苦瓜素类化合物的抗虫作用机制研究

苦瓜素类化合物（momordicines）是一类从苦瓜植株提取、保护苦瓜免受众多植食性昆虫侵害的重要抗虫物质。本项目采用传统的生物活性评价模型，测定苦瓜素类抗虫化合物对昆虫的触杀、胃毒、拒食、抑制生长发育、忌避产卵和抑制生殖力等活性，较全面地掌握苦瓜素类抗虫化合物对昆虫的作用方式。充分利用现代实验技术（如味觉感受器的电生理学测定法、昆虫主要酶活性测定法、蛋白质双向电泳技术和流氏细胞仪检测法），进一步地从组织学、生理生化及细胞分子水平上探讨苦瓜素类抗虫化合物对昆虫的活性和作用机制。苦瓜素类化合物的分子结构与现有的杀虫剂不同，对其作用机制的研究，不仅对深入理解苦瓜的抗虫机理具有直接意义，同时可为抗虫育种提供理论依据。对从植物体中挖掘与利用具有特有分子靶标的化合物，开发和研制低毒、高效、环境和谐的绿色农药有重要的指导作用。

苦瓜素类化合物是一类从苦瓜茎叶提取物中分离得到的重要抗虫物质。研究结果证明苦瓜素类化合物对昆虫具有显著地抑制生长发育和生殖力的作用，使其实验种群的增长受到明显控制。用含不同浓度苦瓜素Ⅰ的人工饲料饲喂亚洲玉米螟3龄幼虫3 d，幼虫的存活率明显降低，LC50为3.2 mg/g；对幼虫体重增长的抑制作用显著，在4.0 mg/g浓度下，第3d体重增长的抑制率为79.94%，且发育历期明显延长；苦瓜素Ⅰ能明显降低亚洲玉米螟雌成虫的产卵量，4.0 mg/g浓度的产卵抑制率高达73.55%。用含不同浓度苦瓜素Ⅱ的人工饲料饲喂亚洲玉米螟2龄幼虫和斜纹夜蛾3龄幼虫3 d，同样地，处理组幼虫体重增长被显著抑制，发育历期明显延长；雌成虫的产卵量明显下降。利用现代实验技术从生理生化及细胞水平上阐明了苦瓜素类化合物抑制昆虫生长发育和生殖力的作用机制。苦瓜素Ⅰ对亚洲玉米螟幼虫海藻糖酶、酚氧化酶、酸性磷酸酯酶和碱性磷酸酯酶活性均有明显的抑制作用。苦瓜皂苷-L处理后的亚洲玉米螟体内蜕皮激素（20E)滴度比对照明显降低。苦瓜素I和苦瓜素II对斜纹夜蛾卵巢细胞（SL-1）增殖有明显的抑制作用，苦瓜素I和苦瓜素II处理SL-1细胞48 h后，IC50分别为4.93和49.42 µg/mL，对照药剂印楝素A处理48h后为23.66 µg/mL, 表明苦瓜素I的细胞毒力高于苦瓜素II和印楝素A。通过倒置相差显微镜观察发现，苦瓜素I和苦瓜素II处理24 h可以导致SL-1细胞肿胀变圆、贴壁能力下降和细胞膜出泡，48h后，苦瓜素I导致大量细胞悬浮并出现空泡和胞质外泄现象。苦瓜素I和苦瓜素II处理SL-1细胞内PI荧光密度值分别增加至521.45和370.17，明显高于对照组荧光密度值135.04，表明细胞膜的完整性遭到明显破坏。流式细胞仪检测显示苦瓜素I和苦瓜素II阻滞SL-1细胞周期于G2/M期。结果证明了抑制细胞骨架功能、干扰细胞有丝分裂和破坏细胞核结构可能是苦瓜素I和苦瓜素II抑制SL-1细胞增殖的主要作用方式。首次从苦瓜叶提取物中分离得到了Charantin A和Charantin B新化合物。Charantin A和Charantin B对斜纹夜蛾卵巢细胞（SpLi-221）增殖均有明显的抑制作用，其对SpLi-221细胞的毒力均高于印楝素A。