CN113100237B - 丰原素家族脂肽在害虫防治中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了丰原素家族脂肽在害虫防治中的应用，属于害虫防治技术领域。本发明通过实验，证明了丰原素家族脂肽能够用于害虫的防治，尤其是对同翅目和鞘翅目害虫具有较强的杀伤作用，证明了丰原素可作为防治害虫的新型农药加以应用。本发明还提供利用丰原素处理种子以保护种子及后来形成的植物器官免受害虫侵害的方法，通过在种子表面包膜丰原素家族脂肽，成功保护种子免受害虫侵害。本发明的实施为农业上防治害虫提供了新的技术方案。

Description

丰原素家族脂肽在害虫防治中的应用
技术领域
本发明涉及害虫防治技术领域，特别是涉及丰原素家族脂肽在害虫防治中的应用。
背景技术
丰原素，也叫芬荠素，包括丰原素(fengycin)A、B和制磷脂菌素(plipastatin)A、B。1986年，德国和日本团队同时发现了丰原素：枯草芽孢杆菌产生的丰原素和蜡状芽孢杆菌的制磷脂菌素。丰原素被确定为抗真菌剂，制磷脂菌素被确定为磷脂酶A2的抑制剂。它们之间仅存在着微小的结构差异(它们的差异在于第9位氨基酸-酪氨酸的构象，丰原素为L型，而制磷脂菌素则为D型)。而后Kim等人证实苏云金芽孢杆菌也产生丰原素。Tosato等人在枯草芽孢杆菌168中发现编码丰原素或制磷脂菌素合成酶的操纵子，而后在枯草芽孢杆菌b213以及解淀粉芽孢杆菌FZB42中也陆续发现。
丰原素或制磷脂菌素是由10个氨基酸组成的亲水环肽和疏水的β-脂肪酸链组成。目前常见的有丰原素/制磷脂菌素A和丰原素/制磷脂菌素B两种类型，它们的结构差异体现在第6位氨基酸不同，丰原素/制磷脂菌素A为D-丙氨酸，丰原素/制磷脂菌素B为D-缬氨酸。它的多肽部分均是第三位的酪氨酸和末位的L-异亮氨酸形成的内部内酯环，另外两个氨基酸位于环外侧；β-脂肪酸链部分由14-18个碳原子构成中间可能含有不饱和键。其他常见的丰原素家族脂肽还包括丰原素C和丰原素S等。丰原素/制磷脂菌素与伊枯草菌素(iturins)和表面活性素(surfactins)相比溶血作用更弱，但它们却拥有更强的抗真菌活性，尤其是对于立枯丝核菌等丝状真菌，因此已被用于生物防治抑制植物病原真菌。最近研究发现，丰原素/制磷脂菌素类物质还能诱导植物免疫反应。另外，在表面活性素、伊枯草菌素和丰原素这些不同类型的脂肽的两两组合间还存在着抗菌协同作用。
害虫防治是农业生产中非常重要的组成部分，在保障粮食产量与食品安全方面发挥了关键作用。近年来，受全球气候变化、耕作模式变化、产业结极调整和国际贸易交流带来的生物入侵日趋频繁等多种因素的影响，我国农业害虫的发生种类和为害规律也产生了明显变化，农业害虫防治面临新的挑战。
化学防治是目前应用较为广泛的一种措施，但长期使用化学农药带来的农药残留、生物抗药性等问题日益突出。近年来，随着人们对环境生态和食品安全的日益关注，以生态友好为目的的新农药开发成为必然趋势。而目前对于丰原素家族脂肽的研究主要集中在其抗菌活性上，尚未有利用丰原素家族脂肽防治害虫的相关报道。
发明内容
本发明的目的是提供丰原素家族脂肽在害虫防治中的应用，以解决上述现有技术存在的问题，提供一种生态友好型的害虫防治剂。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
第一方面，提供了丰原素家族脂肽在害虫防治中的应用。
在一些实施方案中，所述的丰原素家族脂肽为丰原素A、丰原素B、丰原素C、丰原素S、制磷脂菌素A和制磷脂菌素B中的一种或多种的混合物。
