【毕业学位论文】（Word原稿）紫茎泽兰化学防除和化学成分初步研究农药生物学硕士论文

I 密级 论文编号 中国农业科学院 学位论文 紫茎泽兰化学防 除 和 化学成分初步研究 要 茎泽兰 (为世界性的恶性杂草， 约在上世纪 50 年代传入我国云南省西部，其后迅速传播 蔓延 并给我国造成严重的经济损失， 已经引起了 社会各界 的广泛关注。目前对紫茎泽兰的研究工作主要集中在防 除 和利用等方面。本文从紫 茎泽兰的化学防除和化学成分利用的角度，做了如下工作：（ 1）紫茎泽兰的除草剂化学防除试验。（ 2）紫茎泽兰 脂溶性 成分的分离、鉴定。（ 3） 提取 紫茎泽兰中绿原酸的工艺研究。（ 4）研究 不同采集时间、不同产地 以 及 紫茎泽兰 不同部位 挥发油化学成分的变化及挥发油抑菌试验。主要结果如下： 1、 紫茎泽兰 化学防除选用常规喷雾 法 和涂抹法，常规喷雾法选用的药剂为 列除草剂 （由陶氏益农公司提供） ，药剂代号为 验结果表明：药剂代号为 除草剂对紫茎泽兰 有良好 防 除 效果 ； 涂抹法选用的药剂为 70嘧磺隆 24氨氯吡啶酸 验结果表明： 涂抹紫茎泽兰顶端 对紫茎泽兰的防除效果 较好 。 2、从 显示生物活性的 紫茎泽兰叶 /茎 中 用 石油醚和氯仿提取分离得到对羟基苯 甲 酸 甲 酯、正三十烷和豆甾醇 3 个化合物，其中前二者在紫茎泽兰中首次发现。 3、用正交试验 法 比较 了三种溶剂即水、乙醇 与 乙酸乙酯对 紫茎泽兰叶 /茎中绿原酸 提取的差异 ， 试验结果表明： 用乙醇提取效果最好，其最优提取工艺参数为： 乙醇 的浓度为 40，乙醇为 3，料液质量比为 1:10， 浸提 时间 为 4h，温度 为 80 。 4、 采用了 索氏提取器与水蒸 气 蒸馏法 两种方法对采于不同时间、不同产地的紫茎泽兰挥发性成分进行了提取，比较了两种方法的得油率、化学组成及其相对含量；采用 用技术对其中的挥发性成分进行了分析。 结果表明：同一种植物挥发性成分的组成及相对含量因提取方法不同而具有明显的差异 ， 不同采集时间、不同产地及不同植物器官的化学组分及相对含量具有明显差异 ； 用 紫茎泽兰挥发油对 4 种供试真菌（尖孢镰刀菌、番茄灰霉菌、球座尾孢菌和小麦赤霉菌） 做抑菌试验，试验结果表明：紫茎泽兰挥发油 在浓度为 3000mg/，对 4 种真菌病原菌的抑制率均大于 60%，其中对番茄灰霉菌抑制作用最强，抑制率达 80%。 关键词 紫茎泽兰 化学防 除 脂溶性成分 绿原酸提取 挥发油提取 抑菌试验 950. it in In on of on (1) (2) of (3) on of (4) on at as 1. C) to by 0% P (4% S to by 70% P 4% S 2. We by R, 3. We is of as of 0%, pH of , :10, h，0 4. of at We of of of to of in in We of 0% at 000 mg0%. of of 录 第一章 文献综述 . 1 茎泽兰的生物学特性、分布和危害 . 1 茎泽兰的防治措施 . 1 工机械防除 . 2 学防除 . 2 物防除 . 2 代控制 . 3 茎泽兰的利用 . 3 茎泽兰化学成分研究进展 . 4 半萜类化合物 . 4 体、三萜类化合物 . 5 酮类化合物 . 6 丙素酚类化合物 . 7 茎泽兰中的活性物质 . 8 第二章 紫茎泽兰化学防除研究 . 10 料与方法 . 10 试药剂 . 10 验设备 . 10 验内容和设计 . 10 查内容和方法 . 11 验结果 . 11 论 . 14 第三章 紫茎泽兰脂溶性成分分离、鉴定 . 15 料与方法 . 15 试植物 . 