Oviposition-stimulating activity of (E)-capsaicin 烟青虫(鳞翅目：夜蛾科)的产卵刺激活性.docx

昆虫化学生态学专题作业（翻译） 辣椒中(E)-辣椒素和相关化合物对烟青虫（鳞翅目：夜蛾科）的产卵刺激活性研 究 生： 学 号： 专 业： 研究方向： 年 六月辣椒中(E)-辣椒素和相关化合物对烟青虫（鳞翅目：夜蛾科）的产卵刺激活性摘要：在实验室通过选择和非选择生测试验鉴别E-辣椒素在辣椒中对烟青虫的产卵刺激活性。结果比较这些已知道的辣椒的组成是市场上销售的辣椒素质和二氢辣椒素及Z-辣椒素。在10.5 g/cm2剂量的非选择产卵的生测试验中，(E)-辣椒素最具有产卵刺激活性。辣椒素质，Z-辣椒素和二氢辣椒素的产卵刺激活性弱。在2.6g/cm2剂量的产卵选择生测试验中，在(E)-辣椒素和其他三个生物碱在产卵刺激活性方面有明显不同。结构活性效应表明有双键和他的反式构型在产卵刺激活性方面起着重要作用。基于我们的研究，(E)-辣椒素对雌性烟青虫在产卵刺激中充当重要角色。关键字：烟青虫 辣椒产卵刺激 辣椒素生物碱 结构效应关系引言烟青虫幼虫，鳞翅目，寡食性昆虫，重要取食茄科植物。辣椒上有近20种害虫，烟青虫是主要的经济害虫。幼虫直接取食具有经济产量的果实造成严重的经济损失。被害果实经常感染一种由胡萝卜软腐欧文氏菌引起的软腐病。一个幼虫在幼虫期取食4-10个果实。蛹在土里越冬，成虫出现在六月。每头雌虫产300-400粒卵，叶片上占76.2%，果实(16.8%), 茎干(6.5%)， 花 (0.4%) (Han et al. 1994). 每年三代。烟青虫的在经济和生态重要性已经被Hwang et al. (1987) 和hung (2000)描述。 鳞翅目昆虫产卵选择性包括一系列对寄主及非寄主的行为反应(Ramaswamy 1988; Renwick & Chew 1994).植物刺激包括视觉刺激，机械刺激，不同比例的化学特性刺激(Prokopy & Owens 1983; Visser 1986; Jaenike 1990). 鳞翅目的产卵行为和产生的或积累的独特的此生代谢产物如生物碱，萜类，酚类物质已经在植物体内被注示。在很大程度上，产卵雌虫依赖植物次生代谢产物诱发趋性刺激作为评测潜在寄主的适应性的索引 (Renwick & Chew 1994; Honda 1995). 在辣椒中的化学物质和烟青虫的产卵行为间有种微妙的关系。 用这种辣椒作为实验研究的目的在于从雌性烟青虫对辣椒果实中离析产卵刺激原理。另外，离析化合物的刺激活性和三个市场上销售的化合物Z-辣椒素，辣椒素质，二氢辣椒素作比较。讨论了测试化合物的结构活性关系对产卵有影响。 材料与方法装置1H- 和13C-NMR 的核共振波试虫室内饲养烟青虫，幼虫在杯子内用人工饲料喂养(Lee & Boo 1993) (3.5 4 cm) 温度 25 1 C相对湿度 5060 %光照：黑暗16:8 。羽化的昆虫放在透明的丙烯酸的笼子里 (40 40 55 cm) ，条件和上述一致。在整个成虫期用10 % 的蔗糖溶液喂养。化学药品 (E)-辣椒素和辣椒素质分别从Wako (Osaka, Japan) Tokyo Kasei (Tokyo) 购买。(Z)-辣椒素(98.5 %纯度)二氢辣椒 (90 % 纯度) 分别通过Tocris (Bristol, UK) Fluka (Buchs, Switzerland)提供。所有其他化学试剂均为试剂级。