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2025, 05, v.31 499-507
雷公藤对害虫的生物活性及其作用机理
基金项目(Foundation): 海南省自然科学基金项目面上项目(825MS092); 东部战区疾控中心虫媒病防治技术项目(2025YQFH01)
邮箱(Email): njcdc@163.com;
DOI: 10.19821/j.1671-2781.2025.05.001
摘要:

雷公藤作为重要的防虫植物资源,其活性成分(主要为倍半萜生物碱和二萜类化合物)对鳞翅目、双翅目、鞘翅目等多类害虫表现出广谱生物活性。二萜类(雷公藤甲素)具有触杀活性,生物碱类(雷公藤次碱)则以胃毒和拒食作用为主。雷公藤生物活性成分获取方法包括物理萃取、化学和生物合成,活性成分的化学结构可影响杀虫效果,例如二萜类化合物的三元环氧结构是重要杀虫活性基团。雷公藤对昆虫的作用机理并非单一靶点的简单作用,雷公藤次碱严重破坏细胞(尤其是肌肉细胞)内部的钙离子(Ca2+)稳态,影响肌肉的收缩与舒张,导致肌肉结构瓦解、神经传导紊乱和能量耗竭;雷公藤甲素显著降低昆虫脂肪酶活性,并造成中肠组织结构的严重损伤,导致严重阻碍营养物质的消化吸收;其他作用还包括代谢酶的紊乱和抑制生长发育。基于其独特的多靶点作用机制,兼顾抗性风险低及环境友好特性,雷公藤活性成分在今后绿色农业和卫生农药创制中具有重要应用前景。

Abstract:

As a valuable botanical resource for pest control, Tripterygium wilfordii exhibits broad-spectrum bioactivity against multiple pest orders, including Lepidoptera, Diptera, and Coleoptera—through its bioactive constituents, predominantly sesquiterpene alkaloids and diterpenoids. Diterpenoids such as triptolide demonstrate potent contact toxicity, while alkaloids like wilforine primarily function via stomach poisoning and antifeedant effects. The acquisition methods for bioactive compounds in T. wilfordii encompass solvent extraction, chemical synthesis, and biosynthesis. The chemical structures of active constituents directly influence anti-insect efficacy, wherein the epoxide moiety within diterpenoids constitutes a critical functional group governing pest resistance. The mechanism of action involves complex multitarget interactions beyond single-site disruption. Wilforine severely compromises calcium ion(Ca2+) homeostasis in cells—particularly muscle tissues—impairing contraction-relaxation cycles, ultimately causing muscular structural disintegration, disrupted neural signaling, and energy depletion. Triptolide substantially reduces insect lipase activity and induces severe midgut histopathological damage, critically hindering nutrient digestion and absorption. Additional actions include metabolic enzyme dysregulation and growth inhibition. Owing to this unique multitarget mechanism, combined with low resistance risk and environmental compatibility, the bioactive compounds of T. wilfordii hold significant promise for developing next-generation eco-friendly insecticides.

参考文献

[1] Ma B,Hu T,Li P,et al.Phylogeographic and phylogenetic analysis for Tripterygium species delimitation [J].Ecol Evol,2017,7(20):8612-8623.

[2] Liu C,Wang J,Ko YZ,et al.Genetic diversities in wild and cultivated populations of the two closely-related medical plants species,Tripterygium Wilfordii and T.Hypoglaucum (Celastraceae) [J].BMC Plant Biol,2024,24(1):195.

[3] 程敬丽,朱烈,朱国念,等.雷公藤甲素的提取工艺[J].农药,2005,44(7):316-318.

[4] 任荣,李正翔,李彬,等.雷公藤有效成分及其制剂的研究进展[J].中国医院药学杂志,2005,25(11):1068-1069.

[5] 舒孝顺,高中洪,杨祥良.雷公藤生物碱的化学和药理活性研究进展 [J].广东药学院学报,2003,19(2):150-152.

[6] 刘莉,闫君,舒积成,等.雷公藤生物碱类成分及其药理活性研究进展 [J].天然产物研究与开发,2019,31(12):2170-2181.

[7] 魏云丽,阳帆,林红英,等.雷公藤对雄鼠的生殖毒性研究进展 [J].中兽医医药杂志,2022,41(6):36-39.

[8] 王元兰,曹福祥,何平.雷公藤粗提物对卫矛尺蠖生物活性的影响 [J].中南林学院学报,2004,24(4):79-81.

[9] 周小慧,王平,陈延伟,等.雷公藤提取液对卫矛尺蠖取食和生长的影响 [J].湖南农业科学,2004(2):43-45.

[10] 陈建明,董道青,陈列忠,等.一种高效防治茶尺蠖的雷公藤复配杀虫剂 [J].农村实用技术,2013(2):21-22.