15 验试剂 . 15 验显色剂 . 15 验仪器 . 15 取与分离 . 16 验结果 . 20 鉴定 . 21 鉴定 . 26 鉴定 . 26 第四章 绿原酸提取工艺研究 . 34 料与方法 . 34 验材料 . 34 验仪器和试剂 . 34 谱条件 . 34 提取法 . 34 醇提取法 . 35 酸乙酯提取法 . 35 孔树脂法 . 36 验结果 . 36 V 提取法试验结果 . 36 醇提取法试验结果 . 36 酸乙酯提取法试验结果 . 37 孔树脂法试验结果 . 37 论 . 37 第五章 紫茎泽兰挥发性成分及抑菌活性研究 . 45 料与方法 . 45 验材料和仪器 . 45 验方法 . 45 验结果 . 46 种 提取方法的比较 . 46 同产地、不同采收时间及不同器官紫茎泽兰挥发油得油率比较 . 47 析结果 . 47 论 . 55 第六章 总结 . 57 参考文献 . 58 致 谢 . 61 作 者 简 历 . 62 中国农业科学院 硕 士学位论文 第一章文献综述 1 第一章 文献综述 茎泽兰的生物学特性、分布和危害 紫茎泽兰 (别名腺泽兰，又 名 解放草、破坏草、黑草、黑劲草、臭草、飞机草、霸王草、败马草等，系菊科泽兰属丛生型半灌木多年生草本植物，紫茎泽兰植株高 1右，最高可达 3m 左右，无主根，须根发达，茎及叶柄呈紫色，故名 紫茎泽兰。孕蕾时间多从 11 月下旬开始， 12 月下旬现蕾， 2 月中、下旬始花 （中科院植物所， 1983） 。 紫茎泽兰原产于 中美洲墨西哥、 牙买加一带， 1865 年作为观赏植物引种到夏威夷群岛，1875 年引种到澳大利亚，随后在新西兰、泰国、缅甸、越南等地蔓延成片并泛滥成灾 （王银朝等， 2005） 。 现已广泛分布到世界除南极洲外各大洲的 30 多个国家和地区。 紫茎泽兰约在上世纪 50 年代初从中缅、中越边境传人云南西部， 70 年代开始在我国酿成草害 （刘文耀等， 1988） ，经过半个世 纪 传播 ，分布范围已达云南、贵州、广西、四川、西藏等省区 ，并仍以每年 60速度，由西南向北、向东 扩散 （强胜， 1998） ，目前仅四川凉山州危害面积就达 67 万 上，云南省 16 个各地（州）市的 99 个县均有分布 （秦昌文， 2003） 。 紫茎泽兰繁殖能力强，能同时进行有性繁殖和无性繁殖 （项业勋， 2003） ，结实量很 大 ，每株可结种子 3粒，多的可达 10 万粒，瘦果细小（ 4 10（ 1975） ，顶端具冠毛，可以随风四处飘扬和散落 （刘伦辉等， 1989） ，一旦入侵，可很快形成单种优势群落，抢占农作物、牧草以及其它草本植物的生长空间 ，排斥其它植物的生长 （刘文耀等，1988） ，给农、林、牧业生产带来极大的危害。生态环境受到严重的破坏，生物多样性丧失。根据测定，天然草地被紫茎泽兰入侵三年后牧草基本消失，而失去放牧的价值。紫茎泽兰入侵果园、桑园、甘蔗地、香蕉园等经济作物生长地后，导致土壤肥力严重下降，土质严重退化 （赵国晶 等 ， 1989） 。 紫茎泽兰带纤毛的种子和花粉会引起马属动物的哮喘病，严重者会引起肺部组织坏死和动物死亡；种子带刺的冠毛飞 入 人畜的眼中可能损伤角膜，严重时能引起失明；用紫茎泽兰茎、叶垫圈或下田沤肥，会引起牲畜烂蹄病和人的手脚皮 肤发炎，所以又有人称它为 “烂脚草 ”；牲畜误食紫茎泽兰后，轻则引起腹泻、脱毛、走路摇晃，重则致使母畜流产，甚至四肢痉挛，最后死亡 （ 王银朝等， 2005） 。 茎泽兰的防治措施 目前对紫茎泽兰的防治，主要采用人工防治、化学防治、生物防治 、替代控制 以及将这些方法结合起来的综合治理措施。 