CN114831140B

CN114831140B - 西藏亚菊提取物在制备除草剂和/或杀虫剂中的应用

Info

Publication number: CN114831140B
Application number: CN202210504452.8A
Authority: CN
Inventors: 韩彩霞; 邵伟; 张弛; 邵华; 梅宇; 周世兴; 石凯; 陈宏阳
Original assignee: Xinjiang Institute of Ecology and Geography of CAS
Current assignee: Xinjiang Institute of Ecology and Geography of CAS
Priority date: 2022-05-10
Filing date: 2022-05-10
Publication date: 2022-10-11
Anticipated expiration: 2042-05-10
Also published as: CN114831140A

Abstract

本发明涉及一种西藏亚菊挥发油作为除草剂和/或杀虫剂的应用，西藏亚菊挥发油制备方法简单，其挥发油成分在西藏亚菊植物中天然存在，可自然界分解，对环境友好，在低浓度0.5mg/mL时，即可对野生杂草早熟禾和苜蓿的幼苗生长产生显著抑制，当浓度升高至5mg/mL时，可把早熟禾和苜蓿种子全部杀死，可做农作物的天然除草剂。经实验验证西藏亚菊挥发油对棉蚜也有很好的毒杀效果，当浓度达到100μg/mL时，棉蚜可以完全被毒杀。西藏亚菊挥发油可以应用于有机农业棉花作物生物防治中。

Description

西藏亚菊提取物在制备除草剂和/或杀虫剂中的应用

技术领域

本发明属于有机农业植物保护技术领域，涉及西藏亚菊提取物在制备除草剂和/或杀虫剂中的应用。

背景技术

化学类除草、杀虫剂易于在自然界中长期留存，从而造成对环境的污染及残留药害的问题，不符合可持续农业的发展。而从自然界中提取的天然除草、杀虫化合物具有易生物降解、无残留、毒性低、开发费用少等合成除草、杀虫剂无法比拟的优势，其研究日益受到人们的重视。此外，尽管某些化学除草、杀虫剂能够在土壤中分解，但是由于被长期大量地应用，田间杂草、害虫对除草、杀虫剂逐渐产生了抗性，使得药效降低甚至丧失。在这种情况下，研发具有新颖作用靶点和作用机理的除草、杀虫剂显得尤为重要。

自然界里种类丰富、构型各异、作用机理多样的天然产物为此提供了可能。目前世界上已发现上百种具除草活性的天然化合物，有些已被开发为除草剂推广应用，甚至有些天然产物自身的除草活性可与化学除草剂媲美，如1,8-桉树脑。据报道，人工合成的植物毒素和天然植物毒素作用的分子靶位很少有重叠，这样就可能通过植物源的次级化合物来发现具有新的作用靶位，且对环境友好的除草剂。在农业生产中，病虫害带来的危害比较严重，一旦出现病虫害，其不仅会降低作物质量，还会影响作物产量。为此，在实际的农业种植中，病虫害防治投入了大量的精力。棉蚜(学名：Aphis gossypii Glover)是蚜科蚜属的一种昆虫，俗称腻虫。为世界性棉花害虫，棉蚜的危害可导致棉花幼苗发育迟缓，造成其发育受抑制甚至死亡，同时，也导致棉花的落蕾、落花等现象，进而导致减产。中国各棉区都有发生，是棉花苗期的重要害虫之一，在李号宾,吴孔明,徐遥,等.南疆地区棉田蚜虫种群数量动态研究[J].新疆农业科学,2008,45(4):670-675.中表明，2002、2003和2004年间，棉蚜和棉长管蚜的最高密度分别为15138和2787头/百株，25333和1213头/百株，343925和13643头/百株，且棉蚜为危害棉花的最主要的种类之一，棉花蚜虫的取食不仅影响棉花产量，其排泄物也污染棉花，增加棉纤维含糖量而降低棉花品级。因棉蚜在数量上占绝对优势，其为害可引起棉花卷叶，使棉花生长停滞。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供西藏亚菊提取物的新用途，可以作为除草剂和/或杀虫剂在有机农业生物防治中的应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1.西藏亚菊提取物在制备除草剂和/或杀虫剂中的应用。

