一种含有藻胆蛋白的光敏杀虫剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种含有藻胆蛋白的光敏杀虫剂及其制备方法，本发明用蓝藻中提取的藻胆蛋白，利用其良好的光敏特性开发光敏杀虫剂,由0.25-1克碳水化合物，0.1-4mL乙酸乙酯，0.025-0.4克藻胆蛋白和95-99mL的水组成。该光敏杀虫剂用量小，使用方便，生产工艺简单，不需要特殊设备，成本低廉，对环境安全，对非靶标生物安全，害虫不易产生抗性；而且本发明光敏杀虫剂见效快，克服了有些大棚蔬菜因本身生长期很短、未能及时杀灭后期出现的虫害时就要采割的缺陷，为水华蓝藻的综合治理及资源利用开辟了新途径。

说明书

技术领域

本发明属于“绿色农药”新技术的研究，具体涉及一种含有藻胆蛋白的光敏杀虫剂及其制备方法。

背景技术

杀虫剂是防治病虫灾害、保证农业丰收的重要手段。由于化学杀虫剂本身所固有的诸多缺点以及人们的不合理使用，易引起人畜中毒，经较长时间使用后害虫会产生抗药性，导致害虫的再猖獗，还造成了严重的环境污染。

光活化杀虫剂是近几年发展起来的一种新型、高效、低毒农药，这类农药的特点是在生物环境中无所不在的自然因子--光和氧的作用下能极大地提高其毒杀害虫的效果，在环境中很快降解，不伤害其它非靶标生物。它具有传统杀虫剂无法比拟的优点，被人们冠以“绿色农药”的美称。

目前赤藓红 B 作为杀家蝇幼虫的光敏剂已在美国环保局获准登记 ,实现了商品化。对服食赤藓红 B (500-2000mg/mL) 的实蝇光照 6h后,死亡率随着给药剂量的增加和光照时间的延长而增加。

   尽管许多染料有很强的杀虫活性,但是它们对脊椎动物的毒性却不尽如人意。一种家蝇田间收集品系在摄食浓度增加、光接触5小时选择压力下,代后抗性呈现48倍。因此，天然产物来源的光敏剂研制越来越受到人们的关注。

近年来，四吡咯化合物的光敏性质逐渐受到人们的关注,这类天然化合物具备光敏剂的优良特性：它们在紫外和可见光区的所有波长都有吸收；能够产生高量子产率的长寿命的三重激发态，因此光敏效率很高；在无光照的条件下没有光毒性，在光照条件下迅速降解且降解产物对生物体无毒，降低了环境持久污染的风险。

藻胆蛋白是藻类中捕光色素蛋白的总称，主要包括藻红蛋白、藻红蓝蛋白、藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白4种，为红藻和蓝藻特有。藻胆蛋白主要依靠四吡咯结构的色基（藻胆素）而发出荧光，是一种荧光发射强烈的高效荧光物质。它还可作为食品或化妆品的色素、示踪剂、抗氧化剂、光合作用机理和进化研究、免疫增强剂等。尤其值得关注的是，藻胆蛋白还是一种有效的光敏剂，在受光照射后产生活性氧等自由基，每2-3个自由基可杀伤1个细胞。藻胆蛋白作为光敏杀虫剂尚未见报道，由于其安全性高，对环境无副作用，其作为“绿色农药”及研发意义重大。

蓝藻是引起水华的优势藻，我国是受这类水华影响最大的国家之一，巢湖、太湖、滇池等大型湖泊及各种池塘，在夏秋季都会发生严重的水华，每年可长达7-8个月。蓝藻中藻胆蛋白含量可达细胞干重的10%～20%，收集蓝藻，将提取的藻胆蛋白用作光敏剂杀虫不仅能减少蓝藻生物量、降低内源水体中氮、磷营养水平并能加快水体生态恢复，而且能克服有机杀虫剂带来的环境问题和害虫耐药性问题，可谓一举两得。

发明内容

为了缓解现有技术的不足和缺陷，本发明的目的是提供一种低毒、环保、高效的含有藻胆蛋白的光敏杀虫剂及其制备方法，本发明用量小，使用方便，生产工艺简单，成本低廉，而且该产品对环境安全，对非靶标生物安全，害虫不易产生抗性。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：

（1）藻胆蛋白的提取

藻胆蛋白生产沿用已经公开的实验室方法，即收集蓝藻晾干，通过采用PBS抽提、硫酸铵分级沉淀、冷冻干燥等提取纯化方法从蓝藻中提取藻胆蛋白，此处所用的蓝藻可以是水华蓝藻、螺旋藻中的任意一种。

（2）光敏杀虫剂的配制

室温下，将8-12mL的水加入容器中，加0.25-1g碳水化合物，混匀后加0.1-4 mL的乙酸乙酯，密封摇匀，加入0.025-0.4g藻胆蛋白，最后加水至100mL混匀，避光保存。

含有藻胆蛋白的光敏杀虫剂，其特征在于：所述的碳水化合物可以为蛋白质。

光敏杀虫剂对线虫的防治效果：

实验分为光照组和避光组，前一日18:00用上述所配的光敏杀虫剂喷洒被线虫寄生的植物的根，次日11：00将光照组置于自然光下照射，照射剂量达44J/cm²，计算光照后及光照后24小时的死亡率，实验重复两次；

