蛋白桑:桑叶提取物1-DNJ对小菜蛾幼虫生物活性的影响

为研究桑树叶片生物活性物质1-DNJ的杀虫作用机理，以小菜蛾(Plutella xylostella L.)为研究对 象，利用桑树叶片提取物1-DNJ 饲喂小菜蛾3龄幼虫，研究1-DNJ 对小菜蛾拒食、触杀、胃毒和生长等生 物活性的影响。结果表明，1-DNJ 处理后，小菜蛾48 h和72 h的拒食率分别是93.33%和89.25%，拒食中 浓度为0.34 和0.58 g/L。同时，1-DNJ 对小菜蛾幼虫的生长发育具有明显抑制，小菜蛾化蛹率随着 1-DNJ 浓度增加而显著下降，但对小菜蛾的蛹重作用不大。1-DNJ 对小菜蛾的触杀和胃毒作用效果没 有拒食和生长抑制的作用明显。结果说明，桑树叶片中的1-DNJ 主要通过拒食作用影响小菜蛾生长，进 而达到防控的目的。 关键词：桑树；1-DNJ；小菜蛾；生物活性

 引言小菜蛾(Plutella xylostella L.)是世界范围内十字 花科蔬菜的重要食叶性害虫之一 ，被认为是分布最为广泛的鳞翅目昆虫。小菜蛾主要以幼虫危害十字 花科蔬菜叶片而降低蔬菜的产量和品质，危害严重 时可造成减产90%以上，甚至绝收 。小菜蛾一年发生多代、世代间虫口数量增长快以及世代重叠等 导致防治困难。目前，防治小菜蛾的方法多是通过各种化学农药，由于用药频繁，加之小菜蛾生活史的 特殊性，造成小菜蛾及其幼虫对大约50 多种杀虫剂 基金项目：；国家自然科学基金“桑树 提取物生物活性成分及其杀虫机理研究” 都产生了抗药性 。由于人们的环保和食品安全意识的增强，生物源农药的研究与应用渐渐受到重视， 而且将微生物农药和植物源农药作为重点发展方 向。目前，已有多个品种的植物源农药问世，但是应 用范围狭窄，没有在生产中广泛应用。黑龙江省是 国内绿色食品生产基地，植物源农药具有广阔的应 用前景。 桑树(Morus alba 叶片中的1-脱氧野尻霉素 DNJ)能够抑制α- 糖苷酶的活 性，通过抑制体内蔗糖的消化吸收及糖代谢而对鳞翅 目昆虫产生毒性。前期研究发现，在栽植桑树的附 近地区种植秋白菜受到小菜蛾的危害显著降低，为探 明其原因及其作用机制，笔者利用桑树叶片中提取的 1-DNJ 处理小菜蛾3龄幼虫，研究其对小菜蛾拒食、触 杀、胃毒、生长以及化蛹率等的影响，为促进植物源农 药的开发提供技术资料。 材料与方法1.1 试验时间、地点 试验于2011年6月在东北林业大学植物生理实验 室内进行。 1.2 试验材料 供试小菜蛾虫卵购自中国科学院动物研究所。将虫卵置于长成6~8 片叶时的甘蓝幼苗上，虫卵孵化和 幼虫生长的环境温度保持(253)，相对湿度为55%~ 75%，光周期16:8(光:暗)的条件下。待幼虫孵化后自 由取食，及时更换新鲜甘蓝苗，挑选健康且大小一致的 小菜蛾3龄幼虫进行试验。 1-DNJ 为本实验室从桑树叶片中提取的样品，经 大孔树脂纯化后得到纯度98%的样品，提取和纯化按 方法。 1.3 试验设计 将无公害的甘蓝叶统一裁成2 cm2 cm规格大小 的叶片，将1- DNJ 配成4 个浓度梯度处理，即0.25、 0.50、1.00、2.00 g/L，分别将各浓度1-DNJ 对裁剪好的 叶片进行处理，以清水处理为对照，共计5个处理。 1.4 生物活性的测定 1.4.1 选择性拒食率的测定 采用浸渍叶碟法，将裁好 的甘蓝小叶分别置入不同浓度1-DNJ 溶液及清水中浸 min，取出后，等叶片上溶液完全挥发，再放入培养皿中。每个培养皿内等距离排放4 片裁好的小叶片 （对照与处理各2片），每皿中置放30头小菜蛾幼虫，每 个处理重复4 次。分别于24、48 后用坐标纸测量出被取食的甘蓝叶片面积，利用DPS专业分析软件求出 回归方程，相关系数和拒食中浓度AFC50值。 