从天然产物中寻找新的杀虫活性物质是开发新杀虫剂和克服或延缓害虫产生抗药性的有效途径之一。雷公藤Tripterygium wilfordii Hook是一种重要的农药植物资源。西北农林科技大学无公害农药研究服务中心在雷公藤杀虫作用研究中,初步明确了主要活性成分为生物碱。为进一步明确雷公藤总生物碱的杀虫作用,旨在为其实际应用提供理论依据和技术支撑,本研究对雷公藤总生物碱的杀虫活性强度、作用方式和作用谱、致毒症状与作用机理以及总生物碱的提取工艺优化与乳油制剂加工关键技术进行了系统的研究。主要研究结果及结论如下:1.雷公藤总生物碱对昆虫具有广谱、高效、作用方式多样等特点,应用前景广阔。其对小菜蛾Plutella xylostella (L.)、粘虫Mythimna separata Walker有较强的拒食活性,浓度为750 mg·L-1时,对小菜蛾3龄幼虫24、48 h的拒食率均大于90%,对粘虫3、4、5龄幼虫的拒食中浓度分别为37.92、50.23、119.53 mg·L-1(24 h)和42.39、60.47、122.91 mg·L-1(48 h);对小菜蛾3龄幼虫、菜粉蝶Pieris rapae L.5龄幼虫、粘虫与棉铃虫3龄幼虫48 h的胃毒中浓度(LC50)分别为228.2、307.61、306.39 mg·L-1和653.00 mg·kg-1,72 h的胃毒LC50值分别为136.67、238.18 mg·L-1、216.12 mg·L-1和463.08 mg·kg-1;对家蝇Musca domestica L.成虫也有较好的胃毒作用;对桃蚜Myzus persicae (Sulzer)无翅成蚜、山楂叶螨Tetranychus viennensis Zacher雌成螨毒杀LC50值分别为435.90、622.17 mg·L-1(48 h)和309.67、485.36 mg·L-1(72 h);对粘虫5龄幼虫具较强的胃毒麻醉作用,其10 h的麻醉中量为35.36μg·g-1;粘虫3龄幼虫经处理后生长发育明显受到抑制,体重、体重增加量和相对生长率显著降低,幼虫龄期延长,存活率、化蛹率和成虫羽化率明显下降,成虫产卵量减少;对棉铃虫幼虫生长也有明显抑制作用;显著抑制玉米象Sitophilus zeamais Motschulsky和赤拟谷盗Tribolium castaneum (Herbst)种群增殖;对粘虫还有一定的杀卵作用;对粘虫、小菜蛾3龄幼虫和菜粉蝶5龄幼虫无明显触杀作用。2.昆虫取食雷公藤总生物碱后的中毒症状表现为行动迟缓,停止取食,继而软瘫麻痹(即麻醉),后复苏(或死亡);复苏试虫可再次取食、麻醉、复苏(或死亡),如此反复,直止死亡。不同种类试虫的中毒症状基本相似。根据昆虫的中毒症状,初步判断雷公藤总生物碱可能作用于昆虫的神经系统。3.对中毒试虫神经系统酶系及神经递质的测定结果表明,雷公藤总生物碱对试虫乙酰胆碱酯酶(AChE)没有明显的影响;麻醉期试虫体内乙酰胆碱(ACh)的相对含量与同期对照无显著差异;处理试虫在轻度麻醉期、深度麻醉期和复苏期,体内GABA和Glu含量显著升高,GABA分别升高89.86%、49.28%和20.29%,Glu分别升高24.55%、23.33%、8.13%;可明显抑制试虫谷-丙转氨酶活性,对谷氨酸脱羧酶活性无明显影响;可明显抑制试虫头部Na+,K+-ATP酶和Ca2+,Mg2+-ATP酶活性,但对中肠两种ATP酶活性影响不大。根据上述结果,并结合症状学观察结果,初步判断雷公藤总生物碱可能作用于昆虫的神经-肌肉接点。4.光镜观察结果表明,雷公藤总生物碱对粘虫幼虫体壁肌有破坏作用,中毒试虫体壁肌肉组织发生明显病变。通过透射电镜发现,中毒试虫从麻醉初期至深度麻醉期,肌细胞的细胞器及内膜系统呈进行性病变:肌丝排列紊乱,部分肌原纤维丝崩解、消失;线粒体肿胀,嵴断裂,出现空白亮区;肌质网逐级进行性扩张。此结果表明,雷公藤总生物碱可影响肌细胞质膜及内膜系统。5.消化酶活性测定结果表明,中毒试虫中肠蛋白酶、淀粉酶及脂肪酶活性与正常试虫相比无明显差异。中毒试虫中肠细胞及其细胞器发生明显病变:柱状细胞顶膜微绒毛零乱、减少;线粒体肿胀,出现空白亮区,双层膜不完整;细胞质密度降低,细胞器排列紊乱;内质网池扩张,囊泡化,粗面内质网减少;杯状细胞杯腔变大,微绒毛减少。由此认为,雷公藤总生物碱可能作用于昆虫中肠肠壁细胞的质膜及内膜系统。6.对雷公藤总生物碱处理粘虫5龄幼虫体内几种代谢酶系的测定结果表明,雷公藤总生物碱可显著激活酯酶和羧酸酯酶;酯酶同工酶的变化与酯酶活力变化一致;明显抑制酸性和碱性磷酸酯酶的活性;对谷胱甘肽S-转移酶表现为先激活、后抑制的趋势;细胞色素P450 O-脱甲基酶在处理后3 h活性变化不明显,12、24 h后被激活,36 h后接近同期对照。雷公藤总生物碱对试虫磷酸酯酶的显著抑制可能是其发挥毒效的重要原因;对代谢酶的激活可能是昆虫的一种应激反应,因此,可将雷公藤生物碱杀虫剂与代谢酶抑制剂复配来提高药效。7.以雷公藤根皮中总生物碱提取率为评价指标,综合考察pH值、提取时间、乙醇浓度、固液比和提取次数5个关键因素的影响,以L16(45)正交试验设计优选雷公藤总生物碱的提取工艺条件。在正交试验的基础上,利用人工神经网络进行仿真、评估和优化,最终获得了雷公藤总生物碱的提取优化工艺为:pH值2.5,固液比1:10,乙醇浓度65%,提取时间2 h,提取2次。该优化工艺条件不仅可减少成本,降低能耗,且能提高雷公藤总生物碱的提取率,在实际生产中有较好的应用价值。8.以雷公藤根皮中总生物碱为原料,根据理化性质测试,结合室内生测和田间药效试验,研制出了1.0%雷公藤生物碱乳油的制剂配方,并系统研究了各项理化指标,结果表明,该乳油制剂符合农药制剂商品化的要求;室内毒力测定表明,其对小菜蛾3龄幼虫和菜青虫5龄幼虫具有较强的毒杀活性,LC50值分别为69.62、93.18 mg·L-1(48 h)和20.35、44.62 mg·L-1(72 h);田间药效试验结果表明,1.0%雷公藤生物碱乳油250、500倍稀释液施药7 d后对小菜蛾的防效分别为82.93%和79.58%,对菜青虫的防效分别为82.71%和80.30%。可见,1.0%雷公藤生物碱乳油在防治两种蔬菜害虫上具有广阔前景。