苦皮藤主要杀虫有效成分的杀虫作用机理及其应用

卫矛科植物苦皮藤Celastrus angulatus Max.是我国著名的杀虫植物,自1980年代以来,已从化学和生物学的角度对这一杀虫植物进行了多学科的交叉研究。该文综述了苦皮藤中化合物的主要生物活性,包括对昆虫的拒食作用、毒杀作用、麻醉作用,对植物病菌的杀菌作用以及抗癌活性。就主要杀虫成分的杀虫作用机理,特别是对苦皮藤素Ⅳ可能作用于昆虫神经肌肉突触、苦皮藤素Ⅴ作用于昆虫消化系统以及在中肠肠壁细胞膜上可能存在有苦皮藤素Ⅴ受体的研究进行了总结。此外,还综述了苦皮藤素制剂的应用技术和环境毒理学的有关研究。最后,分析和讨论了这些研究中存在的问题及其发展前景。     

苦皮藤素V对东方粘虫中肠V-ATP酶AB亚基复合物水解ATP活性的抑制作用北大核心CSCD

苦皮藤素V是一种对昆虫具有毒杀活性的化合物,从植物苦皮藤(Celastrus angulatus Max)中分离出来。目前,已发现苦皮藤素V可与粘虫中肠液泡型ATP酶(V-ATPase)的H、B和a亚基结合,但是其具体作用机理还尚不清楚。本研究将大肠杆菌(Escherichia coli)中表达得到的东方粘虫中肠V-ATPase A亚基突变体TSCA和V-ATPase B亚基包涵体洗涤、溶解后进行复性,获得可溶性AB亚基复合物后采用亲和层析纯化。将纯化好的AB亚基复合物测定H^+K^+-ATPase活性,证明其有ATP水解活性。随后,测定苦皮藤素V对复合物ATPase的抑制活性,发现加入苦皮藤素后,复合物ATPase活性降低。因此,其可能是通过抑制了AB亚基复合物的ATPase活性,从而产生了杀虫效果,证明AB亚基复合物为苦皮藤素V的潜在靶点之一。这为了解苦皮藤素与VATPase相互作用机制打下了基础,也为进一步开发新型杀虫药物奠定了基础。     

苦皮藤素V对东方粘虫中肠V-ATP酶AB亚基复合物水解ATP活性的抑制作用

苦皮藤素V是一种对昆虫具有毒杀活性的化合物,从植物苦皮藤（Celastrus angulatus Max）中分离出来。目前,已发现苦皮藤素V可与粘虫中肠液泡型ATP酶（V-ATPase）的H、B和a亚基结合,但是其具体作用机理还尚不清楚。本研究将大肠杆菌(Escherichia coli)中表达得到的东方粘虫中肠V-ATPase A亚基突变体TSCA和V-ATPase B亚基包涵体洗涤、溶解后进行复性,获得可溶性AB亚基复合物后采用亲和层析纯化。将纯化好的AB亚基复合物测定H+K+-ATPase活性,证明其有ATP水解活性。随后,测定苦皮藤素V对复合物ATPase的抑制活性,发现加入苦皮藤素后,复合物ATPase活性降低。因此,其可能是通过抑制了AB亚基复合物的ATPase活性,从而产生了杀虫效果,证明AB亚基复合物为苦皮藤素V的潜在靶点之一。这为了解苦皮藤素与V ATPase相互作用机制打下了基础,也为进一步开发新型杀虫药物奠定了基础。     

我国卫矛科杀虫植物研究进展

卫矛科植物由于具有独特的生物活性而受到广泛关注。作者主要综述了我国对卫矛科杀虫植物的研究进展。迄今为止,该科植物中发现的主要杀虫成分均是以二氢沉香呋喃为骨架的多元醇酯和生物碱。就杀虫活性而言,主要是对昆虫拒食作用的测定,仅对苦皮藤(Celastrus angulatus)和雷公藤(Tripterygium wilfordii)杀虫成分的毒杀、麻醉等胃毒作用的研究比较系统深入。此外,也对当前这些研究中存在的问题及前景进行了分析。     

苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ对棉铃虫幼虫神经细胞钠通道的影响

电压门控钠通道是神经细胞兴奋传导的基础,也是杀虫剂最主要的作用靶标。具有二氢沉香呋喃多元酯骨架的苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ是卫矛科植物苦皮藤的主要杀虫活性成分,苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ处理后昆虫的中毒症状分别表现为麻醉和兴奋。本实验应用全细胞膜片钳技术就苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ对棉铃虫Helicoverpa armigera幼虫离体培养神经细胞钠离子通道的影响进行了比较。结果表明：苦皮藤素Ⅳ对TTX-敏感钠通道电流的抑制明显具有浓度和时间依赖性,高浓度（10 μmol/L和1 μmol/L）条件下,峰值电流迅速减小而被抑制,在较中间浓度（0.1 μmol/L）时缓慢降低,而在低浓度（0.01 μmol/L）下,峰值电流先增加然后再缓慢降低;苦皮藤素Ⅳ对激活电压无明显影响,但使峰值电压向正电位方向移动,在高浓度移动迅速,低浓度移动缓慢。苦皮藤素Ⅴ对TTX-敏感钠通道电流峰值有明显的增大作用,也有一定的浓度依赖性;对激活电压无明显影响,峰值电压在高浓度下变化不明显,在较低浓度(0.1 μmol/L和 0.01 μmol/L)下向正电位方向移动明显。结果说明,苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ可能在钠通道上有一个相同的靶标位点,但由于它们化学结构上的差异,可能对钠通道动力学的修饰 不同,导致不同的生理效应,昆虫表现出不同的神经中毒症状。     

苦皮藤素V对东方粘虫中肠细胞及其消化酶活性的影响

苦皮藤素V是从杀虫植物苦皮藤Celastrus angulatus Max.根皮中分离的一种对昆虫具有毒杀活性的新化合物。该文通过电镜观察和生化分析研究了其对东方粘虫Mythimnaseparata(walker)幼虫中肠组织及中肠主要消化酶活性的影响。电镜观察发现,中毒试虫的中肠细胞及其细胞器发生明显病变：柱状细胞顶膜微绒毛零乱、减少;线粒体肿胀,出现空白亮区,双层膜不完整;细胞质密度降低,细胞器排列紊乱;内质网池扩张,囊泡化,粗面内质网减少;杯状细胞杯腔变大,微绒毛减少。消化酶活性测定结果表明,中毒试虫中肠的蛋白酶、淀粉酶及脂肪酶的活性和正常虫相比,无显著变化。因此认为,苦皮藤素V主要作用于中肠细胞的质膜及其内膜系统。     

植源昆虫拒食剂苦皮藤种油化学成分的拒食效果

植源昆虫拒食剂苦皮藤种油化学成分的拒食效果南玉生,柯治国,卢令娴（中国科学院武汉植物研究所武汉４３００７４）关键词苦皮藤种油,菜青虫,二氢沉香呋喃ＴＨＥＡＮＴＩＦＥＥＤＩＮＧＥＦＦＥＣＴＳＯＦＴＨＥＣＨＥＭＩＣＡＬＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮＳＯＦＡＮＧＬ...     

苦皮藤素Ⅴ对东方粘虫肌细胞的影响

苦皮藤素Ⅴ是从杀虫植物苦皮藤 Celustrus angulatus Max.根皮中分离的一种对昆虫具毒杀活性的新化合物.采用电子显微镜技术研究了苦皮藤素Ⅴ对东方粘虫 Mythimna separata (Walker)肌肉系统的作用.电镜观察发现,苦皮藤素Ⅴ对东方粘虫成虫飞行肌和幼虫体壁肌均具致毒作用,中毒试虫肌细胞特别是肌细胞的质膜及内膜系统发生明显病变:肌膜破坏,脱落;线粒体肿胀,空泡化,崩解;肌原纤维与线粒体间间隙增大;肌质网扩张,产生髓鞘样结构;细胞核肿胀,核质浓缩,核膜破坏;微气管与肌细胞之间间隙增大;肌小节弥散、排列紊乱.这些结果表明,肌细胞质膜及内膜系统可能是苦皮藤素Ⅴ的一个作用部位.     

苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ混合物对棉铃虫幼虫神经细胞钠通道的影响

杀虫植物苦皮藤Celastrus angulatus的主要活性成分苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ处理后昆虫的中毒症状分别表现为麻醉和兴奋,但苦皮藤素Ⅳ对苦皮藤素Ⅴ的毒杀效果具有增效作用,苦皮藤素Ⅴ对苦皮藤素Ⅳ的麻醉作用基本没有影响。应用全细胞膜片钳技术,就苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ不同比例（3∶1,1∶1,1∶3）混合物对棉铃虫Helicoverpa armigera幼虫离体培养神经细胞钠离子通道的影响进行了比较。结果表明：苦皮藤素Ⅳ和苦皮藤素Ⅴ的不同比例混合物对钠通道（TTX-S）电流作用与二者所占比例有关,苦皮藤素Ⅳ比例大,表现出苦皮藤素Ⅳ对通道的阻滞效应,钠电流被抑制; 苦皮藤素Ⅴ比例大,则表现出对通道的激活,钠电流增大。另外,两者不同比例混合物对钠通道（TTX-S）电流的激活电压无明显影响,但对峰值电压影响显著,可使其向正电位方向移动10～20 mV。这些结果说明苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ可能作用于一个相同的钠通道结合位点或别构偶联位点,二者对钠通道的作用是一种拮抗作用。     