选择性据食率= 对照取食量- 处理取食量 对照取食量+ 处理取食量 100%1.4.2 试虫生长抑制率的测定 将裁好的甘蓝小叶分别 放入处理药液或清水中浸泡1 min，取出后，等叶片上 溶液完全挥发，每盒培养皿放入2片裁好的甘蓝小叶， 接入饥饿3 h的小菜蛾幼虫20头，每个处理重复4次。 分别在处理后第0、24、48、72 h称取试虫重量并及时更 换处理叶片。 抑制率= 对照组平均体重增加量- 处理组平均体重增加量 对照组平均体重增加量 100%1.4.3 试虫触杀死亡率的测定 采用浸虫法，将饥饿3 的小菜蛾幼虫放入滤网中，将其浸于不同浓度1-DNJ溶液中5 后取出，用滤纸吸干虫体上多余药液。将试虫置于放有新鲜甘蓝叶片的培养皿中，每处理20 重复4次。于24、48、72 后调查死亡情况，及时更换新鲜叶片。 死亡率= 死亡虫数 100%校正死亡率= 处理死亡率- 对照组死亡率 1001.4.4 试虫胃毒死亡率的测定 甘蓝小叶分别放入处理药液和清水中浸泡60s，取出 后，等叶片上溶液完全挥发，再放入培养皿中，每皿2 片。每个处理置试虫20 头，重复4 次。于处理后24、 48、72 h检查幼虫死亡情况，及时更换新鲜处理叶片。 1.4.5 量，计算每个甘蓝小叶重量，按每克叶片含不同浓度1-DNJ 将其滴于裁好的甘蓝小叶碟上，对照叶片点滴 清水，均匀抹平后，用琼脂将另一叶片粘上做成夹毒叶 片，喂饲小菜蛾48 h后，再用正常甘蓝叶片喂饲直至化 蛹，每个处理所获得蛹数不少于50 只，记录各处理小 100%蛹重比率= 处理组蛹重 对照组蛹重 100%1.5 数据分析 图中数据为4次重复的平均值标准差标准误，运 用Microsoft Office Excel 2003 和DPS7.5 软件对试验 数据进行统计分析，并采用单因素方差分析(one-way ANOVA)和最小显著差异法(LSD)比较不同数据组间 294的差异。 结果与分析2.1 1-DNJ 对小菜蛾幼虫的拒食作用 小菜蛾3龄幼虫的取食经1-DNJ 处理的甘蓝小叶 的情况见表1。多重比较结果表明，不同浓度处理间 以及与对照组的差异都达到显著水平(P＜0.05)。3龄 小菜蛾幼虫的取食量随着1-DNJ 浓度升高而减少，其 拒食率也随着1-DNJ 浓度升高而提高。与处理后24 后各供试3龄小菜蛾幼虫的拒食 率均有所下降。以拒食率值为y值，1-DNJ 浓度对数为 x值，分别求得1-DNJ 对小菜蛾幼虫24 h和48 h的毒力 回归方程，即y=1.0448-0.2664x和y=3.9283-1.7715x，相 应的拒食中浓度(AFC50)分别为0.34 和0.58 g/L，小菜 蛾幼虫经浓度为1 g/L的1-DNJ 处理后，24 检测的拒食活性较48 检测的高出36.89%，而拒食中浓度仅为48 h的58.62%。 DNJ对小菜蛾幼虫选择性拒食率的影响浓度梯度处理 回归方程 0.830.09e1.750.09d 2.550.08c 4.140.06b 12.40.40a y=1.0448-0.2664x，r=-0.9989 0.34 0.27~0.36 93.3386.61 79.88 67.34 0.530.85d0.730.24cd 0.780.16c 1.060.09b 1.990.29a y=3.9283-1.7715x，r=-0.9963 0.58 0.55~0.62 89.2563.27 61.02 47.21 注：表中数据为均值标准误。表中同列中不同的小写字母表示经t检验差异显著(P＜0.05)，反之差异不显著。下同。 2.2 1-DNJ 对小菜蛾幼虫生长的抑制作用 结果显示，对照组的小菜蛾幼虫体重在48和72 1-DNJ处理的试虫体重在48 h和72 h分别比24 h增加 了17.8%和47.8%。1 g/L1-DNJ处理的试虫体重在48 增加了10.23%和21.39%。在同一时间处理范围内，随着1-DNJ 浓度的增加，小菜蛾3龄 幼虫体重增加量逐渐减少。