轮藻植物驱蚊灭蚊活性研究及产品研发

摘要

轮藻是一种大型沉水植物，其分布遍及全球。我国是轮藻植物的主要产地之一，在各种淡水及半咸水中都能见到，分布十分广泛，现记有5属，152种，39变种。目前对于轮藻的研究，仅局限于形态、生理和多样性等方面，而对轮藻利用方面的研究很少，而根据有关研究，轮藻在杀虫、农业、医药等方面都具有一定的应用价值。在植物源杀虫剂兴起的今天，轮藻在杀虫方面的应用值得关注。但在以往对轮藻杀虫方面的研究过程中，关于轮藻中是否存在对蚊幼起杀灭作用的物质一直存在争议。
　　本文通过轮藻对淡色库蚊幼虫的杀灭作用和对成蚊的驱避主用来研究轮藻与蚊虫的关系，以确定其是否含有对蚊虫起杀灭驱避作用的物质，进一步探讨其活性物质的组成，并研究相关的轮藻产品，为开发应用轮藻资源提供依据。
　　首先调查了山西省的轮藻资源。山西省地处北半球温带地区，地貌为被黄土广泛覆盖的山地和高原，大部地区海拔在1000m以上，气候类型属于温带大陆性季风气候，省内水域资源丰富，大小河流约1000余条，湖泊、水库数量多达930多个，泉水257处，这就为轮藻的生长提供了广阔的自然环境，使轮藻在山西省的分布十分广泛，现已发现有4属，22种，8变种。在采集过程中，发现了山西省新记录的轮藻属植物3种，它们是不连续轮藻Chara inconnexa，卡尔文轮藻C.calveraensis和尖刺轮藻C.aculeolata。山西省轮藻植物的分布特点是生境多样，群落常由多种混生组成;丽藻种类少，轮藻种类多;普生种和温带种较多，特有种较少;几个大盆地中的分布较为集中。通过实验室模拟自然环境培养发现，轮藻培养简单易行，而推算可知，一个150m2的湖泊中轮藻的月增长量可达0.1t，实际环境中轮藻的生长量要远大于此，所以，自然环境中轮藻资源可谓十分丰富，其资源亟待开发利用。
　　通过山西省6种轮藻乙醇提取物对蚊幼的杀灭作用研究轮藻中是否存在灭幼的活性物质。结果显示轮藻中存在对蚊幼起致死作用的物质，但这种致死作用在不同的种间表现是有差异性的，同时这种致死作用会随着蚊幼龄期的增加而减弱。在所选用的6种轮藻中，只有不连续轮藻对蚊幼表现了明显的致死作用，其提取液的半致死浓度(LC50)为608.29mg· l-1。
　　进一步通过正交实验研究了影响不连续轮藻提取物灭幼活性的4个因素。它们的影响大小为提取温度＞存放时间＞固液比＞提取时间，其中提取温度的影响最为显著。最佳提取条件为提取温度60℃，存放15d，固液比为1∶20，提取时间为12h。
　　通过定性实验、TLC实验、硅胶柱分离和灭幼实验，确定了从不连续轮藻乙醇提取物中分出的组分3和组分6具有较好的灭幼效果。而对不连续轮藻、番泻叶和大黄的蒽醌提取物对蚊幼的杀灭作用比较显示，不连续轮藻和番泻叶的蒽醌提取物表现出较强的灭幼活性。再通过HPLC分析可知，不连续轮藻中起灭幼作用的主要物质之一为番泻苷B。
　　同时通过对轮藻挥发性气体的分析和对蚊虫的驱避实验研究其与蚊虫的关系，发现其含有起驱避昆虫作用的化合物，如α-蒎烯和苯并噻唑，且含有能起驱避昆虫作用的化合物的不连续轮藻和普生轮藻在实验中都表现出了较强的产卵驱避作用，而不含此类化合物的钝节拟丽藻在实验中没有表现出产卵驱避作用，说明这些物质是轮藻对昆虫具有驱避影响的原因。此外，还发现轮藻对苯系物具有较为牢固的吸附作用，但这种吸附作用同样存在种间差异，轮藻属植物如不连续轮藻和普生轮藻对苯系物有更牢固的吸附作用。
　　最后根据不连续轮藻的驱蚊灭蚊活性，研制出了相关的产品——轮藻盘式蚊香和轮藻驱蚊抑菌香皂。并根据国标检测方法，对产品的功效进行了检测。结果显示轮藻盘式蚊香对淡色库蚊有较好的驱避效果，在7.1 min可以击倒半数的供测蚊虫，产品达到国家B级标准。而轮藻香皂不仅有抑菌作用还有驱蚊效果，其抑菌率达到98％以上，尤其是对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌有非常明显的抑制效果;有效驱蚊时间超过1.5 h。
　　总之，通过本研究，确定了轮藻对蚊虫的杀灭和驱避作用，且这种作用存在种间差异，而且通过实验确定了起杀灭和驱避作用的活性成分分别为番泻苷B、α-蒎烯和苯并噻唑等物质。根据结果研制的产品具有一定的实用价值和应用前景，为轮藻资源的开发利用提供理论依据。