进一步，西藏亚菊提取物在制备除草剂和/或杀虫剂中的应用中，所述西藏亚菊提取物为西藏亚菊挥发油。所述西藏亚菊挥发油可以通过常规方法水蒸气蒸馏法从西藏亚菊植株的地上部分获得，也可以通过其他挥发油制备方法提取，其挥发油成分在西藏亚菊植物中天然存在，可在自然界分解，因此对环境不会造成污染。

进一步，西藏亚菊提取物在制备除草剂和/或杀虫剂中的应用中，所述西藏亚菊提取物的制备方法为：取西藏亚菊植株地上部位，将其阴干后破碎，采用水蒸气蒸馏法进行挥发油的提取，收集浮于水面的挥发油。本发明提取的西藏亚菊挥发油中，通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析，其主要化学成分包括樟脑，5-甲基-2-(1-甲乙烯基)-4-己烯-1-醇，桉叶油醇，β-桉叶醇，(-)-4-萜品醇，乙酸薰衣草酯，红没药醇，α-蒎烯等。

进一步，西藏亚菊提取物在制备除草剂和/或杀虫剂中的应用中，所述除草具体为对杂草早熟禾和苜蓿的生长抑制。

进一步，所述杀虫剂具体为对棉蚜的毒杀。

进一步，西藏亚菊提取物在制备除草剂和/或杀虫剂中的应用中，所述除草剂和/或杀虫剂中还包括乳化剂。

进一步，西藏亚菊提取物在制备除草剂和/或杀虫剂中的应用中，所述乳化剂为丙酮水溶液。

丙酮水溶液浓度为0.5％(v/v)。

进一步，在本发明提供的西藏亚菊提取物在制备除草剂和/或杀虫剂中的应用中，西藏亚菊提取物可以如常用除草剂和/或杀虫剂一样使用；也可以配制成不同浓度或与其它农药混合使用，如将西藏亚菊提取物用浓度为0.5％丙酮水溶液溶解后，稀释至浓度为2mg/mL以上，在田间杂草早熟禾和苜蓿出苗前后喷洒。

将西藏亚菊提取物用浓度为0.5％丙酮水溶液溶解后，稀释至浓度为100μg/mL以上，对棉蚜进行喷施。

2.含有西藏亚菊提取物的制剂在有机农业生物防治中的应用。

本发明的有益效果在于：

1.本发明提供的西藏亚菊挥发油低浓度0.5mg/mL时，即可对野生杂草早熟禾和苜蓿的幼苗生长产生显著抑制，这种生长抑制作用随着浓度的增高而逐渐加强，当浓度达到1mg/mL时，对早熟禾和苜蓿的根长和苗高抑制率均达到50％以上；当浓度达到2mg/mL时，对早熟禾和苜蓿根长的抑制率分别为100％和85.12％，对幼苗的抑制率分别是100％和89.33％；浓度升高至5mg/mL时，早熟禾和苜蓿种子全部杀死。

2.本发明提供的西藏亚菊挥发油对棉蚜有很好的毒杀效果，在浓度为5、10、20、40、80μg/mL时，对棉蚜的致死率依次是21.11％，32.22％，48.89％，76.67％，90.00％；当浓度达到100μg/mL时，棉蚜完全被毒杀。

3.实验数据充分证明西藏亚菊挥发油适合应用于有机农业的生物防治，杂草的去除和棉蚜虫害的毒杀。该挥发油成分为天然产物，西藏亚菊挥发油是通过常规方法水蒸气蒸馏法从西藏亚菊植株的地上部分获得，制备方法简单，其挥发油成分在西藏亚菊植物中天然存在，可在自然界分解，因此对环境不会造成污染。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为提取的西藏亚菊挥发油组成成分总离子流色谱图(TIC)。

图2为本发明西藏亚菊挥发油对枯草芽孢杆菌、大肠埃希氏菌、黑曲霉和大丽轮枝菌菌落熏蒸影响的抑菌圈直径测量值；

图3为西藏亚菊挥发油对枯草芽孢杆菌、大肠埃希氏菌细菌菌落抑菌圈培养图。

图4为西藏亚菊挥发油对黑曲霉和大丽轮枝菌菌落抑菌圈培养图。

图5为西藏亚菊挥发油对枯草芽孢杆菌、大肠埃希氏菌细菌、黑曲霉和大丽轮枝菌接触培养的影响数据图。

图6为西藏亚菊挥发油对杂草早熟禾和苜蓿影响的根长和苗长的数据柱形图。

图7为西藏亚菊挥发油对棉蚜虫毒杀的作用影响。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。

实施例1

在室内阴干野外采集的西藏亚菊植株，用枝剪剪碎地上部分并放进挥发油蒸馏萃取器内，采用常规的水蒸气蒸馏法，蒸馏4h，获得浮于水面上的挥发油，4℃密封保藏以备挥发油活性测定。平均计算西藏亚菊挥发油的得率为0.01mL/g(v/w，即每克西藏亚菊地上部分干物质产0.01毫升的挥发油)。

