为了保护环境和人体健康, 确保农业稳定和高产,人类需要不断开发新的农药以抵抗抗药性。这些新的农药需要满足结构新颖、作用机制独特、效果更佳
为了保护环境和人体健康, 确保农业稳定和高产,人类需要不断开发新的农药以抵抗抗药性。这些新的农药需要满足结构新颖、作用机制独特、效果更佳、对人类健康更为安全、对生态环境更加友好。
众所周知,农药创制是个非常复杂的多学科综合系统项目,平均成本巨大,耗时长。随着我国经济的发展,人们对健康,生活质量,洁净度和美丽的生态环境的需求不断增长。我国的农药正处于如何从高效到绿色生态跨越的关键时期。为此,我国的科研人员提出了绿色农药的概念,并开发了分子靶向绿色化学农药等研究方法。
生物源物质是开发新型杀虫剂的重要来源。目前的杀虫剂主体包括以下几类:(1)植物来源的氨基甲酸酯类,(2)拟除虫菊酯类;(3)新烟碱类;(4)鱼尼丁受体抑制剂类;(5)来自微生物的阿维菌素类;(6)芳基吡唑类(以氟虫腈为代表)等[3]。为满足市场和环境发展的需要,研究人员仍在不懈地开发新的结构、新的农药作用机制及新的杀虫剂品种。
研究表明,为达到控制害虫的目的,我们可以利用昆虫神经内分泌的失调引起昆虫体内的激素水平失调。JHs是昆虫生长发育中的一类重要激素。调控该激素水平,是害虫防治的一条有效且环保的方法[1]。抑咽侧体素(Allatostatin, AST)是由昆虫脑部分泌的一类昆虫神经肽可抑制保幼激素的合成和释放。然而在实际应用中,天然抑咽侧体素(Allatostatin, AST)具有易代谢失活等缺点,这限制了其在害虫控制方面的作用。前人采用不同的方法对天然抑咽侧体素进行结构修饰或结构置换,发现或合成了抑咽侧体素类似物,抑咽侧体素类似物是一种新型昆虫生长调节剂[4],它可以克服天然抑咽侧体素易代谢失活等缺点,保留了天然抑咽侧体素的生物活性且具有高度选择性及对环境友好等优点,从而成为现代研究与开发的重点领域之一,被誉为“21世纪的新农药”。
本课题采用太平洋折翅蠊作为测试对象,通过离体培养和GC-MS/MS生物测定抑咽侧体素类似物对其体内保幼激素合成及释放含量变化的影响[5]。
1.2 保幼激素(Juvenile hormone,JH)
昆虫保幼激素是一类由咽侧体合成和释放的无环倍半萜类化合物,它调节着昆虫的许多生理过程[6],比如胚胎发生、幼虫的生长发育、成虫繁殖变态、行为代谢等。保幼激素被认为是对杀虫剂设计的影响最大的因素,因为JHs是特定于昆虫和其他节肢动物的,不存在于高等动物中。迄今为止,已经有许多天然和合成的JH模拟物和抗JH化合物在商业上可用于害虫防治。在昆虫中,JH通过甲羟戊酸(MVA)途径在咽侧体(CA)中合成。研究人员一直在寻找一种有效的方法来阻止JH的生物合成和释放,以扰乱昆虫的发育,达到害虫管理的目的。
在昆虫体内,保幼激素确保幼虫正常的生长发育,同时防止变态[7]。昆虫通过连续脱落它们的外骨骼(蜕皮过程)从而达到生长发育的目的。JH对于雌虫虫卵的产生也相当重要。
JH于1965年由Williams和Slama发现,并于1967年解译第一个六分子结构。作为倍半萜类化合物,JH的化学结构与其他动物激素显著不同。大多数昆虫体内仅含有JHⅢ。迄今为止,JH0,JHⅠ,JHⅡ仅在鳞翅目(蝴蝶、蛾)中发现。JHB3(JHⅢ)是双翅目和蝇类中最重要的保幼激素。已有研究表明一些甲壳纲动物可以产生和分泌法尼酸甲酯,这是一种缺乏环氧基团的JHⅢ,法尼酸甲酯被认为在甲壳纲动物中起着类似JH的作用。
图1.1 JHⅢ结构式
1.3 昆虫神经肽
1.3.1 昆虫神经肽及其在害虫防治中的应用
昆虫神经肽是一种生理活性肽,由昆虫脑内特异性的神经内分泌系统周期性地合成、分泌,通过神经或体液在体内传播,昆虫神经肽通过控制和调节昆虫某些器官或腺体的活动,从而影响昆虫的生长、发育、变态、生殖和代谢等重要的生理过程[5]。随着现代分析测试技术以及基因工程技术的快速发展和广泛应用,大量的昆虫神经肽被分离、纯化、结构鉴定和化学合成[8]。首先被分离鉴定的昆虫神经肽是直肠肽(Proctolin)和激酯激素肽(Adipokinetic hormone,AKH)[9]。在接下来的25年中,越来越多的昆虫神经肽被发现,例如促前胸腺素(Prothoracicotropichormone, PPTH)、抑前胸腺素(Prothoracicostatic hormone, PTSH)、促咽侧体素(Allatotropin, AT)、抑咽侧体素(Allatostatin, AST)、滞育激素、性信息素合成激活肽和羽化激素(Eclosion hormone, EH)等。