论文部分内容阅读
姜黄素（Curcumin）是从姜科和天南星科植物根茎提取获得的疏水性多酚,对多种农作物病害和害虫都有不同程度的生物活性。本文基于前期对多种植物活性成分的筛选研究,通过生物活性测定了姜黄素等4种植物源活性成分对阿维菌素、除虫脲、高效氯氟氰菊酯等3种化学农药的增效作用,筛选获得姜黄素和阿维菌素的增效组合,测定了增效组合对斜纹夜蛾Spodoptera litura幼虫生长发育调节活性和对草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda Sf9离体细胞增殖抑制作用,从促进细胞程序性死亡相关基因和蛋白诱导表达的角度探讨姜黄素对阿维菌素的协同增效作用机制;通过盆栽试验探讨了姜黄素与阿维菌素增效组合防治斜纹夜蛾的实践应用潜力。主要研究结果如下:1.筛选获得了姜黄素与阿维菌素的混用增效组合。测定3种植物活性成分岗松精油、肉桂油、骆驼蓬碱与阿维菌素的混用增效作用情况,明确岗松精油和阿维菌素按10:100混用时增效比1.25;肉桂油与阿维菌素混用比例为1:100和10:100时增效比分别为1.250和1.667,均有增效作用,骆驼蓬碱按1:100、5:100、10:100比例与阿维菌素混合均为较明显的拮抗作用。姜黄素对斜纹夜蛾无明显致死作用。姜黄素按1:100、5:100和10:100比例和除虫脲、高效氯氟氰菊酯混用饲喂斜纹夜蛾2龄幼虫呈明显的拮抗作用。姜黄素与阿维菌素按1:100、5:100和10:100比例混用对斜纹夜蛾2龄幼虫的增效比分别为1.428、1.679、2.651,呈增效作用。姜黄素对阿维菌素具有明显的增效作用,肉桂油和岗松精油在一定比例浓度下对阿维菌素具有增效作用。以“姜黄素0.0013μg/g+阿维菌素0.013μg/g”含毒人工饲料饲喂处理斜纹夜蛾3龄幼虫7 d后,幼虫体长显著小于阿维菌素0.013μg/g、姜黄素0.0013μg/g处理组幼虫。2.姜黄素对阿维菌素具有细胞活性增效作用。MTT法测定结果表明,姜黄素和阿维菌素按10:100比例混用以20-50μg/m L处理Sf9细胞,增殖抑制率90%以上,与同剂量的阿维菌素处理组增殖抑制率差异不显著,显著高于姜黄素处理组。3.姜黄素和阿维菌素混用诱导斜纹夜蛾幼虫和Sf9细胞产生显著的细胞程序性死亡的形态特征。阿维菌素+姜黄素0.013+0.0013μg/g混用组处理后,斜纹夜蛾幼虫中肠肠壁破裂,排列疏松,柱状细胞减少,杯状细胞几乎消失,细胞结构相对异常,推断可能存在细胞程序性死亡。通过倒置相差显微镜可见阿维菌素+姜黄素（10+1μg/m L）处理Sf9后,细胞密度明显减少,细胞内空泡化增多,出现了典型的凋亡小体,数量明显多于姜黄素1μg/m L和阿维菌素10μg/m L处理。Hoechst 33258染色观察可见姜黄素1μg/m L和阿维菌素10μg/m L混用组细胞核皱缩现象,大部分细胞荧光小点集中在核边缘,有明显的细胞凋亡特征,进一步说明姜黄素可以促进阿维菌素诱导Sf9细胞凋亡,与形态学观察结果一致。通过MDC荧光染色观察Sf9细胞自噬体,通过Lyso Tracker Red染色观察酸性溶酶体,结果均说明姜黄素对阿维菌素诱导Sf9细胞自噬具有增效作用。4.姜黄素和阿维菌素混用处理显著上调了细胞程序性死亡相关基因。姜黄素和阿维菌素按（10+1μg/m L）混用处理Sf9细胞后,细胞自噬和细胞凋亡相关基因均显著上调,自噬相关基因Atg1、Atg6、Atg8相对表达量比对照组分别上调1.50、1.38、2.59倍,比阿维菌素单用组上调2.54、1.44、1.51倍;凋亡相关基因Caspase-1、Caspase-9分别是对照组1.99、4.99倍,是阿维菌素单独处理组2.34、3.56倍。姜黄素和阿维菌素混用显著上调了斜纹夜蛾幼虫细胞凋亡相关基因Caspase-3、Caspase-5分别是对照组的2.12倍、1.34倍和阿维菌素处理组的2.55倍、1.62倍;自噬相关基因Atg4、Atg8分别是对照组1.69倍、19.9倍和阿维菌素处理组1.89倍、1.76倍。5.姜黄素和阿维菌素混用处理显著上调细胞程序性死亡相关蛋白。细胞凋亡蛋白Caspase-3和自噬蛋白Atg8表达量均显著上调,表明姜黄素可能通过细胞凋亡和细胞自噬起到与阿维菌素的协同增效作用效果。6.姜黄素和阿维菌素混用增效组合具有应用潜力。盆栽试验结果表明,自制1.8%阿维菌素ME（含0.18%姜黄素）稀释1000倍喷雾处理斜纹夜蛾,虫口减退率显著优于或略优于同期同等用量商品制剂1.8%阿维菌素ME处理,处理后3 d和5 d虫口减退率分别为83%和92%,表明具有实践应用前景,值得深入研究开发。综上所述,本文研究了植物活性成分姜黄素对阿维菌素的增效作用,从细胞毒理角度探讨了增效机制,为研究开发这种资源丰富、活性多样、高效安全的植物活性成分应用于有害生物综合治理提供了理论基础,将诱导害虫细胞程序性死亡作用与实际防治联系起来,为研究开发有害生物绿色防控新技术、农药新品种提供了参考。