植物源农药印楝素的研究与应用 (特约综述)

印楝素是目前世界上最优秀的植物源农药,田间登记应用已30多年,对全球作物保护和生态安全发挥了重要的作用.本文回顾了印楝素的发现和印楝在中国引种情况,总结了印楝素结构鉴定与全合成的历程,重点介绍印楝素拒食、抑制昆虫生长发育、诱导细胞凋亡和自噬的分子作用机理以及印楝分子生物学、印楝素生物合成研究的最新进展.1983年,赵善欢等成功地将印楝引种中国,随后我国许多学者开展印楝引种与繁育,种植面积曾超过6万hm2,为我国印楝素杀虫剂的规模化生产提供了原料保障.1997年印楝素以新化合物结构作为新农药在我国登记,实现了商业化应用,2014年成为农业部推荐使用的低毒低残留农药主要品种,获得了显著的经济和生态效益.我国学者发现了印楝素诱导细胞自噬现象,阐明了印楝素诱导细胞凋亡和自噬的分子调控机理.随着强化农产品质量安全的源头控制,印楝素的研究和应用将会越来越深入普及.今后要进一步加强基础研究,明确印楝素的分子靶标,为印楝素的科学使用提供理论基础.     

水稻和昆虫细胞自噬期间自噬体发生的细胞学机理

【目的】从细胞学角度研究细胞自噬过程中膜结构细胞器的变化及其与自噬体发生的关系。【方法】以基因互作引起细胞调亡现象发生的水稻爪粳杂种F1和天然化合物印楝素、喜树碱、苦参碱诱导凋亡的昆虫细胞Sf9为材料,通过透射电子显微镜和荧光显微镜技术观察细胞自噬凋亡期间自噬体的特征。【结果】水稻杂种F1花粉母细胞在不同发育时期存在不同程度的退化,部分细胞内线粒体形态发生显著变化,形成长哑铃型或线管状,最后两端弯曲形成双层膜结构的细胞器;绒毡层细胞均出现内质网膨大,且逐渐包裹周围其它细胞器,如线粒体,形成双层膜结构的自噬体,最终引发细胞的自噬性凋亡。喜树碱和苦参碱诱发凋亡的细胞胞内线粒体形态发生拉长、弯曲,最后闭合形成包裹其它细胞器的双层膜结构自噬体;印楝素和喜树碱诱发凋亡的细胞胞内核通过分页和出芽的方式形成双层膜结构自噬体。【结论】动植物细胞自噬凋亡过程中,内质网、线粒体和细胞核3种膜结构细胞器均是自噬体膜结构的直接来源,然而3种膜结构细胞器参与自噬体形成的程度和方式因物种、细胞种类以及自噬诱发因素的变化而不同。     

印楝素A诱导Sf9细胞凋亡的显微和超微形态变化

利用倒置显微镜和透射电子显微镜技术观察印楝素A诱导草地贪夜蛾Spodoptera frugperda蛹卵巢Sf9细胞凋亡的显微和超微形态变化.结果表明:1.5μg.mL-1印楝素A对Sf9细胞具有显著的凋亡诱导作用,从凋亡小体和贴壁细胞数量变化判断,印楝素A处理12 h,细胞开始出现少量凋亡小体,12~24 h凋亡小体逐渐增多,但贴壁细胞未见明显减少,因此24 h之前(0~24 h)属于凋亡早期阶段;24~36 h凋亡小体大量出现,贴壁细胞逐渐减少,属于凋亡中期;处理36 h以上,凋亡小体和贴壁细胞急剧减少,细胞凋亡进入晚期.观察诱导24 h的细胞超微结构发现,胞内的主要细胞器在数量或形态上发生了显著变化,包括溶酶体数量显著增加,线粒体内部嵴变模糊,内质网从囊泡状变成线管状,细胞核出现分页、皱缩以及区域性膨大等.     