多重比较检验结果表明， 各处理间以及与对照组的差异都达到显著水平 (P＜0.05)。但随着1-DNJ 浓度的升高，试虫体重增长 就越发缓慢，当1-DNJ 浓度为2 g/L时，各处理时段的 试虫体重差异不显著(P＜0.05)。说明高浓度的1-DNJ 对小菜蛾幼虫的体重具有极强的抑制作用。 反映了1-DNJ对小菜蛾3 龄幼虫生长发育的 抑制情况。1-DNJ 的浓度越高，供试幼虫的生长受到 抑制越明显，不同浓度1-DNJ 处理间以及与对照组之 间均达到显著差异水平(P＜0.05)。当1-DNJ 浓度高 g/L时，对小菜蛾3龄幼虫生长发育抑制率在24、48和72 时均高于86%以上；浓度2g/L处理，小菜蛾幼 虫生长发育抑制率均高于95%以上，但各检测时间段 处理间差异不显著(P＜0.05)。 2.3 1-DNJ 对小菜蛾幼虫的触杀作用 1-DNJ 对小菜蛾3龄幼虫的触杀结果（表4）显示， 相同时段内随着1-DNJ 浓度的增加，小菜蛾幼虫的触 杀死亡率与校正死亡率增加。相同浓度的1-DNJ 理，死亡率与校正死亡率随时间呈上升趋势，最高值出现在1-DNJ 浓度为2 g/L处理72 h后，死亡率和校正死亡率分别达到63.33%和53.70%，处理间以及与对照组 的差异均达到显著水平(P＜0.05)。说明1-DNJ 对小菜 蛾幼虫具有一定触杀作用，且浓度越高触杀作用越 明显。 2.4 1-DNJ 对小菜蛾幼虫的胃毒作用 相同时间检测结果表明，小菜蛾3 龄幼虫的胃毒 死亡率与校正死亡率均随1-DNJ 浓度的增加而升高 （表5）。同一浓度处理中，死亡率与校正死亡率随处 理时间的的延长而增加，最高值出现在1-DNJ 浓度为 g/L处理72h，死亡率和校正死亡率分别达到70.00% 和57.64%。方差分析结果表明，各处理间以及与对照 组的差异均达到显著水平(P＜0.05)。说明1-DNJ 龄幼虫具有胃毒作用，且浓度越高其胃毒的作用越明显。 1-DNJ对小菜蛾幼虫的触杀作用浓度/(g/L) 0.250.5 死亡率/%0.000.00d 8.332.89b 11.672.89bc 13.332.89b 18.332.89a 校正死亡率/% 8.3311.67 13.33 18.33 48 死亡率/%3.330.50d 13.332.89c 21.672.89b 26.672.89b 33.332.89a 校正死亡率/% 10.2618.95 24.12 25.67 72 死亡率/%8.332.89e 26.672.89d 40.005.00c 53.332.89b 63.332.89a 校正死亡率/% 19.9834.6 49.03 53.70 浓度/(g/L) 0.250.5 死亡率/%0.000.00e 11.672.89d 13.332.89bc 16.672.89b 23.332.89a 校正死亡率/% 11.6713.33 16.67 16.74 48 死亡率/%3.332.89e 23.332.89d 30.005.00c 38.332.89b 51.672.89a 校正死亡率/% 20.6127.46 36.2 40.23 72 死亡率/%8.332.89e 38.332.89d 48.332.89c 56.672.89b 70.002.89a 校正死亡率/% 32.6543.57 52.63 57.64 1-DNJ对小菜蛾幼虫的胃毒作用2.5 1-DNJ 对小菜蛾化蛹和蛹重的影响 不同浓度1-DNJ 处理甘蓝小叶饲喂小菜蛾幼虫 48 后，对小菜蛾的蛹重和化蛹率影响的总体趋势见表6。化蛹率随着1-DNJ 浓度升高而下降，方差分析 表明，浓度处理间的小菜蛾的化蛹率均达到显著水平 (P＜0.05)，而小菜蛾的蛹重在各浓度处理间差异不显 著(P＜0.05)。