利用植物提取物生物合成的纳米银及其对台湾乳白蚁的毒性

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白蚁是破坏性很强的害虫,台湾乳白蚁Coptotermes formosanus Shiraki是我国分布广泛、危害性较大的白蚁种类之一,每年给我国国民经济发展和美丽中国建设造成较大的经济损失。在当前落实乡村振兴政策和促进美丽中国建设中,开发安全高效、绿色环保的药剂是白蚁防治的重要举措。纳米银具有杀菌和抗虫活性,但其对白蚁的毒性尚不清楚。本文以4种药用植物生物合成纳米银,研究纳米银对台湾乳白蚁工蚁毒杀效果,并对其毒性作用机理进行了初步研究。主要研究成果如下:1.纳米银的生物合成和表征通过水溶剂浸煮法获得植物提取液,利用植物提取液为生物原料还原硝酸银生物合成纳米银,并通过紫外-可见光谱(UV-Vis)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)和纳米粒径分析仪对生物合成的纳米银进行性质表征。分析结果显示:利用药用植物提取液合成的纳米银具有面心立方结构,粒径大多在10~100 nm之间,粒子大小均匀,多聚集,大多呈球形和近球形。表征结果说明合成的Ag NPs粒径均匀,可用于台湾乳白蚁的毒杀作用测定。2.纳米银对台湾乳白蚁的毒性作用利用合成的4种纳米银配制不同浓度梯度的纳米银药剂,采用药浸滤纸饲喂法探究不同植物提取物合成的纳米银对台湾乳白蚁的毒性作用。研究发现,随着4种纳米银浓度升高,台湾乳白蚁工蚁7 d后的累计死亡率均逐渐升高,呈现出剂量依赖现象。SPSS数据分析结果显示,各组的纳米银浓度与白蚁死亡率之间均呈线性相关关系,大黄-纳米银(H-Ag NPs)、白毛夏枯草-纳米银(BX-Ag NPs)、苦参-纳米银(KS-Ag NPs)和鱼腥草-纳米银(YX-Ag NPs)对台湾乳白蚁工蚁的LC50值分别为211、418、434和403 mg/L。表明在较低的浓度下,4种植物提取物合成的纳米银对台湾乳白蚁都具有较高的毒性作用。因此,相比于传统杀虫剂,Ag NPs毒性作用显著、使用剂量低且绿色环保,显示生物合成的Ag NPs在白蚁防治领域具有广阔的应用前景。3.纳米银对台湾乳白蚁毒性作用机制通过药浸滤纸饲喂法研究生物合成的纳米银对台湾乳白蚁的毒性作用后,利用生化试验测定纳米银处理后的工蚁虫体内蛋白质含量、乙酰胆碱酯酶(Ach E)和滤纸酶活性(FPA)的变化。研究发现,纳米银处理后的台湾乳白蚁体内的各检测组分水平均显著降低,说明纳米银对台湾乳白蚁的毒性作用可能通过抑制昆虫体内蛋白质的合成,以及降低乙酰胆碱酯酶活性和纤维素综合酶活力,从而导致神经过度兴奋、功能失调、降低对食物的消化和利用,进而影响白蚁正常生长、导致白蚁死亡。后续还应开展Ag NPs的长期毒性试验对Ag NPs毒性作用机理进行深入探索。综上,本研究利用4种药用植物提取液生物合成Ag NPs,通过UV-Vis、SEM、TEM、EDS和纳米粒径分析仪表征了Ag NPs呈现球形,大小在10~100 nm之间,分布均匀的性质;阐明了Ag NPs对台湾乳白蚁工蚁的毒杀活性,初步探讨了Ag NPs可能通过影响白蚁体内生化组分的含量发挥毒性的作用机制。
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