光敏杀虫剂对果蝇的防治效果：

实验分光照组与避光组，将上述所配的光敏杀虫剂，用喷雾法喷到苹果上，将苹果放入养有果蝇的笼子里，黑布遮盖让果蝇在室温下自由取食24h。次日11时，将光照组黑布取下，把笼子放在自然光下照射，照射剂量为58 J/cm²。每隔24h观察果蝇死亡情况，计算光照后48小时果蝇的死亡率，实验重复两次。

本发明光敏杀虫剂可用于温室大棚作物上害虫的防治，具体实施方法为：将光敏杀虫剂采用喷雾法在晚间直接施药到蔬菜或其他植物组织上，次日光接触的照射剂量不小于40 J/cm²，24h或48h后观察施药效果；一般来说，应选择至少连续3天晴天且阳光充足的天气条件施药，每周施药2-3次，一周后评估光敏杀虫效果。

本发明的有益效果：

本发明所用的藻胆蛋白是从蓝藻中提取的藻胆蛋白，藻胆蛋白只能在生物体受光照的作用下才对生物体产生破坏作用，因此它的使用不会破坏环境，该光敏杀虫剂成分都是可溶性的，便于包装和运输，使用前溶于水即可形成真溶液，不沉淀；见效快，克服了有些大棚蔬菜因本身生长期很短、未能及时杀灭后期出现的虫害时就要采割的缺陷；用量小，所用藻胆蛋白浓度为μg/ml，使用方便，生产工艺简单，不需要特殊设备，一般农药企业均可加工，成本低廉；而且该产品对环境安全，对非靶标生物安全，害虫不易产生抗性。

对于线虫,在光照剂量为44 J/cm²,50μg/ml-250μg/ml浓度范围的藻胆蛋白表现出显著的光活化毒性，光照后对线虫的杀伤率大于80%，24h后线虫死亡率达100%。

对于果蝇,光照剂量为58J/cm²情况下，此剂量对于250μg/ml-750μg/ml浓度的藻胆蛋白光动力作用均极其显著。48小时后果蝇致死率达75%以上。最佳施药浓度为750μg/ml，此浓度下果蝇的存活率仅为13%。藻胆蛋白对果蝇致死剂量为4000μg/ml。

附图说明：

图1为线虫的防治效果统计图。

图2为果蝇的防治效果统计图。

具体实施方式

实施例1：含有藻胆蛋白的光敏杀虫剂，其组成原料的含量为：碳水化合物0.25-1g，乙酸乙酯0.1-4 mL，藻胆蛋白0.025-0.4g和水95-99 mL。

含有藻胆蛋白的光敏杀虫剂的制备方法, 室温下，将8-12mL的水加入容器中，加0.25-1g碳水化合物，混匀后加0.1-4 mL的乙酸乙酯，密封摇匀，加入0.025-0.4g藻胆蛋白，最后加水至100mL混匀，避光保存。

实施例2：1克蛋白胨，0.1ml乙酸乙酯，25mg藻胆蛋白，余量为水，配成100ml溶液，搅拌均匀，避光保存。

    实施例3：0.5克蛋白胨，0.1ml乙酸乙酯，50mg藻胆蛋白，余量为水，配成100ml溶液，搅拌均匀，避光保存。

    实施例4：0.25克蛋白胨，0.1ml乙酸乙酯，75mg藻胆蛋白，余量为水，配成100ml溶液，搅拌均匀，避光保存。

实施例5：1克葡萄糖，4ml乙酸乙酯，25mg藻胆蛋白，余量为水，配成100ml溶液，搅拌均匀，避光保存。

实施例6：0.9克葡萄糖，4ml乙酸乙酯，50mg藻胆蛋白，余量为水，配成100ml溶液，搅拌均匀，避光保存。

实施例7：0.6克葡萄糖，4ml乙酸乙酯，75mg藻胆蛋白，余量为水，配成100ml溶液，搅拌均匀，避光保存。

实施例8：0.3克葡萄糖， 4ml乙酸乙酯，400mg藻胆蛋白，余量为水，配成100ml溶液，搅拌均匀，避光保存。

实施例9：线虫防治效果实验

实验分光照组与避光组，以实施例2、实施例3、实施例4所制得的光敏杀虫剂为样品，前一日18:00用上述所配的光敏杀虫剂喷洒被线虫寄生的植物的根，次日11：00将光照组置于自然光下照射，照射剂量达44J/cm²，计数，计算光照后及光照后24小时的死亡率，对照组中不加藻胆蛋白，其余成分和实验组完全一致。实验重复两次，图1 线虫的防治效果统计图。

实施例9：果蝇防治效果实验

实验分光照组与避光组，以实施例5、实施例6、实施例7、实施例8所制得的光敏杀虫剂为样品，将上述所配的光敏杀虫剂，用喷雾法喷到苹果片上，将苹果片放入养有果蝇的笼子里，每个笼子里30只果蝇，黑布遮盖让果蝇在室温下自由取食24h，次日11时，将光照组黑布取下，把笼子放在自然光下照射，照射剂量为58 J/cm²。每隔24h观察果蝇死亡情况，计算光照后48小时果蝇的死亡率，对照组中不加藻胆蛋白，其余成分和实验组完全一致，实验重复两次，图2为果蝇的防治效果统计图。