[11] 周小慧,闫朝廷,胡春海,等.雷公藤乙醇提取物对乌桕毒蛾幼虫的毒力测定 [J].南华大学学报(自然科学版),2005,19(4):32-35.

[12] Liu ZL,Goh SH,Ho SH.Screening of Chinese medicinal herbs for bioactivity against Sitophilus zeamais Motschulsky and Tribolium castaneum (Herbst) [J].J Stored Prod Res,2007,43(3):290-296.

[13] 李梓豪,付建涛,张志祥.雷公藤乙醇提取物及其饵剂对红火蚁的毒杀活性 [J].华南农业大学学报,2015,36(5):75-79.

[14] Guo YB,Liu ZJ,Ye YY,et al.Antifeedant and contact toxicity activity of crude extracts from 10 plants to red imported fire ant,Solenopsis invicta Buren (Hymenoptera:Formicidae) [J].J Asia Pac Entomol,2025,28(1):102350.

[15] 柳喆熙,柳元熙.驱虫剂制备方法:201310304259.0[P].2013-07-18.

[16] 宋晓钢,阮冠华,林树青.植物性药剂对蜚蠊的毒效 [J].昆虫知识,1999,36(1):29-30.

[17] 徐红星,吕仲贤,陈建明,等.雷公藤总生物碱对二化螟的生物活性 [J].浙江农业学报,2006,18(5):340-343.

[18] 周琳,冯俊涛,马志卿,等.雷公藤总生物碱对粘虫的生物活性 [J].植物保护学报,2006,33(4):401-406.

[19] 周琳.雷公藤总生物碱杀虫作用研究 [D].杨凌:西北农林科技大学,2007.

[20] 周琳,马志卿,冯俊涛,等.雷公藤总生物碱对玉米象和赤拟谷盗的种群抑制作用 [J].中国生物防治,2010,26(1):106-109.

[21] 李修伟,张兴.雷公藤总生物碱对摇蚊幼虫杀灭活性和谷胱甘肽硫转移酶的影响 [J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2010,38(4):157-163.

[22] 周琳,冯俊涛,张锦恬,等.雷公藤总生物碱对几种昆虫的生物活性 [J].植物保护,2007,33(6):60-64.

[23] 高广春,谢所梅,陆婷,等.雷公藤提取物的杀虫生物活性研究 [J].江苏农业科学,2011,39(5):169-171.

[24] 罗都强,张兴.雷公藤非生物碱成分对菜青虫杀虫活性研究 [J].农药学学报,2000,2(4):94-96.

[25] 李杨军.几种雷公藤单碱的分离及其杀虫活性研究 [D].杨凌:西北农林科技大学,2012.

[26] 汤鲁宏.我国雷公藤资源开发利用现状与发展策略 [J].中华卫生杀虫药械,2021,27(5):467-470.

[27] 陈婉清,陈阿虹,李唯,等.雷公藤属醋酸乙酯部位化学成分及药理作用研究进展 [J].药物评价研究,2018,41(6):1154-1159.

[28] 周琳,张兴.雷公藤的杀虫作用研究与应用 [J].昆虫知识,2008,45(6):852-856.

[29] 刘琳.雷公藤次碱和吉碱对粘虫肌肉组织结构的影响 [D].杨凌:西北农林科技大学,2017.

[30] Luo DQ,Zhang X,Tian X,et al.Insecticidal compounds from Tripterygium wilfordii active against Mythimna separata [J].Z Naturforsch C J Biosci,2004,59(5-6):421-426.

[31] 罗都强.雷公藤有效成分和杀虫活性及应用研究 [D].杨凌:西北农林科技大学,2002.

[32] Qian Y,Yang CP,Weng P,et al.Isolation and structural identification of insecticidal compounds from Tripterygium wilfordii [J].J Asian Nat Prod Res,2022,24(7):648-656.

[33] 黄美春,王继刚.雷公藤红素的现代研究进展 [J].中国实验方剂学杂志,2024,30(16):218-228.

[34] 张亮,张正行,盛龙生,等.雷公藤和昆明山海棠植物中挥发性化学成分比较 [J].中国药科大学学报,1992,23(5):301-303.

[35] 李汉保,吴睛斋,王玉玺,等.雷公藤叶挥发油成分的研究 [J].中草药,1994(4):174.

[36] 朱烈,程敬丽,朱国念.雷公藤甲素提取方法研究 [J].浙江农业科学,2005(6):65-67.

[37] 白洁.雷公藤活性成分提取分离及改性方法的研究 [D].保定:河北大学,2004.

[38] Li Y.New tripterygium alkaloids:Synthesis of frontalin analogues and isoprenoids [D].Canada:University of New Brunswick,1993.