在一些实施方案中，所述的害虫为同翅目害虫或鞘翅目害虫。
在一些实施方案中，所述的同翅目害虫为豆蚜、棉蚜、甘蓝蚜、麦长管蚜中的一种或多种。
在一些实施方案中，所述的鞘翅目害虫为白星花金龟、暗黑鳃金龟、铜绿丽金龟、小云斑鳃金龟中的一种或多种。
在一些实施方案中，所述应用是将丰原素家族脂肽配制成药液后处理植物体或泥土以防治害虫。
第二方面，提供了一种保护种子及后来形成的植物器官免受害虫侵害的方法，所述方法包括利用所述的丰原素家族脂肽处理种子。
在一些实施方案中，所述的丰原素家族脂肽的质量浓度为0.1-100μg/mL。
在一些实施方案中，所述种子用包含所述的丰原素家族脂肽的包衣剂进行包衣。
在一些实施方案中，所述的包衣剂中还包括成膜剂或粘合剂。
本发明公开了以下技术效果：
本发明公开了丰原素的新的应用，即在害虫防治中的应用。经过实验证明，丰原素对蚜虫、蛴螬等多种害虫的杀虫活性非常明显，24小时杀虫效果可达95％以上，可以应用于农业害虫的防治中。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
实施例中所使用的实验方法如无特殊说明均为本领域常规实验方法；实施例中所使用的材料和试剂，如无特殊说明均可由商业途径获得。
实施例1
丰原素的制备
利用解淀粉芽孢杆菌WS-8(保藏号为CGMCC No.11787)发酵制备丰原素，具体步骤如下：
(1)将菌株进行扩大培养，得到发酵液；
(2)取发酵液离心除去菌体，得到无菌上清液；
(3)在无菌上清液中加入Amberlity XAD-7HP大孔树脂吸附，4℃下摇匀12h。
(4)树脂经过滤收集后，用蒸馏水洗涤3次，再用60％乙醇(体积/体积)洗涤，洗脱液浓缩，得到粗提物。
(5)使用高效液相色谱进一步纯化：流动相A为含0.1％(体积比)三氟乙酸的乙腈，流动相B为含0.1％(体积比)三氟乙酸的超纯水。将上述样品加载到WondaSil C18(4.6mm×150mm)、粒径5μm色谱柱中，以10％～90％乙腈为线性梯度洗脱，流速为1mL/min，检测波长为214nm，柱温为30℃。收集30-50min对应的组分，使用质谱检测(表1)，确认得到丰原素。
表1纯化产物的质谱检测结果
Figure BDA0003036699310000051
Figure BDA0003036699310000061
实施例2
丰原素对同翅目昆虫的杀虫效果
将丰原素用甲醇溶解，配成200μg/mL的母液，再用水将母液稀释成5μg/mL、10μg/mL、20μg/mL的药液，以清水处理做对照。豆蚜(Aphis craccivora Koch)杀虫实验使用的蚕豆幼茎、棉蚜(Aphis gossypii)杀虫实验使用的棉花幼茎、甘蓝蚜(Brevicorynebrassicae)杀虫实验使用的甘蓝嫩叶、麦长管蚜(Macrosiphum avenae)杀虫实验使用的小麦幼茎均浸泡在上述药液10min后用滤纸吸干水分，取出放在垫有滤纸的培养皿后，加入2mL去离子水保湿，再将平皿用保鲜膜覆盖，扎孔，每12h加1mL水。每个浓度下供试蚜虫各50头，3次重复，用毛笔头挑每种各50头年龄大小相近的蚜虫放在准备好的培养皿上饥饿4h，分别加入上述药液处理过的蚕豆幼茎、棉花幼茎、甘蓝嫩叶、和小麦幼茎，每12h更换一次，于25℃培养箱培养过夜，记录蚜虫的死亡头数，计算不同稀释倍数下蚜虫的死亡率。
Figure BDA0003036699310000062
测定蚜虫的死亡率：蚕豆蚜处理过夜后，用毛笔头触碰蚜虫，若蚜虫不动则视为死亡，统计并记录死亡的蚜虫头数由表2实施数据结果可以看出，丰原素对同翅目昆虫有良好的的防治作用。