以处理组蛹重占对照的百分比值为y 值，1-DNJ 浓度对数为x 值，求得回归方程和抑制中浓 度(EC50)；以处理组化蛹率占对照的百分比值为y 1-DNJ浓度对数为x 值，求得回归方程和抑制中浓度 (EC50)；得出1-DNJ 处理48 h后小菜蛾蛹重比率的EC50 为2.34 g/L，化蛹率的EC50 为0.37 g/L，其结果说明 1-DNJ 对于小菜蛾蛹重的影响较小。 讨论近年来，由于全球气候变暖，甘蓝、油菜等十字花 科蔬菜种植区域的北移，使得小菜蛾幼虫逐渐成为北 方地区十字花科蔬菜的长发性害虫，而化学杀虫剂的 长期使用，使小菜蛾幼虫的抗药性增强 [13] [14]报道，微生物杀虫剂阿维菌素对小菜蛾具有较好的防 治效果，但其田间建议用量是LC50 的10~20倍，同时生 产中需要筛选天然的菌株以及生产成本高的问题，大 大限制了阿维菌素地推广应用  。植物源农药由于植 物与昆虫长期协同进化作用而不容易产生抗药性是开发新型杀虫剂的重要来源，而生物农药，尤其是植浓度梯度处理 回归方程 相关系数 EC50/(g/L) 置信区间95% 89.67a59.33b 43.33c 36.67d 23.33e y=11.7516-3.144x r=-0.995 0.37 0.31-0.44 蛹重/mg 3.690.89a 3.670.39a 3.620.45a 3.590.26a 3.560.00a y=9.734-0.141x r=-0.991 2.34 2.22-2.45 296物源农药逐渐受到重视。植物源活性物质对昆虫具有 多种作用，研究发现，从楝科植物中分离的川楝素对菜 青虫、小菜蛾等害虫具有胃毒、拒食作用，抑制生长发报道苦皮藤根皮粉提取物对昆虫具 有拒食、麻醉和毒杀作用；而闹羊花素-III 对粘虫和菜 青虫等害虫的作用较为复杂，除了拒食、毒杀、生长发 育抑制和产卵忌避作用外还有内吸作用  。本研究结 果表明，桑叶中的1-DNJ 对小菜蛾的生长和化蛹有着 明显的抑制作用，48和72 h的拒食率分别达到93.33% 和89.25%，而且桑树1-DNJ 对小菜蛾的触杀和胃毒却 明显小于拒食，说明1-DNJ 影响到了小菜蛾的生长发 育进程，这可能与1-DNJ 在生物体内的作用密切相 关。一般情况下，在动物和昆虫体内，多糖类必须经多 种酶的降解形成单糖后才能被体内吸收，α-糖苷酶（包 括蔗糖酶、麦芽糖酶、异麦芽糖酶、海藻糖酶等）是降解 多糖的常见酶。葡萄糖、乳糖、麦芽糖等可直接经由 Na 载体）进入细胞内，而果糖是经扩散通过细胞膜进入细胞内 。1-DNJ 具有竞争性抑制 α-糖苷酶的活性，能与活性部位发生竟争性结合，阻滞 双糖分解为单糖，延缓糖类的吸收，这样多糖在昆虫 体内的逐渐积累，就造成了昆虫的拒食，使得昆虫的体 重下降，延缓了化蛹率。至于桑树1-DNJ 在试验中表 现的胃毒作用，可能是由于饲喂含有1-DNJ 之后，表现 出的消化道的消化能力减退造成的，而不是1-DNJ 用的直接结果，这需要进一步研究证实。桑树是国内栽培面积较大的多用途农林兼用树 种，随着国家“东桑西移，南蚕北移”工程及优惠政策的 实施，北方寒冷地区蚕桑业的快速发展，特别是在东西 部干旱地区，栽植桑树，建设桑树生态园，达到防风固 沙、治旱和增加农民收入的多重效果，可作为各地农村 产业结构调整的首选项目。经过课题组多年研究，北 方桑树中1-DNJ 含量明显高于南方 ，利用桑树可大 量生产植物源农药，在农业生产中必将发挥重要作用。

点击以下标题延伸阅读：

蛋白桑：猪肉中的劳斯莱斯—桑草香猪

蛋白桑：桑叶茶是您一生的保健茶

蛋白桑：，蚕桑业发展迎来新机会！

蛋白桑：养鸡用桑叶！轰动整个养鸡界！

蛋白桑：桑叶这么煎 巧治8种疾病让你不用上医院

蛋白桑：桑叶泡水降血糖，你用新鲜桑叶还是老桑叶？

蛋白桑：霜后桑叶茶，药食同源，三增、三抗、三消、三降！

以文会友！转发分享是最好的鼓励和支持