将获得的西藏亚菊挥发油通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析，获得表1所提供的组分成分及组成成分的总离子流色谱图(TIC)，总离子流色谱图参见图1。由表1可知，本发明所提取的西藏亚菊挥发油中具有49种化学成分，占总挥发油成分的96.00％，其中含量较高的主要化学成分包括樟脑(29.76％)，5-甲基-2-(1-甲乙烯基)-4-己烯-1-醇(13.23％)，桉叶油醇(12.07％)，β-桉叶醇(6.93％)，(-)-4-萜品醇(5.70％)，乙酸薰衣草酯(4.00％)，红没药醇(2.43％)，alpha-蒎烯(2.11％)等。

表1提取的西藏亚菊挥发油的主要化学成分

实施例2

西藏亚菊挥发油对枯草芽孢杆菌、大肠埃希氏菌、黑曲霉和大丽轮枝菌的熏蒸影响：

其中枯草芽孢杆菌(CICC 21897)、大肠埃希氏菌(CICC 10305)、黑曲霉(CICC41255)购买自中国工业微生物菌种保藏管理中心(http://m.china-cicc.org)；大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)菌株为落叶型强致病力菌株V991，由中国科学院新疆生态与地理研究所保藏菌株。

方法：选用直径为9cm的玻璃培养皿，倒入20mL的LB(培养枯草芽孢杆菌和大肠埃希氏菌)或PDA培养基(培养黑曲霉和大丽轮枝菌)，培养基凝固后，分别将100μL的1×10⁶CFU/mL的以上细菌细胞或真菌孢子溶液在无菌条件下平铺于培养皿底部，然后将灭菌的5mm滤纸片贴于上面，每一培养皿贴4片滤纸片，其中3个滤纸片滴加挥发油，剩余一个滴加0.5％丙酮水溶液为空白对照；使得滤纸片上的挥发油浓度分别为5，10，20，40μg/mL(除0.5％丙酮水溶液以外，还可以以吐温20、吐温80等水溶液作乳化剂)，用封口膜密封培养皿，细菌在35℃下培养，真菌在28℃下培养，48h后观察抑菌圈的大小，并测量抑菌圈的直径(滤纸片直径不测量在内)，表2为各本发明西藏亚菊挥发油对枯草芽孢杆菌、大肠埃希氏菌、黑曲霉和大丽轮枝菌菌落熏蒸影响的抑菌圈直径测量值。

表2每个浓度3次重复抑菌圈测量直径(毫米)：

“-”表示没有测量值。

图2为本发明西藏亚菊挥发油对枯草芽孢杆菌、大肠埃希氏菌、黑曲霉和大丽轮枝菌菌落熏蒸影响的抑菌圈直径测量值随浓度的变化趋势，由图2可以看出，在西藏亚菊挥发油低浓度5μg/mL的熏蒸培养下即对枯草芽孢杆菌、大肠埃希氏菌细菌菌落及黑曲霉和大丽轮枝菌真菌菌丝的生长产生显著影响，抑菌圈直径随浓度的增加而增加，具体效果参见图3和图4的培养图。

