论文部分内容阅读
从植物中寻找具有生物活性的化合物,直接将其开发成为新农药,或者间接把这些活性物质当做先导化合物,进行结构修饰开发出生物活性更高的化合物,是目前农药研发的一条重要途径,也是新农药创制的研究热点。伞形科植物川芎(Ligusticum chuanxiong)根茎是重要的传统中药,能够活血化瘀,治疗心血管、脑血管疾病、头痛和月经失调等疾病。本实验室经过多年的研究证实川芎具有解除酰胺类除草剂对水稻药害的作用,本论文在前人的研究基础上采用CO2超临界流体萃取法(CO2-SFE)提取川芎解除精异丙甲草胺对水稻药害的有效成分,通过高速逆流色谱法(HSCCC)一步分离获得活性成分,对其进行了结构鉴定和活性测定,并初步研究其作用机理。为活性成分的开发应用提供了必要的实验基础。获得的主要研究成果如下：1川芎解除精异丙甲草胺对水稻药害的有效成分提取CO2-SFE提取川芎活性成分,优化CO2-SFE萃取条件,优化条件为：萃取温度70℃、萃取压力35MPa、萃取时间2.5h和提取率4.45%。以Z-藁本内酯和洋川芎内酯A为指标,对川芎提取物进行质量控制,提取物中洋川芎内酯A和Z-藁本内酯的含量为17.85%和40.58%。2川芎提取物室内和田间生物活性测定室内生物测定表明提取物明显缓解精异丙甲草胺对水稻药害。提取物在琼脂培养基中能够完全恢复除草剂对水稻株高的抑制,对根长的恢复接近对照水平；在土壤基质培养中对株高的恢复接近对照水平。提取物的田间试验表明60g/hm2和90g/hm2精异丙甲草胺对水稻有明显的抑制作用,影响水稻整个生育期。川芎提取物能够很好的缓解除草剂的伤害作用,对60g/hm2除草剂的伤害可以完全恢复到空白处理的水平；对90g/hm2除草剂的恢复作用下降；过量的提取物反而对水稻有伤害作用,影响对水稻的恢复作用；对照安全剂解草啶对水稻的解毒效果一般。测产结果证明240g/hm2提取物和60g/hm2除草剂组合处理的产量最高,空白处理因为受杂草的影响,产量减少。稗草防效调查结果表明2个除草剂用量对禾本科杂草防效很好,低剂量除草剂的防效接近90%,高剂量除草剂的防效95%左右,2个时间点内稗草防效稳定。提取物和解草啶对除草剂的防效没有显著的影响。3川芎提取物中生物活性成分的分离与鉴定提取物四个主要成分对应的目标峰1-4的K值在溶剂体系正己烷-乙酸乙酯-乙醇-水[5：4：3：2(v/v)]中分别为0.18、0.50、2.01和3.40。经HSCCC分离获得四个主要成分,其中目标峰1和2经过HPLC或者GC-MS检测,纯度没有达到结构鉴定的要求,另外两个目标峰3和4经NMR鉴定确认为Z-藁本内酯和洋川芎内酯A,分子量分别为190和192。两者结构极为相似,只有C8和C9之间双键和单键之差,两者属于苯酞类化合物。4室内生物活性测定Z-藁本内酯明显缓解精异丙甲草胺对水稻药害。其在琼脂培养基中能够完全恢复除草剂对水稻株高的抑制,对根长的恢复接近对照水平；其在土壤基质培养中对株高的恢复接近对照水平。洋川芎内酯A在两种培养方式中对水稻的恢复作用一般。5活性成分Z-藁本内酯解除精异丙甲草胺对水稻药害的机理研究藁本内酯提高GST活性,增强植物对除草剂的解毒代谢能力,恢复除草剂对水稻的抑制作用。除草剂对水稻根和茎叶GST活性的影响与空白处理无明显差异,能够抑制水稻生长。Z-藁本内酯的解毒处理后,随着Z-藁本内酯浓度增大,根和茎叶的GST活性随之提高,水稻幼苗根和茎叶的恢复率也随之提高；当浓度为4mg/L,根和茎叶的GST活性分别是空白处理11倍和5倍左右,水稻幼苗的恢复率达到最大值；当浓度大于4mg/L,GST活性基本保持不变,此时对水稻幼苗恢复作用下降。经Real-time PCR分析,水稻OsGSTU2基因的mRNA在空白处理、除草剂处理和除草剂与Z-藁本内酯组合处理中呈现差异表达。经除草剂和Z-藁本内酯组合处理,水稻OsGSTU2基因的mRNA表达量大于除草剂处理和清水处理。