全 文 ：林业科学研究 2006, 19( 2): 264~ 266
Forest R esearch
文章编号: 10011498( 2006) 02026403
合成蜂毒 PhTX类杀虫剂杀虫活性的初步研究
刘克忠 1, 2, 张永安 2* , 朱长进 3, 王登元 1, 王玉珠 2, 曲良建2
( 1.新疆农业大学农学院,新疆 乌鲁木齐 830052; 2中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所,国家林业局森林保护
学重点实验室,北京 100091; 3. 北京理工大学化工与环境学院,北京 100081)
关键词: 蜂毒毒素;人工合成; 生物活性;茶尺蠖
中图分类号: S718 85 文献标识码: A
收稿日期: 20050809
基金项目: 国家 十五 科技攻关 林木病虫害环境协调性农药及其航空喷洒技术研究 ( 2004BA509B12 )
作者简介: 刘克忠 ( 1981 ! ) ,男,安徽滁州人,硕士研究生, Em ai:l lu ikz2004@ 163. com
* 通讯作者: 张永安,研究员,主要从事昆虫病原微生物及害虫的可持续控制研究 zh angyab@ forestry. ac. cn
The Prelim inary Study on B iologicalActivity of Synthetic
Philanthotoxin Analogs
LIU K ezhong 1, 2, ZHANG Yongan1* , ZHU Changj in3, WANG Dengyuan2, WANG Yuzhu1, QU Liang jian1
( 1. The College of Agronom y, X in jiang A gricu ltu ralUn iversity, Urumq i 830052, X inj iang, Ch ina; 2. R esearch Inst itute
o fForest Eco logy, Environm ent and Protect ion, CAF, Key Laboratory of Forestry Protect ion, S tate Forestry A dm in istration ,
Bei jing 100091, Ch ina; 3. Schoo l of Chem ical Eng ineering and Environm en,t B eijing Inst itu te of Technology, B eijing 100081, Ch ina)
Abstract: This paper reported the biolog ical activit ies o f five synthetic philanthotox in analogs. T ria ls under laboratory con
d ition indicated a certain level of act iv ity on poisoning and inhib iting emergence rate. The LC50 of compound 1 onE ctrop is
obliqua was 8. 987 ∀ 103 m g# L- 1. A t the 8 ∀ 103 m g# L- 1 dosage of com pound 1, the adjustment rate o f pupat ion and e
m ergence ofEobliqua was 52. 44% and 89. 81% respective ly. T he com pound 2 had a certain effect on the larval and pu
palweight.
K ey words: ph ilanthotox in; synthesis; bio log ica l activ ity; Ectrop is obliqua
目前使用的神经毒剂杀虫剂, 通常以神经膜上
的钠通道、乙酰胆碱酯酶或者神经递质受体作为靶
标位点,如拟除虫菊酯类、氨基甲酸酯类及烟碱类杀
虫剂。但长期单一使用某一种杀虫剂, 昆虫往往会
对其产生抗药性。对付害虫抗性的最棘手问题是因
某个作用靶标部位对某种杀虫剂不敏感而产生抗性
后,对以前即使没有使用过的同类杀虫剂也会产生
抗性,即产生交互抗性 ( cross resistance). 因此, 寻找
具有不同杀虫机理的新农药是控制抗性害虫的一条
重要途径。
Rathm ayer
[ 1] 和 T. PIEK [ 2] 首次报道从一种蜂
Philanthus triangulum 的毒腺中分离出一种小分子的
毒素, 研究发现它的生物活性类似于对脊椎动物和
无脊柱动物神经元神经递质受体的非竞争性拮抗
剂。Span jer等 [ 3]从这种蜂的毒腺中分馏出 3种有
效成分即 3个单体化合物, 其中活性最强的是
ph ilanthotox in, 后 来 多 被 称 为 ph ilan thotox in433
( PhTX433,见图 1)。这类化合物能够阻断沙漠蝗
(Schistocerca gregaria Forska)腿部肌肉神经突触上
由使君子型谷氨酸受体 ( qu isqualatesensitice g luta
mate receptors)门控的通道 [ 4, 5]。研究表明蜂毒
PhTX433不仅是蝗虫腿部肌肉神经突触上的使君
子型离子型谷氨酸受体的有效非竞争性拮抗剂, 而
且对非洲爪蟾 (X enopus laevis Daud in)肌肉和美洲蜚
第 2期 刘克忠等: 合成蜂毒 PhTX类杀虫剂杀虫活性的初步研究
蠊 ( P erip laneta am ericana Linnaeus) 神经中枢的
nA chR s的电生理研究发现, PhTX433也是 nAchR s