实施例3

西藏亚菊挥发油对枯草芽孢杆菌、大肠埃希氏菌细菌、黑曲霉和大丽轮枝菌接触培养的影响：

方法：将西藏亚菊挥发油用浓度为0.5％丙酮水溶液溶解后，首先配置20mg/mL(1毫升0.5％丙酮水溶液中添加20mg西藏亚菊挥发油)的挥发油浓度，取200μL添加到96孔板的第1个孔中；再从第1孔取100μL放入第2孔中，并加入100μL0.5％丙酮水溶液，混匀；从第2孔取100μL放入第3孔中，并加入100μL 0.5％丙酮水溶液，混匀；再从第3孔取100μL放入第4孔中，并加入100μL 0.5％丙酮水溶液，混匀；依次类推，直到从第5孔取100μL放入第6孔中，并加入100μL 0.5％丙酮水溶液，混匀后，再将第6孔挥发油溶液取出100μL舍弃；使得每孔中的挥发油含量成倍数递减。第7孔作为对照加入100μL 0.5％丙酮水溶液。最后再给每个孔中加入100μL的1×10⁶CFU/mL的细菌菌液或真菌孢子溶液，并与挥发油溶液混匀，最终使得每孔中有200μL的细胞/或孢子和挥发油的混合液，且7个孔中西藏亚菊挥发油的浓度依次为10，5，2.5，1.25，0.625，0.3125，0mg/mL；每一浓度3个重复，细菌在35℃下培养，真菌在28℃下培养，48h后用酶标仪(莱恩德LD-96A)在吸光度600nm处测量培养液的OD值。表3为每个浓度3次重复菌液在波长600nm的OD值。

数据统计方法：用单因素方差分析检测各组数据间的差异是否达到显著(p<0.05)，求得平均值和标准差。

表3每个浓度3次重复菌液在波长600nm的OD值：

结果：在西藏亚菊挥发油2.5mg/mL的浓度下显著抑制枯草芽孢杆菌和大肠埃希氏菌细胞及黑曲霉和大丽轮枝菌真菌孢子的繁殖；当浓度达到10mg/mL时，细菌菌落及真菌孢子的完全失去繁殖能力，效果参见图5。

充分表明本发明所涉及的一种西藏亚菊挥发油，可作为抑菌剂的应用，经过试验表明：西藏亚菊挥发油在低浓度5μg/mL的熏蒸培养下即对枯草芽孢杆菌和大肠埃希氏菌细菌菌落及黑曲霉和大丽轮枝菌真菌菌丝的生长产生显著影响，抑菌圈直径随浓度的增加而增加；在接触实验中，西藏亚菊挥发油在2.5mg/mL的浓度下显著抑制枯草芽孢杆菌和大肠埃希氏菌细胞及黑曲霉和大丽轮枝菌真菌孢子的繁殖；当浓度达到10mg/mL时，细菌细胞及真菌孢子的完全失去繁殖能力。西藏亚菊挥发油由西藏亚菊植株的地上部分提取，为天然成分，在自然界可快速分解，不污染环境，有利于环保，可应用于有机农作物病原菌及人们日常生活中常见病菌的防除。

实施例4

西藏亚菊挥发油对杂草早熟禾和苜蓿幼苗生长的影响：

将西藏亚菊挥发油用浓度为0.5％丙酮水溶液溶解后，依次配制成浓度为0.25，0.5，1，2，5mg/mL挥发油混悬液，以0.5％丙酮水溶液为空白对照(CK)，在直径9cm的培养皿中放置滤纸后，分别移取3mL不同浓度的挥发油混悬液加入到培养皿中，每个培养皿中放置一种杂草早熟禾和苜蓿的种子30粒，每个浓度3个重复，用封口膜封好后置于温度25℃培养箱中培养5天后测量60株幼苗的苗高和根长(种子没有萌发的根长和苗高长度记为“0”)；表4为早熟禾幼苗根长和苗高的测量值，表5为苜蓿幼苗根长和苗高的测量值。

数据统计方法：首先用单因素方差分析检测各组数据间的差异是否达到显著，之后用LSD方法分析数据，标记字母不同的组间差异达到显著，水平为p<0.05；

表4早熟禾幼苗根长和苗高的测量值(cm)：

表5苜蓿幼苗根长和苗高的测量值(cm)：

杂草早熟禾和苜蓿根长和苗长的数据柱形图如图6所示，由图6结果可知：在0.5mg/mL西藏亚菊挥发油的低浓度作用下，野生杂草早熟禾和苜蓿的幼苗生长均受到显著抑制，这种生长抑制作用随着浓度的增高而逐渐加强，当浓度达到1mg/mL时，对早熟禾和苜蓿的根长的抑制率分别为86.89％和60.71％，对苗高的抑制率分别为93.72％和62.09％；当浓度达到2mg/mL时，对早熟禾和苜蓿根长的抑制率分别为100％和85.12％，对幼苗的抑制率分别是100％和89.33％；浓度升高至5mg/mL时，早熟禾和苜蓿种子全部杀死。