萃取离析充分成熟的新鲜辣椒果实 (12 kg, 6.29 g/果) ，在室温下2天，5升的甲醇萃取两次和过滤。混合后的滤液集中在45C下真空产生约502 g的作为一种绿色的焦油提取物。提取顺序划分：正己烷 (5.64 g),氯仿(6.38 g),乙酸乙酯 (7.43 g)水 (482.55 g) 位后续的生物测定。有机溶剂部分通过旋转蒸发集中到干燥在45C其中水份冷冻干燥。在硅胶柱上(5.5 70 cm, 500 g)用色谱仪分析最具有生物活性的己烷馏分(5克)，用三氯甲烷洗脱出一个梯度30:1 (2800 ml), 10:1 (2000 ml), 5:1 (1200 ml) and 0:100 (500 ml)洗脱出26个馏分（每个馏分250毫升）。柱馏分通过薄层色谱用三氯甲烷被监测 (30:1). 环境检测喷洒9%的硫酸然后在电热板上加热。在硅胶柱上(4 30 cm, 170 g)活性馏分19 (3.42 g) 混合, 己烷乙基乙酸酯洗脱 (2:1, 3300 ml) 用甲醇(700 ml)提取40馏分 (大约100 ml). 生物活性馏分2335 (0.11 g) 混合, 用TLC监测 (正己烷：乙酸乙酯2:1)。用高效液相色谱为进一步分离活性组分。柱 3.9 ID 300 mm C18 (Waters, Milford, MA, USA) 用流动相的甲醇-水(6:4) 流动率1 ml/min. 使用紫外探测在281海里进行色谱分离检测。最后， 离析一个有效成分保留时间16.8。数量相当于1.8微克/克的新鲜果实。生物测定怀卵雌虫对辣椒果实成分和化合物测试的产卵反应通过用选择和非选择的生物测定在实验室被测试。辣椒果实成分和测试化合物的混合在500微升的乙醇溶液作为产卵机制用在滤纸上，分别等同于 105.2, 10.5, 和 2.6 g /cm2。对照滤纸用500微升乙醇。滤纸放在通风柜2分钟，用少量的胶水将他们被连接到一个透明的丙烯酸笼(40 40 55厘米)中心的四个侧墙。 笼子上空用20网眼的铁丝网允许空气进入。羽化后2-4天的烟青虫（10头雌虫，10头雄虫）在16:00至17:00释放到笼子里产卵过夜， 卵放在用辣椒中甲醇萃取液处理的滤纸上，没有卵的放在乙醇的对照滤纸上。在非选择生物测试中，被每个试剂处理过的滤纸随机连到笼子四壁中间。对于生物选测试验， 用活性离析的化合物处理的两个滤纸，另两个滤纸用其他其它三个化合物处理，这三个化合物是(Z)-辣椒素，辣椒素质，二氢辣椒素，四个同上述也放在笼子四壁中心。在所有的生物测试中，由于环境分布不均匀每隔30分钟旋转一下笼子(Weston & Miller 1985)。在第二天早上将滤纸取出查没个滤纸上的卵量。每个试虫仅用一次。所有生测重复五次，在相同条件进行管理为维护种群。数据分析 在非选择试验中，产卵数被确定。处理的比较和分离用多重比较法(SAS Institute 1999).在选择试验中，测试结果与处理显著不同(SAS Institute 1999). 结论烟青虫典型的产卵行为怀卵雌虫飞进笼子一次有一次落在经过甲醇萃取液或者活性化合物处理过的滤纸上。雌虫触角鼓膜和前足接触滤纸表面，腹部弯曲快速在滤纸表面分散产卵。从而，雌虫徘徊在滤纸表面将卵产在不同的地方。产卵行为重复6到10次。生物测试中的馏分和离析的有效成分来自辣椒果实的甲醇萃取物惊醒非选择的生物测试。(Fig. 1). 观察得到烟青虫对这些萃取物的产卵刺激反应有显著不同，不同的组分的峰值为进一步纯化。在105.2 g/cm2剂量, 己烷组分对产卵刺激最有效，作为更进一步的分离。在同一浓度氯仿、乙酸乙酯、水很少或没有刺激性活性。