烯处理棉蚜 12 h, 对其体
内乙酰胆碱酯酶有强烈的抑制作用 , 抑制率分别达
43.92%和 26.89%, 黄荆种子提取物的抑制作用
较 +小 。处理后 6 h和 24 h结果与 12 h基本一致 。
β -石竹烯 、 α-蒎烯和黄荆种子提取物分别处理
棉蚜后 12h, 对其体内多酚氧化酶均有明显的抑制
作 用 , 抑 制 率 分 别 达 39.34%, 28.35% 和
47.98%, 其中黄荆种子提取物的抑制作用最大 ,
处理后 6 h和 24 h结果与 12 h基本一致 。
β -石竹烯 、 α-蒎烯和黄荆种子提取物分别处理
棉蚜后 12h, 对其体内羧酸酯酶也有较强的抑制作
用 , 抑制率分别达 49.31%, 22.55%和 15.71%,
其中以 β -石竹烯对羧酸酯酶的抑制作用最大 。处
理后 6 h和 24h结果也与 12 h基本一致 。
β -石竹烯 、 α-蒎烯和黄荆种子提取物分别处理
棉蚜 12 h, 对其体内谷胱甘肽 -S-转移酶也有较高
的抑制作用 , 抑制率分别达 26.28%, 18.99%和
17.36%, 其中以 β -石竹烯对谷胱甘肽 -S-转移酶的
抑制作用最大 。处理后 6 h和 24 h结果也与 12 h
基本一致 。
3　讨论
3.1　黄荆中杀虫活性成分
黄荆中含有多种化学成分 , 其中一些成分具有
较高的药用价值 , 目前报道的黄荆中主要药用成分
为黄酮类 、木脂素类和环烯醚萜类等 , 具有抗炎 、
镇痛 、抗氧化和免疫增强作用 (郑公铭等 , 1999;
Azhar-ul-Haqetal., 2006;Zhengetal., 2010)。目前
已有研 究发 现黄 荆中 含有 杀虫 活性 成 分 ,
Chandramu等 (2003)从黄荆中分离得到乌苏酸
(ursolicacid), 并证明其对农业害虫飞扬阿夜蛾
Achaeajanata3龄幼虫有显著的拒食作用;卢传兵
等(2009)从黄荆精油中分离得到桉树脑和 α-蒎烯 ,
发现两者对玉米象 Sitophiluszeamais成虫具有触杀 ,
驱避和熏蒸活性 , 对玉米象种群繁殖也有强烈的抑
制作用。本研究通过硅胶柱层析结合活性跟踪 , 从
黄荆种子的二氯甲烷提取物中分离得到对棉蚜有高
活性的杀虫活性组分 , 用气-质联用技术鉴定出 β -
石竹烯和 α-蒎烯含量分别达 7.68%和 5.45%, 经
毒力测定证明这两种成分对棉蚜具有较强的触杀和
忌避作用 。黄荆种子提取物有较广泛的杀虫谱和杀
虫活性 (袁林等 , 2004, 2006;卢传兵等 , 2005;
蒋恩顺等 , 2009), 今后通过进一步研究 , 还可能
从黄荆中分离鉴定出更多的杀虫活性成分。
表 7　β-石竹烯和 α-蒎烯对棉蚜离体羧酸酯酶活性的影响
Table7　Effectsofβ -caryophyleneandα-pineneoninvitroCarEactivitiesofAphisgossypii
处理
Treatment
IC50
(mg/L)
95%置信区间
95% Confidencelimit
回归方程
Regressionequation
相关系数
R
毒力倍数
Toxicityratio
β-石竹烯 β-caryophylene 2.18×103 1 732.49-2 647.29 y=-5.83+(1.75±0.31)x 0.952 1.72
α-蒎烯 α-pinene 3.44×103 2 733.58-5 079.63 y=-7.54+2.13±0.36)x 0.997 1.09
黄荆种子提取物 3.74×103 3 034.23-5 145.17 y=-6.01+(1.68±0.32)x 0.957 1.00
V.negundoseedextract
表 8　β-石竹烯和 α-蒎烯对棉蚜离体谷胱甘肽-S-转移酶活性的影响
Table8　Effectsofβ-caryophyleneandα-pineneoninvitroGSTactivitiesofAphisgossypi
处理
Treatment
IC50
(mg/L)
95%置信区间
95% Confidencelimit
回归方程
Regressionequation
相关系数
R
毒力倍数
Toxicityratio
