靶向控制埃及伊蚊和致倦库蚊的环保型生物活性物质:夜花精油及其衍生物的杀虫机制与非靶标安全性研究

【字体: 时间:2025年06月03日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为解决化学杀虫剂抗性加剧和生态毒性问题,印度与韩国联合团队从夜花(Nyctanthes arbor-tristis)精油中分离出3-(Imidazol-1-yl) propylamine(3-Im-1-yl)和chrysanthemic acid(Ca),证实其在2.5 mg/L浓度下对蚊幼虫致死率达75%以上,并通过抑制α/β-羧酸酯酶(α-/β-carboxylesterase)和激活谷胱甘肽S-转移酶(GST)、细胞色素P450(CYP450)通路实现靶向杀灭,对天敌蚊Toxorhynchites splendens毒性显著低于传统杀虫剂Temephos,为绿色蚊媒防控提供新策略。

  

随着全球气候变化和城市化进程,埃及伊蚊(Ae. aegypti)和致倦库蚊(Cx. quinquefasciatus)传播的登革热、寨卡病毒等疾病每年造成数亿人感染。传统化学杀虫剂如拟除虫菊酯(pyrethroids)和有机磷类(organophosphates)虽能快速灭蚊,但长期使用导致抗药性增强,且对生态环境和天敌生物如巨蚊(Tx. splendens)产生严重危害。面对这一公共卫生挑战,印度圣彼得高等教育与研究学院、韩国全南大学等机构的研究团队将目光转向植物源活性物质,从传统药用植物夜花(Nyctanthes arbor-tristis)中发掘既高效又环保的替代方案,相关成果发表在《Scientific Reports》上。

研究团队采用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)鉴定了夜花精油(Na-Eo)的39种成分,重点分析了占比33.7%的3-(Imidazol-1-yl) propylamine(3-Im-1-yl)和21.9%的chrysanthemic acid(Ca)。通过WHO标准幼虫毒性实验评估不同发育阶段蚊虫的死亡率,结合酶活性检测和肠道组织病理学观察揭示作用机制,并系统评价了对天敌生物的生态安全性。

植物化学成分分析
GC-MS分析显示Na-Eo中3-Im-1-yl和Ca为主要活性成分,其分子结构中的咪唑环和菊酸基团可能通过神经毒性发挥作用。

幼虫毒杀效果
Na-Eo在250 mg/L浓度下对埃及伊蚊2龄幼虫致死率达96.5%,致倦库蚊达97.5%;两种单体化合物在2.5 mg/L时致死率均超过75%。Probit分析显示Ca对致倦库蚊2龄幼虫的LC50低至0.001 log mg/L,显著优于传统杀虫剂。

酶活性调控
处理组幼虫中α-/β-carboxylesterase活性降低50%以上,而解毒酶GST和CYP450活性提升30%-40%,表明Na-Eo通过双重机制破坏蚊虫代谢平衡。

驱避作用
210分钟时250 mg/L Na-Eo对埃及伊蚊的驱避率达75.13%,两种单体也展现剂量依赖性驱避效果。

中肠组织损伤
组织切片显示处理组幼虫出现肠腔(GL)破裂、围食膜(pM)解体和上皮细胞(EL)空泡化,证实其通过消化道途径发挥作用。

非靶标安全性
Na-Eo在2500 mg/L时对巨蚊幼虫死亡率仅12.8%,且对其羧酸酯酶和解毒酶影响微弱,而Temephos在1 mg/L时死亡率即达74%。

该研究首次系统阐明了夜花精油通过抑制代谢酶和诱导氧化应激的双重杀虫机制,其高效靶向性和生态安全性为蚊媒综合治理(IPM)提供了新选择。3-Im-1-yl作为新型咪唑类衍生物,与天然除虫菊酯成分Ca的协同作用,为设计低抗性风险杀虫剂提供了分子模板。研究团队建议后续开展田间试验,优化剂型以提高实际应用中的稳定性与持效期,推动植物源农药从实验室走向规模化应用。

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