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白花曼陀罗叶总碱提取物杀线活性及其作用机理研究



全 文 :中国农学通报 第22卷 第 12期 2006年 12月
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植物源杀线剂的研究始于20世纪80年代,至今
已有40多科近100种植物被报道具有杀线活性[1]。但
资料报道较多的是杀线植物提取液对线虫有毒性,提
取液中有效杀线活性物质的分离、鉴定及杀线活性物
质如何作用于线虫的机理等研究缺乏深入性和系统
性[2]。白花曼陀罗(DaturametelLinn.)又名洋金花,为茄
科(Solanacea)曼陀罗属(DaturaLinn.)一年生草本植物,
是历史悠久的中草药和杀虫植物[3]。1987年,Goswami
等[4]首次报道白花曼陀罗具有杀线活性,作者前期研
究也表明其叶提取物对南方根结线虫二龄幼虫和卵均
具有较强的毒杀效果[5]。笔者对白花曼陀罗叶的生物
碱进行了提取鉴定,并对其杀线活性及作用机理进行
初步的探讨,以期为白花曼陀罗作为杀线植物的进一
步研究和应用提供参考。
1材料与方法
1.1试验时间、地点
试验于2005至2006年在广西农业科学院及广西
大学进行。
1.2试验材料
1.2.1主要试剂及仪器 碘化硫代乙酰胆碱(德国
Sigma公司)、5,5、-二硫代双-2-硝基苯甲酸 (北京霞
斯生物化学公司)、盐酸羟胺(上海试剂四厂)、氯化乙
酰胆碱(上海试剂四厂)、UV-1600紫外可见分光光度
计 (北京瑞利分析仪器公司)、TGL-16G高速台式冷冻
白花曼陀罗叶总碱提取物杀线活性
及其作用机理研究
陆秀红 1,刘志明 1,2,刘纪霜 2,黄金玲 2,潘萍红 2
(1广西农业科学院植物保护研究所,广西南宁530007;2广西大学农学院,广西南宁530005)
摘 要:为了解白花曼陀罗的杀线活性物质及其作用机理,对白花曼陀罗叶的总生物碱进行了提取鉴
定,并通过测定乙酰胆碱酯酶活性及乙酰胆碱含量研究其作用机理,结果表明:生物碱是白花曼陀罗
的重要杀线活性物质,可抑制线虫乙酰胆碱酯酶活性,提高线虫乙酰胆碱含量,直接作用于线虫的神
经系统。
关键词:白花曼陀罗;总生物碱;杀线活性;作用机理
中图分类号:S432.45 文献标识码:A
NematicidalActivitiesandMechanismsofTotalAlkaloids
ExtractsfromLeafofDaturametelLinn.
LuXiuhong1,LiuZhiming1,HuangJinling2,LiuJishuang2
(1InstituteofPlantProtection,GuangxiAcademyofAgriculturalSciences,Nanning530007;
2AgriculturalColegeofGuangxiUniversity,Nanning530005)
Abstract:InordertoknowthenemsticifalactivitiessubstanceandthemechanismsofDaturametelLinn,
totalalkaloidsfromtheleafofDaturametelLinnwasextractedandidentified,andstudiedthemechanism
ofitbydeterminingtheactivityofAcheandtheAchcontentofMeloidogyneincognita.Theresultsshowed
thatalkaloidsplayedadeterminantroleinnematocidalactivity.ItsuppressedtheactivityofAchE,
increasedthenumberofAch,couldatackthenematodeneuralsystem.