印楝素对小菜蛾胚胎细胞增殖和凋亡的影响

【目的】探讨印楝素对小菜蛾Plutella xyllostella胚胎细胞增殖和凋亡的影响及可能的机制。【方法】将体外培养的小菜蛾胚胎细胞分为印楝素处理组和未处理组,采用CCK-8试剂盒检测细胞增殖的抑制率,激光共聚焦镜检PI染色后的细胞死亡和DAPI染色后的凋亡小体,通过Western-blotting检测各组细胞Caspase-3的表达情况以及通路蛋白Akt的磷酸化水平。【结果】印楝素对小菜蛾胚胎细胞有明显的增殖抑制作用,且呈现浓度依赖性,24 h的IC_(50)为4.4μg·mL~(-1)。印楝素处理后的细胞经PI染色后能明显观察到死亡细胞,DAPI染色后可见凋亡小体;Caspase-3蛋白发生剪切,并且抑制Akt的磷酸化水平。【结论】印楝素对小菜蛾胚胎细胞的增殖有明显的抑制作用,并通过抑制Akt信号通路的活化,诱导细胞产生依赖于Caspase-3的Ⅰ型凋亡。     

接种量与通气比对印楝悬浮细胞生长及印楝素产量的影响

为印楝悬浮细胞扩大培养提供依据,利用5L气升式发酵罐,以印楝悬浮细胞作种子细胞,研究接种量与通气比对印楝悬浮细胞生长和印楝素产量的影响。结果表明:在反应器中,印楝悬浮细胞生长和印楝素产量呈偶联型;种子细胞适宜接种量和通气比分别为60g/L和0.2vvm,在此条件下,悬浮培养基质中的pH呈先降后升的变化趋势,细胞干重和印楝素产量分别为11.41g DW/L和8.32mg/g,添加复合诱导子后48h印楝素产量最大,达94.78mg/L。     

不同杀虫成分对Sf9细胞凋亡的影响

通过倒置显微形态观察凋亡小体、DNA琼脂糖凝胶电泳确证的模型,研究了8种代表性杀虫成分对草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda离体培养细胞系Sf9的凋亡诱导效果,以探讨不同杀虫成分对昆虫细胞凋亡的影响.结果表明,印楝素0.15～1.50 μg/mL处理后72 h内、喜树碱0.35～3.50 μg/mL处理后36 h,Sf9细胞产生大量典型凋亡小体,处理时间延长或剂量加大则以造成细胞坏死为主;DNA电泳产生典型的DNA Ladder,表明印楝素和喜树碱对Sf9具有明显的细胞凋亡诱导作用.印楝素1.5 μg/mL诱导处理Sf9细胞凋亡高峰期为处理后24～48 h,喜树碱0.35～3.50 μg/mL诱导处理Sf9细胞凋亡高峰期为处理后12 h.苦参碱、氟铃脲、毒死蜱、灭多威、氯氰菊酯以0.1～10.0 μg/mL及昆虫蜕皮激素20-羟基蜕皮酮(20-hydroxyecdysone)以0.048～4.800 μg/mL处理后72 h内对Sf9均无明显的细胞凋亡诱导作用.杀虫剂对昆虫细胞凋亡诱导效应随供试化合物、细胞种类、处理剂量、处理时间而异.     

新型生物杀虫剂印楝素的应用

印楝素是一种植物源生物杀虫剂,原料来自于印度、缅甸等国家楝树的种子。作为杀虫剂的研究是从1968年,由国际上科学家和学者成功地分离出印楝素后,才在世界范围内广泛研究和开发的,并从印楝素中提取了许多类似物物质。我国从上世纪80年代初开始研究印楝素及制剂,取得可喜成果。目前,     

印楝农药的安全性研究进展

印楝素是世界上公认最有潜力的杀虫植物,由于印楝植物源农药的研究和使用不断受到人们重视,所以对印楝植物源农药使用后安全性研究就显得十分必要。综述了印楝植物源农药制剂对脊椎动物的毒性,对生态环境和非靶标生物的影响。     

