麻疯树等三种植物对福寿螺的毒杀及麻疯树果皮的抑螺机理研究

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麻疯树(Jatropha carcas L.)是一种生物能源树种,且全株有毒。少量的半野生、大量的人工栽培种分布在四川。麻疯树果皮(也叫果壳)是加工生物质能源麻疯树种子油的剩余废弃物。南天竹(Nandina domestica Thunb.)是在中国长江流域城市中被广泛栽培的园林绿化植物,南天竹植株几乎无病虫。核桃(Juglans regia L.)果皮是指包裹在核桃坚果外的绿色果皮。大量的麻疯树果皮、南天竹叶及核桃果皮常作林业废弃物被丢弃,造成环境污染。南天竹果实是一种极易被获取的植物资源。福寿螺(Pomacea canaliculata)是一种具有严重危害性的入侵水生螺,以取食水稻幼苗为主,也是广州管圆线虫的宿主。因此,基于植物资源利用和林业废弃物再利用,本文以麻疯树果皮等提取物为研究对象,以杀螺剂实验室终筛方法结合模拟田间试验,筛选出适宜的抑螺植物材料;采用硅胶柱层析等方法分离纯化出抑螺活性纯化物SJMF,通过核磁共振等多种方法鉴定单体化合物;研究了SJFM对福寿螺肝脏生化因子、肝脏结构、解毒酶及其基因表达水平的影响,旨在为研究开发麻疯树果皮抑螺活性物质提供理论依据。主要的研究结果如下:1.麻疯树果皮是一种更优于南天竹果实和叶的抑螺植物资源。核桃果皮没有明显的抑螺效果。200 mg L-1麻疯树果皮二氯甲烷提取物不仅可有效浸杀福寿螺,还可以有效的抑制福寿螺取食水稻幼苗,且对水稻幼苗正常生长无明显影响。作为植物抑螺材料的南天竹果实的最佳采摘时间为落花后3-5个月。处于交配繁殖季节的福寿螺经过麻疯树果皮、南天竹果实和叶提取物处理后,未见产卵现象,可能这些提取物有抑制福寿螺产卵的作用。麻疯树果皮二氯甲烷提取物和南天竹果实乙醇索式提取物对蚜虫有触杀作用,南天竹叶乙醇索式提取物比南天竹果乙醇索式提取物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制效果好。2.在前人分离鉴定麻疯树果皮活性成分的基础上,本文从组分1和2中分离纯化出麻疯树果皮抑螺活性纯化物SJFM,并从中鉴定出3个单体化合物,即硬脂酸、油酸、正十六烷酸。此外,从组分4中鉴定出2个单体化合物:正二十七(碳)烷、和β-谷甾醇。3.麻疯树果皮抑螺活性纯化物SJFM对福寿螺的半致死浓度LC50(72 h)为111.619 mg L-1。在96 h处理后,89.30 mg L-1处理液浓度在使福寿螺肝脏糖原含量、蛋白质含量、Ch E活性、CYP450活性显著下降,且福寿螺肝脏细胞结构有明显的受损现象,如核膜间隙增大、破碎;内质网肿胀、扩张;线粒体肿胀、空泡化。可能是在处理液浓度和作用时间的共同影响下,福寿螺机体生理阈值达到上限,内质网等受损,打破了福寿螺的正常生理代谢,从而抑制了相关解毒酶的活性,解毒能力减弱,直至死亡。4.福寿螺肝脏CYP450酶含量均与CYP3A-like protein、CYP4P1 mRNA相对表达量正相关,且相关性显著(p<0.05),可能因为福寿螺肝脏CYP450酶含量变化受CYP3A-like protein和CYP4P1 mRNA的共同调控。5.SJFM浓度与CYP4P1 mRNA相对表达量呈负相关(r=-0.502),且相关性显著(p<0.05),表明SJFM浓度对福寿螺肝脏CYP4P1基因表达有明显的影响。推测CYP4P1 mRNA可能是SJFM作用于福寿螺肝脏的靶向基因。6.浸杀中后期,麻疯树抑螺纯化物SJFM的较高浓度处理液使福寿螺肝脏细胞结构有明显的受损现象,如核膜间隙增大、破碎;内质网肿胀、扩张;线粒体肿胀、空泡化。综上可知,麻疯树果皮(果壳)作为一种优于南天竹果实和叶的抑螺植物材料。分离纯化的麻疯树果皮抑螺纯化物SJFM在浸杀后期,不仅抑制了CYP4P1的基因表达、降低了福寿螺肝脏CYP450酶活性,同时SJFM浓度与CYP4P1 mRNA相对表达量负相关且相关性显著(p<0.05)。结果表明,麻疯树果皮抑螺活性物质SJFM可能通过抑制CYP4P1的基因表达,从而影响CYP450酶含量的合成,这可能是SJFM影响福寿螺CYP450酶活性的途径之一。揭示了CYP4P1可能是SJFM作用于福寿螺肝脏,进而影响CYP450酶活性的靶向基因,为进一步寻找麻疯树果皮活性成分作用于福寿螺肝脏解毒系统的靶基因筛选提供了支持。
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