非选择试验市售的(E)-辣椒素1 和其他三个生物碱 (Z)-辣椒素 2, 二轻辣椒素 3 and 辣椒素质4 (Fig. 2), 在2.6g/cm2剂量下，通过非选择试验测试烟青虫的产卵刺激活性(Fig. 3)。在这些化合物测试结果中对产卵刺激活性有显著不同。(E)-辣椒素效果最好。辣椒素质次之，然而Z-辣椒素和二氢辣椒素最差。因为产卵反应依靠剂量调整，测试这些化合物在10.5g/cm2剂量下比2.6g/cm2剂量下剂量下产卵刺激活性有所不同(Fig. 3) (E)-辣椒素产卵刺激活性最强，然而辣椒素质，二氢辣椒素，Z-辣椒素都相对弱。选择试验(E)-辣椒素与其他三个生物碱Z辣椒素，二氢辣椒素，辣椒素质相比较他们对烟青虫的选择生物测试产卵反应(Fig. 4). 他们对烟青虫的产卵刺激活性有显著不同，在(E)- 和(Z)-辣椒素相比分别占64%和36%。(E)-辣椒素和二氢辣椒素相比不差上下分别占58%和42%。(E)-辣椒素和辣椒素质相比分别占66%和34%。结论实验研究表明，在选择和非选择试验中E-辣椒素对烟青虫有有效地产卵刺激活性。关于这个结论是第一次报到，尽管对蛾和蝶的产卵刺激的多种化学化合物已经有Renwick & Chew (1994) 和Honda (1995)报道。因为(E)-没有活性，烟青虫能通过接触化感反应察觉辣椒。在棉铃虫和蓝粉蝶的产卵行为方面重要的接触化感反应已经被报道(Hbner) (Jallow et al. 1999) (Stoll) (Honda 1986). 柚皮苷和橙皮苷非挥发性苦烷酮干作为蓝凤蝶的产卵刺激化合物 (Honda 1986)。从红花烟草中提取的个体双萜类挥发物对烟蚜夜蛾有产卵刺激。近缘种烟青虫取食茄科植物。(E)-辣椒素对葱地种蝇和马铃薯甲虫有产卵抑制作用 (Cowles et al. 1989) (Say) (Fraenkel, 1959). 当浓度在320ppm时对葱地种蝇的产卵抑制达到95%。不同植物化合物在鳞翅目类昆虫产卵刺激方面的协同作用已经有所关注(Huang et al. 1994; Honda 1995; Honda et al. 2001). 在娃儿藤中结构相关吲哚生物碱刺激I. similis 产卵(Honda et al. 2001), 然而一个单一的芥子油苷足够影响刺激菜青虫的产卵(Huang et al. 1994). 五个吲哚生物碱的协同作用影响菜青虫的产卵方面证明了在感知兴奋剂时由多种受体分子的类似化合物参与。 (Honda et al. 2001). 在本研究中, (E)-辣椒素最具产卵刺激活性. 刺激活性较弱的是结构相关的 (Z)-辣椒素和二氢辣椒素。结果显示烟青虫用一种只对E-辣椒素的辣椒感受器或在刺激这种昆虫的接触化学感受器神经元的感受器。构效关系的植物化合物能刺激昆虫产卵已经研究(Stdler 1974; Coates et al. 1988; Binder et al. 1995; Honda et al. 2001). Honda et al. (2001) 研究了I. similis 的12菲拼吲哚星西丁类生物碱的产卵刺激活性。表明在C14中的羟有产卵刺激活性，然而在R构型的羟基混合物能增强产卵刺激。它也被报道说 (+)- (E)-endo-bergamoten-12-oic酸比()-(E)-endo-bergamoten-12-oic酸能增加谷实夜蛾雌虫的活性(Coates et al. 1988), 表明立体化学分子结构的变化可能在产卵刺激活性中会发挥极其重要的