β-石竹烯 β-caryophylene 5.29×103 4 328.35-6 958.77 y=-6.30+(1.69±0.31)x 0.969 2.69
α-蒎烯 α-pinene 8.24×103 6 173.24-14 888.89 y=-5.62+(1.44±0.32)x 0.980 1.73
黄荆种子提取物 1.42×104 8 601.46-72 111.32 y=-4.67+(1.12±0.32)x 0.963 1.00
V.negundoseedextract
4期 刘雨晴等:黄荆中 β -石竹烯对棉蚜的毒力和作用机理 403　
3.2　黄荆中 β-石竹烯对棉蚜的致毒作用评价
本研究表明 , β-石竹烯和 α-蒎烯对棉蚜有显
著的触杀和忌避作用 , 亚致死剂量处理能显著抑制
棉蚜的繁殖力 , 使棉蚜的排蜜频率和蜜滴重量减
小 。已报道杀蚜虫高活性生物碱毒黎碱和烟碱 , 对
萝卜蚜 Lipaphiserysimi无翅成蚜的致死中浓度 LC50
分别为 0.68×103和 1.09 ×103 mg/L(罗万春等 ,
1997);氧化苦参碱对蚕豆蚜 Aphisfabae触杀 LC50
为 3.81×103 mg/L, 对桃蚜 Myzuspersicae的触杀
LC50为 7.63×103 mg/L;槐果碱对蚕豆蚜和桃蚜的
触杀 LC50为 3.33×103和 4.62×103 mg/L(袁静等 ,
2004)。而本研究采用仅测定触杀毒力的点滴法处
理棉蚜 , β-石竹烯 、 α-蒎烯对棉蚜的 LD50分别为
0.65×10-1和 1.68×10-1 μg/头 , 而黄荆种子提取
物的 LD50为 1.02×10-1 μg/头。表明 3种供试药剂
的毒力可能有更好的杀虫活性 。本研究还发现 β-
石竹烯 、 α-蒎烯和黄荆种子提取物对棉蚜有显著的
忌避作用 , 3种药剂处理 24h的忌避中浓度依次为
0.80×103 , 0.89×103和 1.03×103 mg/L。不论是
在触杀毒力 、 忌避毒力 , 还是在抑制繁殖力等方
面 , 皆以 β-石竹烯的毒力最高 , 可见 , β-石竹烯
不仅触杀毒力高 , 而且致毒方式多样 , 是黄荆种子
提取物中的重要杀虫活性成分 , 开发应用价值大。
3.3　β-石竹烯和 α-蒎烯的致毒机制
棉酚 (gossypol)、 柠檬醛 (citral)、 胡薄荷酮
(pulegone)、 芳樟醇 (linalool)、 (-)-冰片醋酸酯
[ (-)-bornylacetate]和桉树脑 6种萜类化合物可以
有效抑制大蜡螟 Galeriamelonela乙酰胆碱酯酶活
性(KeaneandRyan, 1999);黄荆中萜类成分 α-蒎
烯和桉树脑对玉米象乙酰胆碱酯酶有显著的抑制活
性(卢传兵等 , 2009), IC50分别为 2.88 ×103和
6.05×103 mg/L, 表明乙酰胆碱酯酶是 α-蒎烯和桉
树脑的作用靶标之一 。本研究中 , β -石竹烯和 α-
蒎烯对棉蚜乙酰胆碱酯酶的 IC50分别为 1.76×103
和 2.50×103 mg/L, 表明二者都是乙酰胆碱酯酶抑
制剂。
本研究还发现 , 黄荆种子提取物对棉蚜多酚氧
化酶活性具有明显的抑制作用 , IC50为 1.96 ×103
mg/L, 而 β -石竹烯和 α-蒎烯的抑制作用较黄荆种
子提取物略低 , 说明虽然多酚氧化酶也是 β -石竹
烯和 α-蒎烯的作用靶标 , 但黄荆种子提取物中还
存在较 β -石竹烯和 α-蒎烯抑制作用更高的活性成
分 。至于 β -石竹烯 、 α-蒎烯以及黄荆种子提取物
对多酚氧化酶的抑制机理还有待于进一步深入细致
的研究。
谷胱甘肽 -S-转移酶和羧酸酯酶都是昆虫体内
重要的代谢解毒酶系 , 它们参与昆虫对内源或异源
有毒物质的解毒代谢 , 特别是在杀虫剂的解毒代谢
方面起着重要的作用(张文吉等 , 1996)。 β-石竹
烯 、 α-蒎烯和黄荆种子提取物对棉蚜羧酸酯酶和谷
胱甘肽-S-转移酶都表现出明显的抑制作用 , 从而
影响其正常的生理功能 。
总之 , 乙酰胆碱酯酶和多酚氧化酶是 β-石竹
烯和 α-蒎烯的作用靶标 , 羧酸酯酶和谷胱甘肽 -S-
转移酶两种代谢酶也都可被其抑制 , 表明 β-石竹
烯和 α-蒎烯杀虫机制具有多样性 。
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(责任编辑:赵利辉)