中国农业科学院 硕 士学位论文 第一章文献综述 2 工机械防除 利用每年 2 3 月份或者 10 月份的农闲期，人工拔除，或使用装有旋转式刀具的轮式或履带式拖拉机割除 （夏忠敏等， 2002） ，以减少紫茎泽兰植株的数量。如兴义市贵州醇酒厂、安顺黄果树风景区、贵阳市等地均采用过 该措施防治紫茎泽兰。由于紫茎泽兰繁殖能力强，除了通过种子传播外，其根、茎都能进行无性繁殖，加之紫茎泽兰生境复杂，对于已经大面积发生危害的地区，机械防除受到很 大限制，而人工防治劳动强度大、效率低，很难彻底清除，亦很难大 面积 推广，但可起到宣传的作用。人工机械防 除 适宜于 紫茎泽兰 刚刚传 入 ，还没有大面积扩散、蔓延的 地区 。 学防除 化学防除是 控制紫茎泽兰 有效 方法之一，选择高效、低毒、低残留、对人畜安全的化学除草剂，在紫茎泽兰生长旺盛时期喷雾进行防除。化学防除具有见效快、使用方便、易于大面积推广应用等优点。化 学防除在控制紫茎泽兰过程中取得了一定的成效。贵州省黔西南州农业局，从 2003 年开始 用 2,4盐水剂在兴义市 防除紫茎泽兰 ,并取得了 一定效果。近年研究已经明确磺酰脲类除草剂嘧磺隆、吡啶类除草剂毒莠定和草甘膦均为防 除 紫茎泽兰有效药剂，在每年夏、秋季 采用这些药剂防除，其效果可达到 90%以上 （ 曹坳程 ， 2005） ，由于这些药剂具有良好的内吸传导性能，叶面吸收后，能快速传导到根部，从而使整株紫茎泽兰死亡。但是这种方法也有缺点，药剂用量使用 不合理 会使临近作物产生药害，易造成环境污染，而且 常规喷雾 用 水 量大、成本高，易使紫 茎泽兰产生抗药性，药效受天气影响较大。 物 防除 目前，国际上公认并广泛利用的紫茎泽兰天敌有 3 种：泽兰实蝇 (旋皮天牛 (某些真菌。 泽兰实蝇对寄主具有极强的专一性，双翅目，实蝇科，具有专一性寄生特点，卵产在紫茎泽兰生长点上，幼虫长大后形成虫瘿，阻碍紫茎泽兰生长，对紫茎泽兰有一定抑制效果 （ 杨光礼 等， 1993） 。目前我国紫茎泽兰重要发生地都能找到这种寄生蝇，被寄生的紫茎泽兰成株的有性繁殖力降低，但这种抑制主 要限制在个体水平 （ 郑征 等， 1989） ，并不能从种群水平遏制紫茎泽兰的扩散。旋皮天牛在紫茎泽兰根茎部钻孔取食，造成紫茎泽兰机械损伤而致全株死亡 （ 张无敌 ， 1996） 。 对于紫茎泽兰已经大面积发生的地区， 短期内 防治效果不显著。 泽兰尾孢菌 (飞机草链格孢菌 (飞机草绒孢菌、叶斑真菌等可以引起紫茎泽兰叶斑病，使植株的生长受阻 （ 万佐玺 等， 2001） 。 有 研究表明，链格孢菌的代谢毒素在 50mg/度以下就可以引起紫茎泽兰严重的病害 （ 强盛等， 2001） 。 中国农业科学院 硕 士学位论文 第一章文献综述 3 代控制 利用一些生长快、竞争性强的一种或多种植物生长来抑制紫茎泽兰的生长。在开花期前清除紫茎泽兰，然后立即种植速生树种和优质牧草，抑制紫茎泽兰的再生长。可供选用的速生树种有直杆桉、兰桉、台湾相思、新银合欢等。优质牧草有皇竹草 （ 唐川江 等， 2003） 、白三叶、雀稗、杂交狼尾草、百喜草、黑麦草、紫花苜蓿、王草 （ 葛盛军 等， 2003） 等，这些牧草都具有产量高、质量好、经济价值高等优点。但引进的替代植物在失去控制后会不会引发新一轮生态安全问题，值得关注与研究。 上述几种防治紫茎泽兰的方法都有一 定的局限性，均不完善，只能因地域环境和时间选用。将人工、化学、生物等单项防治技术有机地结合起来，发挥各自优势、弥补不足，达到综合防治紫茎泽兰的目的。 茎泽兰的利用 紫茎泽兰强大的繁殖能力和旺盛的生命力，而 且 种群总量巨大，使各种防治办法都难以奏效 。达平馥 2003 年报道，仅云南境一省的 26 万 土地上紫茎泽兰的资源贮藏量达1200 万 t（ 达平馥 等， 2003） ，并且在不断地快速增长。