3种植物源农药对鹌鹑和斑马鱼的急性毒性评价

[目的]通过测试印楝素、除虫菊素、鱼藤酮3种植物源农药对鹌鹑和斑马鱼的急性毒性,评价其对环境的安全性。[方法]采用一次性＂经口染毒法＂和＂半静态法＂,确定3种农药对鹌鹑和斑马鱼的毒性大小与分级。[结果]印楝素、除虫菊素、鱼藤酮对鹌鹑急性毒性的LD50（168h）分别为13.09、97.04和111.75mg/kg.bw;对斑马鱼急性毒性的LC50（96h）分别为0.05、0.15和0.03mg/L。印楝素对鹌鹑的急性经口毒性等级为高毒,除虫菊素和鱼藤酮为中毒;印楝素和鱼藤酮对鱼的急性毒性等级为剧毒,除虫菊素为高毒。[结论]3种药剂对鹌鹑和斑马鱼都不安全,实际应用中必须减少其对生态环境的危害。     

家蚕细胞自噬和凋亡研究进展

家蚕变态发育由蜕皮激素(20E)和保幼激素(JH)协同调控,细胞自噬和细胞凋亡是昆虫蜕皮和变态期间的两个重要生理过程,两者相辅相成。20E通过调控一系列自噬和凋亡相关蛋白来诱导昆虫细胞自噬和凋亡。就家蚕细胞自噬和凋亡的研究进展作一综述,以便为其在家蚕变态发育过程中的重要作用奠定基础。     

科技信息

新型生物农药印楝素在云南问世全世界普遍重视的无公害农药研制课题,日前在云南省获得新的突破。我国知名科研院所、高等院校、风险投资公司和生产企业协同攻关,以产业化规模开发并生产出了新型生物农药——印楝素,标志我国在这一领域的研究已跃居国际先进水平,并展示出广阔的市场前景。     

印楝粗提物的毒性研究

研究了印楝素分别经口服和皮肤接触对小白鼠的毒性.印楝素对小白鼠的半数致死剂量LD_(50)>10g/kg,属于微毒物质;蓄积系数K>5,属于弱蓄积毒性;对皮肤无毒性和过敏性,印楝素对哺乳动物低毒,是有前途的植物源农药.     

竹醋液对印楝素A和咪鲜胺光解的影响

竹醋液可用于农药增效剂,为探讨竹醋液对农药光解的影响,以高压汞灯为光源,研究竹醋液对印楝素A和咪鲜胺在玻片表面和水中的光解作用,以超高效液相色谱进行检测。结果表明,在水中和玻片表面,竹醋液对2种农药的光解均有光猝灭作用。在玻片表面,竹醋液使咪鲜胺和印楝素A的光解半衰期延长至5.73 min和4.13 min,分别是空白对照的2.2倍和1.4倍。和对照相比,竹醋液能延长水中咪鲜胺和印楝素A的光解半衰期3.9倍和2.4倍。稀释30倍的竹醋液相当于浓度为57.45 mg·L~(-1)的化学抗光剂对氨基苯甲酸对印楝素A的抗光效果。竹醋液能显著延长供试农药光解的半衰期,有望作为农药助剂在易光解农药中应用。     

印楝素杀虫剂对小菜蛾和菜粉蝶幼虫的毒力测定初报

使用化学杀虫剂引起的害虫抗药性和农药残留、污染农产品及环境的问题,已受到世界各国的广泛关注.为寻找化学杀虫剂的替代品,近年各国积极开展了对植物杀虫剂的研究.楝科植物中的印楝(Azadirachta indica)的杀虫作用已引起许多专家和学者的兴趣,并对它的作用方式和机理进行了研究.实验证明,印楝提取物对多种作物害虫都有一定的杀灭作用,且不污染环境,是一种很有前途的植物质杀虫剂.1998年受中国科学院昆明植物研究所委托,对由该所研制的0.5%印楝素乳油,以小菜蛾和菜粉蝶幼虫为对象进行室内毒力测定,现将试验结果简报如下.     