目录

摘要

第一章 引言

1．1 植物源杀蚊剂的研究进展

1．1．1 灭蚊幼植物的主要类群

1．1．2 灭蚊幼植物的有效成分

1．1．3 我国灭蚊幼植物资源的研究现状

1．2 植物活性成分研究方法

1．2．1 提取

1．2．2 分离

1．3 轮藻植物应用的研究进展

1．3．1 杀虫方面

1．3．2 农业方面

1．3．3 医药方面

1．3．4 其他方面

1．4 本文的研究目标、研究内容和创新之处

第二章 山西省的轮藻植物资源

2．1 研究区域

2．1．1 山西省的自然地理概况

2．1．2 山西省轮藻的采集范围

2．2 山西省的轮藻门植物种类

2．2．1 丽藻属 Nitella Agardh

2．2．2 鸟巢藻属 Tolypella Leonhardi

2．2．3 拟丽藻属 Nitellopsis Hy

2．2．4 轮藻属 Chara Vallant ex Linneaus em．Agardh，Leonhardi et Braun

2．3 山西省轮藻植物的分布特点

2．3．1 生境多样，适应性广

2．3．2 群落常由多种混生组成

2．3．3 丽藻种类少，轮藻种类多

2．3．4 普生种和温带种较多，特有种较少

2．3．5 几个大盆地中的分布较为集中

2．4 轮藻的实验室培养

2．4．1 材料方法

2．4．2 实验结果

2．4．3 讨论

第三章 轮藻提取液对蚊幼杀灭作用的研究

3．1 材料和方法

3．1．1 材料

3．1．2 方法

3．2 结果与分析

3．2．1 不同轮藻提取液对蚊幼的致死效果

3．2．2 活体轮藻对蚊幼的杀灭效果

3．2．3 轮藻提取液对不同龄期淡色库蚊幼虫的杀灭作用

3．2．4 轮藻提取液对蚊幼半致死剂量(LC50)的测试结果

3．2．5 不连续轮藻提取条件的正交实验结果

3．2．6 轮藻提取物化学成分预实验结果

3．2．7 轮藻提取液薄层层析结果

3．2．8 不连续轮藻提取液的柱分离及各组分的灭幼实验结果

3．2．9 不连续轮藻中蒽醌类物质的分离及灭幼实验结果

3．2．10 灭幼组分的HPLC定性分析结果

3．3 讨论

3．3．1 轮藻对蚊幼的杀灭作用

3．3．2 不连续轮藻提取条件的优化分析

3．3．3 不连续轮藻中有效成分分析

第四章 轮藻对蚊虫产卵的驱避作用及挥发性成分分析

4．1 研究材料与方法

4．1．1 供试材料

4．1．2 分析仪器

4．1．3 实验方法

4．1．4 数据分析方法

4．2 研究结果与分析

4．2．1 轮藻挥发性气体对蚊虫的产卵驱避效果

4．2．2 轮藻挥发性气体分析结果

4．3 讨论

第五章 轮藻产品的开发及产品检验

5．1 轮藻盘式蚊香的研制及产品检验

5．1．1 材料和方法

5．1．2 结果

5．1．3 讨论

5．2 轮藻驱蚊抑菌香皂的研制及产品检验

5．2．1 材料和方法

5．2．2 检测结果

5．2．3 讨论

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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