《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》:Metabolic profiling and insecticidal activities of Rosmarinus officinalis L. for the management of Aphis craccivora Koch and Planococcus lilacinus Cockerell
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为解决化学杀虫剂带来的诸多问题,研究人员开展了迷迭香(Rosmarinus officinalis L.)乙醇水提取物(EAE)、各组分及化合物对豆蚜(Aphis craccivora Koch)和紫粉蚧(Planococcus lilacinus Cockerell)的研究。结果显示其有显著杀虫活性,对研发新型植物源杀虫剂意义重大。
在农业生产的广袤领域中,害虫始终是困扰着作物生长、威胁粮食安全的 “顽固敌人”。其中,豆蚜(Aphis craccivora Koch)和紫粉蚧(Planococcus lilacinus Cockerell)这两种刺吸式害虫,可谓是农业和园艺作物、芳香及药用植物的 “噩梦”。它们悄无声息地吸食植物汁液,不仅让植物生长萎靡,严重时还会分泌蜜露,引发黑色煤烟霉菌滋生,极大地降低了作物的产量和品质。
长期以来,人们依赖合成农药来对抗这些害虫,然而,这就像一场 “杀敌一千,自损八百” 的战斗。合成农药在消灭害虫的同时,也给有益昆虫带来了灭顶之灾,对环境造成了严重污染,还威胁着消费者的健康。随着时间的推移,害虫们也变得越来越 “狡猾”,对合成农药产生了抗性。在这样的困境下,寻找一种绿色、环保且高效的害虫防治方法迫在眉睫。
为了攻克这一难题,来自中国科学院(CSIR)下属相关研究机构的研究人员挺身而出,开展了一项针对迷迭香(Rosmarinus officinalis L.)的深入研究。他们将目光聚焦于迷迭香的乙醇水提取物(EAE)、各组分及化合物,试图挖掘其中潜藏的杀虫奥秘。最终,他们的努力收获了丰硕的成果,研究结果表明迷迭香提取物在防治害虫方面展现出了巨大的潜力,这一发现为农业害虫防治领域带来了新的曙光。该研究成果发表在《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》杂志上,为全球农业害虫防治提供了宝贵的参考。
研究人员为开展此项研究,运用了多种关键技术方法。在成分分析方面,使用气相色谱(GC)和气相色谱 - 质谱联用(GC-MS)技术对迷迭香 n - 己烷组分进行分析,以确定其化学组成;利用超高效液相色谱 - 电喷雾 - 飞行时间离子淌度质谱(UHPLC–ESI-QTOF-IMS)分析乙醇水提取物(EAE)的代谢物。在生物活性检测上,通过毒性生物测定评估提取物、组分和化合物对害虫的毒性;运用酶抑制测定研究 EAE 对害虫体内酶活性的影响;借助扫描电子显微镜(SEM)观察害虫形态变化。
下面来详细看看研究结果:
成分分析结果 :通过 GC/GC-MS 分析发现,迷迭香 n - 己烷组分中含有多种化合物,其中亚麻酸(24.97%)、1,8 - 桉叶素(14.26%)、月桂烯(10.67%)、十六烯酸(9.91%)和莰烯(7.12%)是主要成分。利用 UHPLC–QTOF-IMS 对 EAE 进行分析,鉴定出了 27 种不同的峰,主要的植物成分包括酚类化合物、黄酮类化合物和黄酮苷类。
毒性生物测定结果 :在对豆蚜的研究中,EAE 在 72 小时和 96 小时后的半数致死剂量(LD50 )分别为 3.86 μL / 若虫和 1.84 μL / 若虫,表现出较高的杀虫活性,仅次于阳性对照。n - 己烷组分对紫粉蚧的毒性较高,72 小时和 96 小时后的 LD50 分别为 2.87 μL / 爬虫和 1.46 μL / 爬虫 ,且在 96 小时后优于阳性对照。在所有测试化合物中,亚麻酸对两种害虫都表现出较高的毒性。此外,EAE 和其组分的混合物对害虫也有显著的协同作用。
温室实验结果 :在温室条件下,较高剂量(20 g/L)的迷迭香 EAE 在第二次喷雾后 3 - 7 天,对豇豆叶片和嫩枝上的豆蚜有较高的防治效果,虫口减少率较高,但与阳性对照印楝素(Neem Baan)相当,且均不如乐果(Dimethoate)。
其他生物活性结果 :EAE 及其组分在较高浓度下对豆蚜的繁殖抑制能力显著,最高可达 99.57%。同时,它们对豆蚜成虫也有明显的驱避作用,浓度越高,驱避效果越好。在酶抑制研究中,EAE 能显著抑制豆蚜体内的乙酰胆碱酯酶(AChE)、谷胱甘肽 - S - 转移酶(GST)、多功能氧化酶(MFO)和羧酸酯酶 1(CES1)的活性;在紫粉蚧中,EAE 能抑制 GST 的活性,但会诱导 AChE 和 CES1 的活性。SEM 分析发现,经 EAE 处理后的豆蚜若虫,其腹膜、刚毛和胸足结构出现明显异常,导致虫体最终解体。
综合研究结论和讨论部分,该研究首次全面地对迷迭香提取物及其组分进行了多方面的研究。明确了其化学组成和代谢物特征,发现了其对豆蚜和紫粉蚧显著的杀虫活性,包括直接毒性、繁殖抑制和驱避作用,以及对害虫体内多种酶的抑制作用。这不仅为开发新型植物源杀虫剂提供了理论依据,也为农业害虫的绿色防治提供了新的选择,有望减少化学农药的使用,保护生态环境,保障农产品的质量安全,对推动可持续农业发展具有重要意义。
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