球孢白僵菌LY2菌株次生代谢产物的分离鉴定及其对烟粉虱的毒杀作用研究

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangtao707382332
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烟粉虱(Bemisia tabaci)是目前世界上危害保护地作物最严重的害虫之一。传统的防治方法是向作物施用化学农药,但随着化学农药的过量使用,使得害虫的抗药性增强,同时污染环境并威胁人类健康。基于此,生物农药(biopesticide)应运而生,昆虫病原真菌(Entomopathogenic fungus)是生物农药的主要来源,因此本论文为寻找昆虫病原真菌中对烟粉虱具有杀灭活性的的次生代谢产物,从土壤样品和罹病昆虫中共分离得到52株昆虫病原真菌,分别将其通过液体培养后得到其次生代谢产物粗提物。以利用管膜法测试粗提物对烟粉虱的杀灭活性为主,利用薄层层析法(TLC)分析粗提物的物质丰富度为辅,筛选出目标菌株LY2,并采用形态学和分子生物学方法鉴定其为球孢白僵菌(Beauveria bassiana)。通过液体发酵培养、大孔树脂吸附、甲醇解吸附和二氯甲烷萃取得到菌株LY2的发酵粗提物,利用硅胶柱层析、凝胶柱层析、薄层层析以及高效液相色谱(HPLC)制备等化学分离手段对该粗提物进行分离和纯化,最终得到10个单体化合物,通过核磁共振波谱(NMR)、质谱(MS)以及单晶X-射线衍射技术对化合物进行结构鉴定。以烟粉虱为靶标对化合物进行胃毒、触杀、拒食和趋避活性测定,并对其进行作物安全性评价。具体结果如下:1.目标菌株的筛选及鉴定:利用诱集法和组织分离法从95份土样和19份罹病昆虫中分离纯化得到真菌144株,经柯赫氏法则验证后,得到昆虫病原真菌共52株。将该52株真菌分别在SDY和Czapek-Dox液体培养基中培养,利用固相吸附法和解吸附法获得菌株各自发酵液粗提物。采用管膜法和TLC法对粗提物进行以烟粉虱为靶标的杀虫活性检测和物质丰富度检测,结果发现菌株LY2产生的次生代谢产物不仅对烟粉虱有明显杀灭作用且丰富度高,因此选定菌株LY2作为后续研究对象。菌株LY2在PDA培养基上生长缓慢,菌落呈粉状,质地松散。分生孢子梗瓶状,单生。分生孢子球形至近球形,无色透明,壁薄。大小为:2.41(1.53~3.26)μm×2.62(1.56~3.11)μm。其ITS序列在NCBI数据库Blast结果表明:供试菌株LY2与球孢白僵菌(Beauveria bassiana)的相似度最高,达到100%。系统发育分析结果表明:供试菌株LY2与其它已报道的B.bassiana菌株聚在同一个分支。结合形态学和分子鉴定结果,将目标菌株LY2鉴定为球孢白僵菌(B.bassiana)。2.球孢白僵菌菌株LY2次生代谢产物的分离纯化及鉴定:采用硅胶柱层析、凝胶柱层析和HPLC等分离纯化手段,从菌株LY2液体发酵粗提物中分离纯化得到10个单体化合物。通过一维/二维核磁共振波谱和质谱数据分析,结合比照文献报道,将化合物1-10分别鉴定为:球孢菌素(1)、过氧化麦角甾醇(2)、梅丽莎甾醇B(3)、(22E,24R)-麦角甾-8(14),22-二烯-3β,5α,6β,7α-四醇(4)、6-脱水啤酒甾醇(5)、啤酒甾醇(6)、1,4-二氢-4-氧代-2-喹啉羧酸甲酯(7)、9-羟化啤酒甾醇(8)、脑苷脂F(9)和脑苷脂B(10)。其中化合物1属于吗啉酮类化合物,化合物2-6和8都属于甾醇类化合物,化合物7属于喹啉酮化合物,化合物9和10属于脑苷脂类化合物。其中化合物9为新化合物,化合物7为首次从自然界中分离得到。化合物3-10均为首次从白僵菌中分离得到。3.球孢白僵菌菌株LY2次生代谢产物对烟粉虱的毒力测定:通过管膜法测定了化合物1-10对烟粉虱的胃毒和触杀活性,其中具有胃毒活性的化合物为1、2、4-7,其LC50分别为 11.42 μg/mL、22.06 μg/mL、13.83 μg/mL、5.65 μg/mL、22.29 μg/mL和5.66μg/mL;具有触杀活性的化合物为1、3、5、7,其LC50分别为10.95 μg/mL、41.98μg/mL、26.59μg/mL和19.05μg/mL。化合物8-10未有明显活性,因此确定化合物1-7为活性化合物。通过叶碟法测定活性化合物1-7的杀虫活性、拒食活性、非选择性/选择性产卵忌避活性和选择性成虫忌避活性。其中化合物1和7的杀虫活性(LC50)、拒食活性(AFC50)和选择性成虫忌避活性(EC50)均十分显著,其LC50/AFC50/EC50值分别为9.05/5.86/2.02μg/mL和11.89/8.65/19.68 μg/mL。除此之外,化合物1-7对烟粉虱均有强烈的产卵忌避作用,其非选择性产卵忌避活性/选择性产卵忌避活性的EC50值分别为 5.94/3.22 μg/mL、6.13/6.13 μg/mL、2.65/5.54 μg/mL、2.81/2.00 μg/mL、6.41/1.97 μg/mL、1.61/1.95 μg/mL和16.88/1.98 μg/mL。4.球孢白僵菌菌株LY2次生代谢产物对4种作物的安全性评价:采用盆栽法对棉花、辣椒、番茄和黄瓜四种作物在化合物1-7于100μg/mL浓度下做了安全性评价试验,结果表明化合物1-7在100μg/mL浓度下对4种作物均表现出了极高安全性,所有处理组的株高、叶色、发育程度均和对照组无明显差别。
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