Keywords:DaturametelLinn.,Totalalkaloids,Nematicidalactivities,Mechanisms
基金项目:广西十五攻关重点项目“农林重大病虫害预警、治理关键技术研究与示范——农林重大病虫害发生规律及预警预测研究”(桂科攻0322003A)。
第一作者简介:陆秀红,女,1979年出生,硕士,研究实习员,研究方向:植物线虫学。通信地址:530007广西南宁市西乡塘区大学东路174号广西农业科
学院植物保护研究所。Tel:0771-3244461,E-mail:lu8348@126.com。
通讯作者:刘志明,女,1963年出生,研究员,研究方向:植物线虫学。Tel:0771-3244461,E-mail:liu0172@126.com。
收稿日期:2006-08-30,修回日期:2006-09-05。
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ChineseAgriculturalScienceBuletinVol.22No.122006December
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离心机(上海安亭科学仪器广)。
1.2.2供试线虫 供试南方根结线虫为笔者在南宁市郊
区采集,经分离鉴定为南方根结线虫,接种在广西大学
实验室网室内种植的番茄苗上繁殖备用。试验时采集
有根结的番茄病根,在解剖镜下挑取卵囊,置于室温孵
化4~5d,得南方根结线虫二龄幼虫供试验用。
1.2.3供试白花曼陀罗 白花曼陀罗叶采自广西药用植
物园,为野生种。
1.3试验方法
1.3.1白花曼陀罗叶总碱粗提物的制备及检识 总碱粗
提物制备参考朱月琴的方法[6],用pH2~3,80%乙醇为
提取溶剂,回收乙醇至白花曼陀罗量的 1.5倍,用
0.5%H2SO4酸化;过滤除去杂质,加入0.2M氨水调pH
值至9,滤液用氯仿萃取4次,回收氯仿,得到总碱粗
提物。
生物碱检识参考林启寿的方法[7],即生物碱沉淀
反应与显色反应。采用最常见的显色沉淀试剂碘化铋
钾在总碱提取物中滴加2~3滴碘化铋钾,看是否产生
橙色沉淀。
1.3.2总碱粗提取物对南方根结线虫二龄幼虫的毒杀
效果试验 将1.4制备的粗提取物用清水配成1%浓度
(w/v),然后用二龄幼虫线虫液(50~100条/ml)将提取
物稀释成系列浓度(0.5%、0.25%、0.125%、0.0625%、
0.03125%),置室温下处理48h后,检查线虫死活(针
触法)。以清水线虫液为对照,每个处理设置3个重复,
线虫死亡率计算标准参见蔡秋锦1998年方法[8],并用
新复极差检验各处理的差异性。最后将浓度的对数+2
(x)与校正死亡率的机率值(y)回归得毒力回归方程及
LC50值(机率值分析法)。
1.3.3总碱粗提取物对南方根结线虫乙酰胆碱酯酶活
性影响试验
(1)酶源的制备:在1ml清水和1%白花曼陀罗叶
提取物中各加入约5万条南方根结线虫二龄幼虫,每
个处理设置3个重复,置25℃恒温箱,48h后除去清水
及粗提物,加入磷酸缓冲液 1ml,冰浴磨 10min,匀浆
液在5000rpm、4℃中离心30min,取上清液作酶源。
(2)乙酰胆碱酯酶活性测定:参照 Elman(1961)
方法[9]。用硫代乙酰胆碱作底物,按顺序加入2.8ml缓
冲液,50μl底物溶液,在25℃水浴箱中恒温5min后,
加入50μl酶液并迅速摇匀,立即置于25℃水浴箱中
保温30min,而后立即加入100μl0.6mol/L敌百虫(酶
抑制剂)摇匀终止反应,加入100μlDTNB显色剂摇匀
显色,用分光光度计在波长 412nm条件下测定 OD
值。对照组在加入酶源前加入酶抑制剂,其它处理同。
1.3.4总碱粗提取物对南方根结线虫乙酰胆碱含量的
影响试验
(1)供试样品溶液的配制:在1ml清水和1%白花
曼陀罗叶提取物中各加入约5万条南方根结线虫二龄
幼虫,每个处理设置3个重复,48h后置于-20℃冰冻
30min,然后加入1ml磷酸缓冲液于冰浴中迅速匀浆,
将匀浆液置于37℃水浴中保温20min后,在100℃水
浴中加热2min,匀浆液于4000rpm离心10min,取上
清液1ml用于测定乙酰胆碱含量。
(2)羟胺法[10]测定乙酰胆碱含量:
①标准曲线求取。精密量取标准氯化乙酰胆碱溶
液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1ml,分别置于试管加蒸馏水至
1ml,加2ml新鲜配制的碱性羟胺溶液,摇匀,于室温
放置4min,加1ml4mol/L盐酸,使pH值为1.2±0.2,
摇匀,加1ml0.37mol/L三氯化铁-盐酸溶液,摇匀,在
540nm条件下测定OD值。同时做标准空白,即与上
相同的系列标准管,先加1ml4mol/L盐酸,后加2ml
碱性羟胺(即加酸与加碱性羟胺的次序颠倒),其它操
作同。
