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植物寄生线虫是植物主要病原物之一,从植物中寻找杀线虫先导化合物,有利于促进创制高效、安全、低毒的生物源杀线虫剂。本文以采自广东、山东、贵州的31科52种植物为研究材料,系统测定了它们对松材线虫混合虫龄和南方根结线虫二龄幼虫的毒杀活性;分离了传统中药材姜科植物山萘(Kaempferia galanga L.)的杀线虫活性成分,研究了主要活性成分对南方根结线虫(Meloidogyne incongnita)和松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)的生理生化效应,旨在为寻找高效杀线虫活性物质,促进我国生物源杀线虫剂的研究开发提供参考。所得结果主要如下。
测定了52种供试植物甲醇粗提物对南方根结线虫和松材线虫的毒杀作用,结果表明,以1000 mg/L处理后72h,两种供试病原线虫校正死亡率均达到80%以上的植物有山萘、马桑(Coriaria sinica Maxim.)、牡荆(Vitex negundo Linn.)、小飞蓬(Conyzacanadensis(L.)Cronq)、翼茎阔苞菊(Pluchea sagittalis(Lam.)Cabera)、夹竹桃(Neriumindicum Mil.),杀线虫活性显著高于其他植物。
对山萘甲醇粗提物进行初步分离,得到正己烷、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇、水萃取物。生物测定表明,山萘正己烷萃取物1000 mg/L浸渍法处理后24 h,南方根结线虫校正死亡率100%,显著高于其他萃取物,说明山萘杀线虫有效成分主要存在于正己烷萃取物。
从山萘正己烷萃取物中分离得到两种有效成分,经核磁共振氢谱(1HNMR)、核磁共振碳谱(13CNMR)以及质谱(MS)确证为ethyl cinnamate和p-methoxyl cinnamate,中文名为肉桂酸乙酯(EC)和对甲氧基肉桂酸乙酯(PEC)。杀线虫谱试验结果表明,处理后72 h,肉桂酸乙酯对南方根结线虫、松材线虫、马铃薯腐烂茎线虫、海南根结线虫、象耳豆根结线虫的LC50分别为17.79 mg/L、29.70 mg/L、43.21 mg/L、57.64 mg/L、36.94 mg/L;对甲氧基肉桂酸乙酯对南方根结线虫、松材线虫、马铃薯腐烂茎线虫、海南根结线虫、象耳豆根结线虫的LC50分别为1.48 mg/L、2.80 mg/L、9.74 mg/L、17.91mg/L、16.48 mg/L。
山萘收获期地上部分肉桂酸乙酯和对甲氧基肉桂酸乙酯的含量分别为0.07%、2.35%,地下部分含量分别为0.08%、7.25%。
研究了山萘根粗提物以及粗提物得到的不同萃取物对南方根结线虫生长发育的影响。结果表明,山萘根粗提物的正己烷萃取物、氯仿萃取物对南方根结线虫的胚胎发育和卵孵化具有明显的抑制作用,两种萃取物对南方根结线虫2龄幼虫3 d、6 d、9 d的孵化抑制率均为100%。山萘甲醇粗提物处理南方根结线虫对胚后发育的影响,主要表现在推迟4龄幼虫到成虫的发育,还可以推迟南方根结线虫雌虫产卵的初产日以及减少产卵量。
肉桂酸乙酯和对甲氧基肉桂酸乙酯,以及马桑、牡荆、龙葵等植物甲醇粗提物处理被南方根结线虫侵染的盆栽番茄(Lycopersicon esculentum Miller)后,番茄地上部植株长度、地上部鲜重以及根长相对于CK均有不同程度增长。松枝水培实验结果表明,对甲氧基肉桂酸乙酯和肉桂酸乙酯处理接虫松枝12d后,松枝的病情指数分别为0.15和0.17,显著低于"清水+虫"对照处理的病情指数,能延缓松材线虫病情发展,对松树具有较好的保护作用。
肉桂酸乙酯和对甲氧基肉桂酸乙酯对混合虫龄松材线虫的乙酰胆碱酯酶具有一定的抑制作用,对α-羧酸酯酶也具有显著的抑制作用。
本文最后讨论了山萘的杀线虫活性、可能的作用机理及其进一步研究开发的潜力,认为肉桂酸乙酯和对甲氧基肉桂酸乙酯是山萘的杀线虫活性物质,值得深入研究其杀线虫作用靶标,以其为先导化合物进行结构改造,可望得到新型安全高效的杀线虫剂。