表2丰原素对同翅目昆虫的防治效果
Figure BDA0003036699310000063
Figure BDA0003036699310000071
实施例3
丰原素的鞘翅目昆虫的杀虫效果
将丰原素用甲醇溶解，配成200μg/mL的母液，再用水将母液稀释成5μg/mL、10μg/mL、20μg/mL的药液配制药土，以清水配制药土作为对照。用碎花生作为食料，将容量4L的塑料桶作容器，每桶放置混合均匀药土2L，并加入适量等量的食料拌匀。采用药土法，选取虫体大小一致的白星花金龟(Protaetia brevitarsis)、暗黑鳃金龟(Holotrichiaparallela)、铜绿丽金龟(Anomala corpulenta)、小云斑鳃金龟(Polyphyllagracilicornis)三龄幼虫蛴螬，处理重复3次，在相对湿度为50％～70％、温度为25℃～28℃的环境中保持24小后。每处理每种试虫数量各为15头，重复3次。接虫后置于室内常温培养，56h后统计死亡率，如表3所示。
表3丰原素对不同鞘翅目幼虫的灭杀作用
Figure BDA0003036699310000072
实施例4
将丰原素用甲醇溶解，配成200μg/mL的母液，再用水将母液稀释成0.1μg/mL、0.5μg/mL、1μg/mL、5μg/mL、10μg/mL、20μg/mL、50μg/mL、100μg/mL的药液浸泡花生，以清水浸泡作为对照。将容量4L的塑料桶作容器，每桶放置混合均匀土壤2L，并加入50粒处理花生拌匀。选取虫体大小一致的暗黑鳃金龟(Holotrichia parallela)三龄幼虫蛴螬，处理重复3次，在相对湿度为50％～70％、温度为25℃～28℃的环境中保持24小后。每处理试虫数量各为15头，重复3次。接虫后置于室内常温培养，56h后统计死亡率及花生完整率，如表4所示。
表4丰原素处理种子的杀虫及保护作用
Figure BDA0003036699310000081
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.丰原素家族脂肽在害虫防治中的应用，其特征在于，所述的丰原素家族脂肽为丰原素A、丰原素B的混合物；所述的害虫为同翅目害虫或鞘翅目害虫。
2.根据权利要求1所述的丰原素家族脂肽在害虫防治中的应用，其特征在于，所述的同翅目害虫为豆蚜、棉蚜、甘蓝蚜、麦长管蚜中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的丰原素家族脂肽在害虫防治中的应用，其特征在于，所述的鞘翅目害虫为白星花金龟、暗黑鳃金龟、铜绿丽金龟、小云斑鳃金龟中的一种或多种。
4.根据权利要求1-3任一项所述丰原素家族脂肽在害虫防治中的应用，其特征在于，所述应用是将丰原素家族脂肽配制成药液后处理植物体或泥土以防治害虫。
5.一种保护种子及后来形成的植物器官免受害虫侵害的方法，其特征在于，所述方法包括利用权利要求1所述的丰原素家族脂肽处理种子。
6.根据权利要求5所述的保护种子及后来形成的植物器官免受害虫侵害的方法，其特征在于，所述的丰原素家族脂肽的质量浓度为0.1-100μg/mL。
7.根据权利要求5-6任一项所述的保护种子及后来形成的植物器官免受害虫侵害的方法，其特征在于，所述种子用包含所述的丰原素家族脂肽的包衣剂进行包衣。
8.根据权利要求7所述的保护种子及后来形成的植物器官免受害虫侵害的方法，其特征在于，所述的包衣剂中还包括成膜剂和粘合剂。
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