因此在开发和利用角度方面，人们又做了很多尝试。 1999 年云南省林业勘察设计院对紫茎泽兰高压微粒板项目进行研制攻关， 2000 年生产出首批紫茎泽兰高压微粒板，并通过云南省产品质量监督检验，质量达标合格。同年，云南华坪电力股份有限公司紫茎泽兰高压微粒板厂成立。 2002 年，紫茎泽兰高压微粒板生产线正式投产，产品性能达到国家 4897准一等品，研究成果已申报专利 （ 杨正东 ，2002） 。 云南大理巍山的民间手工 艺者，凭借传统的扎染工艺，对紫茎泽兰汁染黄色布料进行了尝试， 染出来的 布料 颜色鲜艳明亮、不易褪色。于是大理的扎染厂开始大量收购紫茎泽兰，如今每年要消耗数万吨紫茎泽兰，也给农民带来一笔不小的收益 （朱建良， 2003） 。 用微 生物处理紫茎泽兰原料，能保证各代产气中甲烷含量相对稳定，均在 间，无中毒现象，产得标准状态下纯甲烷的量约为 水牛粪的产气潜力高约3 倍 （ 江蕴华 ， 1986） 。 将紫茎泽兰脱毒，采用 好氧 微生物发酵后，作为猪的喂养饲料，若利用云南省的紫茎泽兰资源 1%，则每年增加饲料资源 20 万 t（张无敌， 1990） 。 紫茎泽兰的香气由 辛甜香、凉气、药草香、花香、甜香及萜气组成，初步表明紫茎泽兰是 有 利用价值的香料原料 （ 丁靖垲 等， 1991） 。用八孢裂殖酵母、热带假丝酵母和异常罕逊酵母发酵紫茎泽 兰，可产生木糖醇 （ 杨永红 等， 1999） 。 利用紫茎泽兰作为食用菌培养料，栽培出了平菇、凤尾菇、木耳、猴头等七种食用菌，经百人食用，均无不良反应 （ 冯颖 等， 1991） 。 中国农业科学院 硕 士学位论文 第一章文献综述 4 茎泽兰化学成分研究进展 目前有关紫茎泽兰化学成分的报道 很多 26从紫茎泽兰的茎枝、叶和花序的脂溶性提取物中共分离鉴定出 49 种化合物，主要结构类型有倍半萜类、甾体和三萜类、黄酮类、苯丙素酚类等。此外还分离到其它结构类型的化合物如：正二十八烷酸、正三十二烷、丁二酸酐、正三十二醇、异二十六烷、二十六酸。但这些结构的生物活性研究较少。 具体如下： 半萜类化合物 (1)23,4,10,11 (2)910,11泽兰酮 (3)91210,11 杜松烷 泽兰酮 (4)、 (5)9泽兰酮 (6)9泽兰酮 (7)7103,711（ 2. 10 （紫茎泽兰素乙） 十一 0)6（紫茎泽兰素甲） )9泽兰酮 (9)910泽兰酮 (10) 紫茎泽兰内酯 （乙酰紫茎泽兰素乙） c 士学位论文 第一章文献综述 5 (11)丁香烯 ( (12) (13)杜鹃烯（ ） 4)没药烯 ( (15) (16) 克拉维醇 体、三萜类化合物 (17) (18) 豆甾醇 H (19)蒲公英甾醇棕榈酸酯 (20)蒲公英甾醇乙酸酯 C H 3 ( C H 2 ) 1 4 C O 3 C O 士学位论文 第一章文献综述 6 (21)蒲公英甾醇 (22)3,5雄甾 16, 171茎泽兰素 A） H (23)表木栓醇 (24) H c (25) (26)羽扇醇 H 酮类化合物 (27) 67 (28) 槲皮万寿菊素 L H 3 C C H H 3O G L c 士学位论文 第一章文献综述 7 (29)槲皮万寿菊 (30)67OG O H O H OG l c O O (31)6 (32)3,5,46,7 C C O O H 3 C C 丙素酚类化合物 (33) 3-(2 (34)邻羟基桂皮酸 (35)阿魏酸 O G L O C O O O C (36) 咖啡酸 (37) 伞形花内酯（ 7 (38 )丁香酚 C O O O 士学位论文 第一章文献综述 8 (39) 256 (40) 绿原酸（ 苯骈呋喃乙酯 O C O 2 H