的非竞争性通道拮抗剂 [ 6~ 11]。
图 1 PhTX433的结构式
作者在分析 PhTX时, 注意到它的芳香环的
头部和线性多胺的尾部这一整体结构特征, 从而
试图设计合成 PhTX的系列类似物, 以评价各主
要结构部位化学基团的变化对生物毒性的影响,
进而研究 PhTX构效关系并为更高效的杀虫剂的
设计合成提供依据。作为这一研究的阶段结果,
本文主要报道评价一组共 5种合成化合物对昆虫
的生物活性。
1 材料和方法
1. 1 供试昆虫
试虫茶尺蠖 (E ctrop is obliqua Prout)由北京中
林恩多威生物工程技术有限公司提供, 为室内人
工饲料连续健康饲养 20代以上的敏感品系。初
孵幼虫接种后放入养虫杯中经群体饲养至 2龄
(约 3 d)待生测试验使用。实验在温度 24. 5 ∃ 1
% 、相对湿度 65 ∃ 5%、15 h光照: 9 h黑暗的养虫
室内进行。
1. 2 供试化合物
5种化合物均用 95%的分析纯乙醇溶液溶解,
根据实验要求配制成不同浓度的溶液。
1. 2. 1 毒力测定 (饲喂法 ) 选用合成的 5种化合
物,以 95%的乙醇溶液为溶剂, 配制成 5个梯度浓
度,将药液均匀涂在饲料表面和杯的侧壁. 待乙醇自
然挥发干后,接入生理条件一致的 2龄幼虫,平均质
量 1. 2mg左右。每处理用 30头幼虫, 3次重复, 同
时设空白 ( 95%的乙醇溶液 )对照。处理 6 d后检查
试虫的死亡情况。调查结果用 Abbott公式求得校正
死亡率,用 Finney[ 12]机率分析法计算毒力回归方程
和 LC50值。A bbott校正公式:
校正死亡率 =处理死亡率 -对照死亡率
100-对照死亡率 ∀ 100
表 1 供试化合物
代号 结构
1
2
3
4
5
1. 2. 2 生长发育抑制作用的测定 将茶尺蠖 2龄
幼虫经 1. 3. 1的方法处理后, 存活下来的幼虫移至
未经处理的饲料中饲养直至化蛹至成虫羽化。每天
观察、记录茶尺蠖生长发育情况并称其质量。分别
计算幼虫校正死亡率、校正化蛹率、校正羽化率。
2 结果与分析
2. 1 毒杀效果
从 5种化合物对茶尺蠖幼虫的毒杀效果来看,
化合物 1的效果最好 (表 2)。从测定结果表明, 大
多数化合物对茶尺蠖的毒杀效果一般, 在浓度 16 ∀
10
3
mg# L- 1时,化合物 1引起幼虫的校正死亡率为
60. 97%, 而其他化合物中对幼虫校正死亡率最高的
化合物 5也只有 33. 33% .化合物 1对茶尺蠖的致死
中浓度 ( LC50 )为 8. 987 ∀103 mg# L- 1 (表 3)。
265
林 业 科 学 研 究 第 19卷
表 2 5种合成化合物对茶尺蠖 2龄幼虫的毒杀效果
浓度 /
( mg# mL- 1 )
校正死亡率 /%
化合物 1 化合物 2 化合物 3 化合物 4 化合物 5 CK
2 26. 82 2. 44 5. 33 4. 07 14. 33 0. 00
4 36. 58 5. 56 7. 67 7. 78 16. 67 0. 00
8 47. 56 11. 11 9. 89 10. 00 22. 22 0. 00
16 60. 97 14. 33 16. 66 14. 85 33. 33 0. 00
32 70. 73 20. 17 21. 56 15. 89 45. 56 0. 00
表 3 化合物 1对茶尺蠖毒力测定结果
化合物 毒力回归曲线
( LDP line)
卡方值
2 LC50 / ( mg# L
- 1 )
1 Y = 0. 989 9x + 4. 056 0. 893 8. 987 ∀ 103
2. 2 对生长发育抑制作用的影响
浓度 8 mg# mL- 1的 5种化合物对茶尺蠖幼虫
生长发育抑制影响的结果见表 4。对照的幼虫质量
为 81. 0mg,蛹质量为 92. 4 mg。化合物 1、3、4、5对
幼虫的质量及蛹质量没有太大影响, 而化合物 2则
有一定的作用,其处理后幼虫的质量为 50. 0 mg, 蛹
质量为 60. 1mg。化合物 1处理后幼虫的校正化蛹
率为 52. 44%,校正羽化率为 89. 81%。化合物 5处
理后的校正化蛹率为 74. 39% , 校正羽化率为
7272%。其他化合物 2、3、4对幼虫校正化蛹率和
校正羽化率的影响较低。
表 4 5种合成化合物 ( 8 m g# mL- 1 )
对幼虫发育的影响
化合物 幼虫质量
(处理 6 d) 蛹质量 /mg
校正化蛹
率 /%
校正羽化
率 /%
1 63. 7 85. 0 52. 44 89. 81
2 50. 0 60. 1 85. 37 91. 97
3 80. 5 92. 1 87. 81 90. 26
4 77. 5 91. 5 87. 81 86. 56
5 80. 1 92. 5 74. 39 72. 72
( CK) 81. 0 92. 4 100. 00 100. 00
3 讨论
( 1) 5种合成化合物对茶尺蠖幼虫都有一定的
毒杀作用,对其幼虫的化蛹和羽化也都有不同程度
的影响。其中化合物 1对幼虫的毒杀效果最好, 化
蛹率最低, 其次是化合物 5,化合物 2, 3, 4的相对较
差。合成的五种化合物对成虫的羽化效果与对照无
显著差异。对茶尺蠖幼虫质量和蛹质量, 化合物 2
的影响最大,其它的无太大影响。
( 2)谷氨酸受体通道 ( G luR )属配体门控离子通
道,是昆虫神经肌肉接点最主要的靶标。作用于谷
氨酸受体通道的杀虫剂,与作用于钠通道或乙酰胆
碱酯酶的杀虫剂不会产生交互抗性。因此, 设计与
合成作用于谷氨酸受体通道的杀虫剂是害虫抗性治
理很好的方向。本实验的结果仅是人工模拟定向合
成毒剂的初步结果,将为进一步设计高强度化合物
提供依据,并呈现出进一步优化分子结构开发成为
一种高效、低毒、较低成本新农药的良好前景。
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