[39] Spivey AC,Weston M,Woodhead S.Celastraceae sesquiterpenoids:Biological activity and synthesis [J].Chem Soc Rev,2002,31(1):43-59.

[40] Yamada Y,Yamamoto T,Okawara M.Synthesis and reaction of new type I–N ylide,N-tosyliminoiodinane [J].Chem Lett,1975,4(4):361-362.

[41] Gao J,Ma L,Liu Y,et al.CYP72D19 from Tripterygium wilfordii catalyzes C-2 hydroxylation of abietane-type diterpenoids [J].Plant Cell Rep,2023,42(11):1733-1744.

[42] Tu L,Su P,Zhang Z,et al.Genome of Tripterygium wilfordii and identification of cytochrome P450 involved in triptolide biosynthesis [J].Nat Commun,2020,11(1):971.

[43] Hansen NL,Kjaerulff L,Heck QK,et al.Tripterygium wilfordii cytochrome P450s catalyze the methyl shift and epoxidations in the biosynthesis of triptonide [J].Nat Commun,2022,13(1):5011.

[44] Zhang B,Chen M,Pu S,et al.Identification of secondary metabolites in Tripterygium wilfordii hairy roots and culture optimization for enhancing wilforgine and wilforine production [J].Ind Crop Prod,2020,148:112276.

[45] 武莹.雷公藤HMGR基因克隆、表达及调控萜类次生代谢的初步探究 [D].杨凌:西北农林科技大学,2012.

[46] 张斌.雷公藤萜类活性物质生物合成途径环化酶研究 [D].杨凌:西北农林科技大学,2020.

[47] 霍彦波.杀虫化合物雷公藤内酯醇生物合成关键基因TwTPS27a/b的转录调控研究 [D].杨凌:西北农林科技大学,2021.

[48] Zhao X,Chen L,Huang Y,et al.Targeted metabolic engineering of key biosynthetic genes improves triptolide production in Tripterygium wilfordii hairy roots [J].Plant Cell Rep,2025,44(6):129.

[49] 陈列忠,王开金,陈建明,等.雷公藤生物碱及其杀虫作用研究进展 [J].中国生物防治,2007,23(2):174-179.

[50] 芦小鹏.雷公藤次碱作用于黏虫鱼尼丁受体的分子机理研究 [D].杨凌:西北农林科技大学,2023.

[51] 马树杰.雷公藤次碱对东方粘虫肌肉组织的影响及其分子靶标研究 [D].杨凌:西北农林科技大学,2018.

[52] Du J,Wang C,Lu Z,et al.Chlorantraniliprole combined with wilforine,an environmentally friendly and efficient chemical control strategy for Spodoptera frugiperda by regulating calcium homeostasis [J].J Agric Food Chem,2025,73(20):12205-12218.

[53] 刘嘉欢.粘虫三磷酸肌醇受体及质膜钙泵在雷公藤次碱杀虫作用中的功能研究 [D].杨凌:西北农林科技大学,2020.

[54] 何思琦.东方粘虫肌质网钙泵(SERCA)基因在雷公藤次碱杀虫作用中的功能研究 [D].杨凌:西北农林科技大学,2018.

[55] 周琳,李俊领,刘向阳,等.雷公藤总生物碱对粘虫幼虫神经系统酶活性及神经递质含量的影响 [J].昆虫学报,2015,58(8):856-863.

[56] 罗都强,秦建春,张兴.雷公藤甲素对粘虫中肠消化酶及其组织结构的影响 [J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2001,29(6):57-60.

[57] 陈列忠,陈建明,吕仲贤,等.雷公藤总生物碱对小菜蛾谷胱甘肽-S-转移酶的影响[C]//中国昆虫学会.当代昆虫学研究——中国昆虫学会成立60周年纪念大会暨学术讨论会论文集.北京:中国农业科学技术出版社,2004.

[58] 周琳.雷公藤总生物碱对粘虫幼虫的毒力及对乙酰胆碱酯酶和乙酰胆碱的影响 [J].华北农学报,2011,26(1):215-218.

[59] 周琳,马志卿,冯俊涛,等.雷公藤总生物碱对粘虫生长发育及几种代谢酶系的影响 [J].昆虫学报,2008,51(11):1151-1156.

基本信息:

DOI:10.19821/j.1671-2781.2025.05.001

中图分类号:R285

引用信息:

[1]郑卫青,王崇财,谭伟龙.雷公藤对害虫的生物活性及其作用机理[J].中华卫生杀虫药械,2025,31(05):499-507.DOI:10.19821/j.1671-2781.2025.05.001.

基金信息:

海南省自然科学基金项目面上项目(825MS092); 东部战区疾控中心虫媒病防治技术项目(2025YQFH01)

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