印楝素可能通过干扰细胞凋亡抑制果蝇生长发育

为了探讨印楝素调节昆虫生长发育的细胞毒理机制,寻找杀虫作用新靶标,以含印楝素0.5、1.0、2.0、3.0、5.0 mg/kg的培养基饲养黑腹果蝇幼虫,观察幼虫生长发育情况,通过荧光显微技术研究胚胎发育过程中的细胞凋亡. 结果表明,印楝素处理可显著抑制黑腹果蝇幼虫的生长发育,处理后5 d平均虫重由对照的1.41 mg降低至1.13~0.38 mg,发育历期由对照的4.50 d延长至5.17~12.33 d,发育抑制率为19.86%~73.05%,或形成永久性幼虫不能化蛹,最终死亡;部分幼虫虽然能化蛹,但化蛹率下降至1.67%~63.33%,均显著低于对照组的95.00%,羽化率由对照的95.00%下降至63.33%~1.67%,平均产卵数由对照的57.33下降至29.67~4.33,出现畸形成虫,个体明显变小. 运用荧光显微镜观察发现,印楝素0.5 mg/kg和2.0 mg/kg处理能明显推迟果蝇胚胎细胞凋亡高峰期,缩短凋亡峰期的持续时期.     

印楝素对果蝇厌恶性味觉记忆的诱导及多巴胺能神经元的影响

【目的】明确印楝素是否能诱导果蝇产生厌恶性味觉记忆,并探讨多巴胺信号在这种记忆形成中的调控作用。【方法】利用印楝素诱导果蝇产生短期厌恶性味觉记忆,并通过昆虫口器伸展反应测试诱导结果;采用压力注射给药方式及果蝇全脑膜片钳记录,研究印楝素对果蝇脑内不同亚群多巴胺能神经元兴奋性及受体电流的影响。【结果】印楝素A及印楝素干粉均能显著抑制果蝇口器伸展的概率,口器伸展反应(PER)分别为60.34%和17.24%,(P0.007),并且干粉的效果更加明显;印楝素对不同亚群的多巴胺能神经元的兴奋性有不同的作用,PPL1、PAM和PPM2亚群兴奋性呈现增加趋势,其中PPL1亚群兴奋性改变最为显著;印楝素对多巴胺D1受体具有激动效应,这种激动效应可被D1受体特异性拮抗剂抑制。【结论】印楝素可以诱导果蝇产生厌恶性味觉记忆,这种记忆受果蝇脑内多巴胺能信号的调控。     

影响印楝愈伤组织生长和印楝素累积的因素

研究了培养基细胞分裂素、蔗糖浓度、光照条件对印楝愈伤组织生长和印楝素累积的影响.结果表明,印楝愈伤组织培养以MS 3.0mg/L NAA 1.0 mg/L 6-BA 40 g/L蔗糖为最佳培养基,半光照培养,此时印楝素的累积量达到较高水平.     

植物源农药印楝的发展与应用

叙述了植物源农药印楝的发展及应用前景;介绍了印楝的杀虫作用、机理、效果、安全性及在病虫害防治方面的应用;为发展无公害农业提出了一条思路。     

云南印楝产业化开发现状及展望

印楝是一种适生于热带和亚热带的长绿乔木植物,从印楝种仁中提取的印楝素(azadirachtin)是一种对小菜蛾、莱青虫、蝗虫等昆虫纲8个目中的200余种农业、林业、仓储和卫生害虫有毒力活性的广谱杀虫剂。印楝长期以来被广泛用于农药、医药及日化产品等领域,在云南发展印楝产业,将印楝素作为杀虫剂用于农业害虫防治具有明显的优势。     

0.5%印楝素悬浮剂防除白菜抗性小菜蛾药效研究

用0.5%印楝素悬浮剂防治白菜小菜蛾,调查其药效。结果表明,应用0.5%印楝素悬浮剂1 500 m L/hm~2防治小菜蛾,不仅能降低白菜有机磷农药残留,还能取得较好的防治效果,增加产量,提高品质。