②供试样品OD值测量。精密量取适当稀释的供
试样品1ml于试管中,加2ml新鲜配制的碱性羟胺
溶液,摇匀,于室温放置4min,加1ml4mol/L盐酸,使
pH值为1.2±0.2,摇匀,加1ml0.37mol/L三氯化铁 -
盐酸溶液,摇匀,在540nm条件下测定OD值。同时做
供试样品空白,精密量取适当稀释的供试样品1ml于
试管中,先加1ml4mol/L盐酸,后加 2ml碱性羟胺,
其它操作同。
③结果计算。标准管各吸光度分别减去各自标准
空白吸光度,以标准管中所含的标准溶液的体积和相
应的吸光度作直线回归,得直线回归方程;将供试样品
的吸光度减去供试样品空白吸光度代入直线回归方
程,计算出每1ml供试样品相当于标准溶液的体积
(E)。
供试样品乙酰胆碱含量(mmol/L)=E×2.5
2结果与分析
2.1白花曼陀罗总碱粗提物的制备及检识
白花曼陀罗总碱粗提取物为深褐色稠膏。粗提取
物溶于5%丙酮,加几滴碘化铋钾试剂,即出现橙色沉
淀,表明溶液中存在白花曼陀罗所含的莨菪生物碱。
2.2总碱粗提取物对南方根结线虫二龄幼虫的毒杀效

试验结果表明,白花曼陀罗叶总碱粗提取物对南
方根结线虫二龄幼虫具有较强的毒杀效果。其毒力回
归方程、LC50分别为Y=1.8078+2.6677X和0.1573%,
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对照,且两者差异显著。
3讨论
3.1试验结果表明,白花曼陀罗叶总生物碱(莨菪生物
碱)对南方根结线虫二龄幼虫具有较强的毒杀效果,是
白花曼陀罗中重要的杀线活性物质。但白花曼陀罗中
是否还有别的杀线活性物质,以及生物碱中各成分杀
线活性是否有差异等有待进一步的研究。
3.2试验发现,白花曼陀罗叶总生物碱对南方根结线
虫体内的乙酰胆碱酯酶活性有抑制作用。乙酰胆碱酯
酶对于神经兴奋传导起关键作用,因此初步推论白花
曼陀罗中的杀线活性成份(生物碱)可直接作用于线虫
的神经系统。这一结论与生物碱对昆虫毒杀机理相类
似[1]。
3.3白花曼陀罗叶总生物碱处理后线虫体内乙酰胆碱
含量显著提高,从神经传导考虑,白花曼陀罗生物碱处
理能使乙酰胆碱这种神经传递介质显著提高,导致神
经过度传导,使线虫过度兴奋而死亡。但白花曼陀全罗
对线虫的毒杀机理是否与昆虫一致,为乙酰胆碱受体
阻断剂导致乙酰胆碱积累过多而起到毒杀作用有待进
一步的研究[1]。
4小结
4.1白花曼陀罗是著名的杀虫植物,研究结果表明白
花曼陀罗叶总生物碱(莨菪生物碱)对南方根结线虫具
有较强的毒杀效果,可抑制南方根结线虫乙酰胆碱酯
酶的活性,提高乙酰胆碱含量,是白花曼陀罗中重要的
杀线活性物质。作为一种杀线植物其具有良好的研究
价值和应用前景,研究和分离其杀线活性物质并以此
为模板进行人工合成,有望进一步研制出以白花曼陀
罗有效成份为主的植物源杀线剂,为防治植物寄生线
虫提供新的途径。
4.2本文明确生物碱是白花曼陀罗重要的杀线活性物
质,可直接作用于线虫的神经系统起到毒杀作用。有关
白花曼陀罗杀线活性物质的分离鉴定及作用机理研究
目前尚未见报道。
4.3杀线植物在植物寄生线虫防治中研究应用进展缓
慢,已知杀线植物无法有效的应用于生产。目前已知的
杀线植物多为药用植物和杀虫植物,因此借鉴其在这
些方面的研究成果,有效的从杀线植物中分离、提纯杀
线活性物质,探讨其作用机理,可加快杀线植物的研究
应用进程,为新型植物性杀线剂的研究提供新的途径。
参考文献
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表1总碱粗提取物对南方根结线虫二龄幼虫的毒杀效果
注:小写字母为0.05显著水平,大写字母为0.01显著水平,下同。
且随着处理浓度的提高其毒杀效果也随之增强。其中
毒杀作用效果较好的是处理浓度为0.5%的处理,其
线虫校正死亡率为91.89%显著高于其它处理;其次是
浓度为0.25%的处理,校正死亡率为75.76%;其它三
个处理毒杀效果极显著下降,其线虫校正死亡率分别
为26.54%、14.29%、4.17%。
2.3总碱粗提取物对线虫乙酰胆碱酯酶活性的影响
从表2可看出,白花曼陀罗叶总碱粗提取物对南
方根结线虫乙酰胆碱酯酶活性有抑制作用。处理组及
对照组OD值分别为0.024和0.056,两者差异显著。
2.4总碱粗提取物对线虫乙酰胆碱含量的影响
从表3可看出,白花曼陀罗叶总碱粗提取物对线
虫乙酰胆碱含量有影响。处理组及对照组乙酰胆碱含
量分别为1.5290mmol/L、0.2324mmol/L,处理组高于
表2白花曼陀罗叶提取物对南方根结线
虫二龄幼虫乙酰胆碱酯酶活性的影响
表 3白花曼陀罗提取物对南方根结线虫乙酰胆碱含量的影响
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(责任编辑:陈素洁)
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