实施例5

西藏亚菊挥发油对棉蚜毒杀作用：

方法：将直径为5mm的滤纸片粘贴在玻璃培养皿的上盖内部，培养皿直径9cm，分别将0.5，1，2，4，8，10μL的西藏亚菊挥发油滴在滤纸片上，使培养皿内西藏亚菊挥发油的浓度为5，10，20，40，80，100μg/mL，每个浓度3个重复；培养皿底盖铺上一层滤纸，并放上野外采集的龙葵植株的健康叶片，每一培养皿龙葵叶片上放30只棉蚜，放置在室温内24h后，计算棉蚜的存活数量，并计算挥发油对棉蚜的致死率，具体数据如表6所示。

表6存活棉蚜个数存活数量与致死率：

图7为西藏亚菊挥发油对蚜虫毒杀的作用影响，由图7数据结果可知在浓度为5，10，20，40，80μg/mL时，各浓度重复试验的存活棉蚜个数的平均值分别为23.67，20.33，15.33，7，3；对棉蚜的致死率依次是21.11％，32.22％，48.89％，76.67％，90.00％；当浓度达到100μg/mL时，棉蚜完全被毒杀。该西藏亚菊挥发油对棉蚜的半数致死浓度LC50为17.41μg/mL，效果参见图7。

充分表明本发明所涉及的西藏亚菊挥发油，也可作为除草剂、杀虫剂的应用，经过上述试验表明：当西藏亚菊挥发油在低浓度0.5mg/mL时，即可对野生杂草早熟禾和苜蓿的幼苗生长产生显著抑制，当浓度达到1mg/mL时，对早熟禾和苜蓿的根长和苗高抑制率均达到50％以上；当浓度升高至5mg/mL时，早熟禾和苜蓿种子全部杀死。当西藏亚菊挥发油在浓度为80μg/mL时，对棉蚜的致死率依次是达到90.00％；当浓度达到100μg/mL时，棉蚜完全被毒杀。西藏亚菊挥发油由西藏亚菊植株的地上部分提取，提取方法简单，且有效成分均为天然成分，在自然界可快速分解，不污染环境，有利于环保。可将其单独配比成使用浓度后如常用除草剂、杀虫剂一样使用，也或者作为添加成分与其它农药混合使用，应用于有机农业的杂草防除和/或害虫的防治。比如用0.5％的丙酮/水(v/v)溶液溶解后，于杂草出苗前后按2mg/mL或以上浓度喷洒；对于杀虫时，稀释至西藏亚菊挥发油浓度为100μg/mL或100μg/mL以上，对叶面虫害进行喷施。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims

1.西藏亚菊提取物在制备除草剂和/或杀虫剂中的应用，其特征在于，所述西藏亚菊提取物为西藏亚菊挥发油；所述西藏亚菊挥发油的制备方法为：取西藏亚菊植株地上部位，将其阴干后破碎，采用水蒸气蒸馏法进行挥发油的提取，收集浮于水面的挥发油；所述除草具体为对杂草早熟禾和苜蓿的生长抑制；所述杀虫剂具体为对棉蚜的毒杀。

2.根据权利要求1所述西藏亚菊提取物在制备除草剂和/或杀虫剂中的应用，其特征在于，所述除草剂和/或杀虫剂中还包括乳化剂。

3.根据权利要求2所述西藏亚菊提取物在制备除草剂和/或杀虫剂中的应用，其特征在于，所述乳化剂为丙酮水溶液。

4.根据权利要求1所述西藏亚菊提取物在制备除草剂和/或杀虫剂中的应用，其特征在于，将西藏亚菊提取物用浓度为0.5％丙酮水溶液溶解后，稀释至浓度为2mg/mL以上，在田间杂草早熟禾和苜蓿出苗前后喷洒。

5.根据权利要求1所述西藏亚菊提取物在制备除草剂和/或杀虫剂中的应用，其特征在于，将西藏亚菊提取物用浓度为0.5％丙酮水溶液溶解后，稀释至浓度为100μg/mL以上，对棉蚜进行喷施。

6.含有西藏亚菊提取物的制剂在有机农业棉花作物生物防治中的应用，其特征在于，所述西藏亚菊提取物为西藏亚菊挥发油；所述西藏亚菊挥发油的制备方法为：取西藏亚菊植株地上部位，将其阴干后破碎，采用水蒸气蒸馏法进行挥发油的提取，收集浮于水面的挥发油；所述棉花作物生物防治为对杂草早熟禾和苜蓿的生长抑制和/或对棉蚜的毒杀。