苦皮藤素Ⅴ对东方粘虫肌细胞的影响

苦皮藤素Ⅴ是从杀虫植物苦皮藤Celustrus angulatus Max.根皮中分离的一种对昆虫具毒杀活性的新化合物。采用电子显微镜技术研究了苦皮藤素Ⅴ对东方粘虫Mythimna separata（Walker）肌肉系统的作用。电镜观察发现,苦皮藤素Ⅴ对东方粘虫成虫飞行肌和幼虫体壁肌均具致毒作用,中毒试虫肌细胞特别是肌细胞的质膜及内膜系统发生明显病变：肌膜破坏,脱落;线粒体肿胀,空泡化,崩解;肌原纤维与线粒体间间隙增大;肌质网扩张,产生髓鞘样结构;细胞核肿胀,核质浓缩,核膜破坏;微气管与肌细胞之间间隙增大;肌小节弥散、排列紊乱。这些结果表明,肌细胞质膜及内膜系统可能是苦皮藤素Ⅴ的一个作用部位。     

Studies of Insect Antifeedant Actival Sequiterpene

From the seed oil of Yunnan Euonymus bungeenus Maxim., four β-dihydroagarofuran sesquiterpene polyol esters (Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ and Ⅳ) have been isolated by reverse phase HPLC. On the bails of spectral analysis and chemical reaction, Ⅰ, Ⅱ, and Ⅲ which have been first reported in this plant, were identified as known compounds, and IV was elucidated as new compound. A preliminary insecticidal test of Ⅰ against insect Pieris rapae showed that Ⅰ had moderate insect antifeedant effect.     

苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ混合物对果蝇幼虫神经肌肉兴奋性接点电位的影响

利用细胞内微电极记录技术研究了杀虫植物苦皮藤Celastrus angulatus Max.中麻醉成分苦皮藤素Ⅳ和毒杀成分苦皮藤素Ⅴ混合物对果蝇Drosophila melanogaster 3龄幼虫腹纵肌神经肌肉兴奋性接点电位（EJPs）的作用。结果表明,苦皮藤素Ⅳ比例较高（Ⅳ∶Ⅴ= 3∶1）时对EJPs的影响与单用苦皮藤素Ⅳ差不多,而苦皮藤素Ⅴ比例较高（Ⅳ∶Ⅴ= 1∶1和1∶3）时可使EJPs阻断时间明显延长。根据以上结果初步认为,虽然苦皮藤素Ⅳ和Ⅴ单独对EJPs的阻断作用基本相似,但它们对突触谷氨酸受体通道的影响存在明显差异。     

Four new sesquiterpene polyol esters from Celastrus angulatus

Celastrus species, such as Celastrus angulatus, has been demonstrated to be very rich in natural sesquiterpene polyol esters sharing the β-dihydroagarofuran skeleton, some of which showed various biological activities. In this paper, four new sesquiterpene polyol esters, named as angulatins K-N (1–4), along with three known ones, 1β-acetoxy-9β-benzoxy-4α, 6α-dihydroxy-8α, 15-diisobutanoyloxy-2β-(α-methyl)-butanoyloxy-β-dihydroagarofuran, angulatin A, and celangulin III, were isolated from the root bark of C. angulatus. The structures of the new compounds were elucidated by extensive spectroscopic methods, mainly including HR-MS and 1D and 2D NMR techniques.     

Synthesis and insecticidal activity of chromanone and chromone analogues of diacylhydrazines

Diacylhydrazine derivatives have been identified as one of the most important insect growth regulators. A variety of diacylhydrazine derivatives were designed and synthesized in recent years due to their unique action mechanism, simple structure, and environmental benign character. This paper describes the molecular design, synthesis, and insecticidal activities of a series of chromanone and chromone analogues of diacylhydrazine derivatives. The preliminary bioassay showed that some of the chromanone analogues exhibited good insecticidal activity against Mythima separata at the dosage of 500 mg L-1. The present work demonstrated that replacement of the chroman ring of ANS-118, a commercial insecticide, with chromanone moiety could result in new compounds with high potent insecticidal activity.     

The crystal δ-endotoxins of Bacillus thuringiensis: Models for their mechanism of action on the insect gut

The crystal δ-endotoxins of Bacillus thuringiensis (Bt) are a family of insecticidal proteins which have been known for some time to kill insects by lysing their gut epithelial cells, but the precise molecular mechanism of toxicity has remained elusive. The recent publication of the crystal structure of a Bt δ-endotoxin has made it possible for us to model the molecular events that occur as the toxin binds to its receptor and inserts into the membrane to form a pore. Using our knowledge of insect gut physiology, we can also predict the effect on the insect of the formation of a toxic pore. We present a new model to explain the events that occur in the insect gut during toxin action.