黄皮农药活性成分研究与应用

2022年是我导师赵善欢院士诞辰108周年，赵老师用他毕生的精力和心血开创了我国植物性杀虫剂研究的全新领域。赵老师在华南农业大学校园内建立了杀虫植物园，培养了一大批优秀的植物保护人才，取得了丰硕的研究成果。为了表达我对导师的崇敬之情，感谢导师对我的培养教育之恩，传承先生的事业，退休后，我利用闲暇时间，将以前我科研团队在植物性农药方面的研究，特别是在黄皮植物的农药活性成分上的研究与开发的数据资料收集起来，整理撰写成书《黄皮农药活性成分研究与应用》。目的是促进植物性农药的研究发展，以期将赵老师所开创的事业薪火相传、发扬光大。 
黄皮的研究源于对我家庭院内的一棵黄皮树自然现象的观察。院子里那棵黄皮树每到开花季节，就散发出一股诱人芳香并伴有奇特的药味，果实成熟掉落满地，凡土壤上有黄皮果的土表不见杂草。而校内杀虫植物园的几株黄皮树，树下也是寸草不生，这些现象表明黄皮具有明显的植物化感作用。承担研究生的杀虫植物实验课，我安排了3种传统杀虫植物的实验，即验证印楝对昆虫的拒食作用、万寿菊的光活化作用和鱼藤的毒杀作用，另加了黄皮实验。之后发现黄皮提取物对蚊虫表现出惊人的毒杀和光活化活性。对黄皮植物的这些表象的认识，使我深受启发，有一种莫名地继续深入研究的冲动，下决心找到黄皮植物奇特现象的原因。 
2006年，有一位在读研究生由于实验条件的限制，实验工作不顺，那时离毕业还有半年时间，需另选题目。讨论中，由于有黄皮现象的启发，建议选题换为黄皮研究。这位研究生迅速进入实验状态，在实验室争分夺秒，功夫不负有心人，终于在半年内完成她学位论文研究工作，首次发现具有优异的杀线虫活性的化合物——黄皮新肉桂酰胺B。由于发现了黄皮杀线虫的作用，坚定了我对黄皮深入研究的信心。我申报了广州市自然科技项目——黄皮生物碱抗植物线虫的毒理评价与应用基础研究课题（2010Y1-27）以及中国热带农业科学院环境与植物保护研究所中央级公益性科研院所基本科研业务费专项。 
在基金的资助下，系统开展了黄皮农药活性成分与应用基础的研究，相继发现黄皮新肉桂酰胺B对蚊虫、柑橘全爪螨、斜纹夜蛾、小菜蛾和植物线虫的触杀、拒食和生长发育抑制活性，以及化合物(S,1Z,2Z,5E,10Z)-9-((R)-hydroxy(phenyl) methyl)-8-methyl-8-azabicyclo [4,3,2] undeca-1,3,5,10-tetraen -7-one 对蚜虫的活性，N-甲基-桂皮酰胺对植物病害的抑菌活性及两种黄皮内酯和肉豆蔻醚化合物对杂草的抑制活性。对黄皮新肉桂酰胺B的杀虫、除草和抑菌机理也作了探讨。 
本书汇集了十多名参加黄皮项目的研究生的一系列研究成果，包括郭成林、韩云、冯秀杰、张瑞明在杀虫活性成分发现与杀虫效果上的研究，马伏宁、殷艳华在杀线虫活性上的研究，李丽春、刘序明、刘艳霞在杀菌活性上的研究，卢海博、董丽红在除草活性上的研究，殷艳华在环境安全评价和剂型研制上的研究以及李波、李一方在构效关系上的研究等。这些研究成果，对于黄皮植物的综合利用、新的农药先导化合物发现和新型农药开发都具有重要参考价值。撰写此书的主旨是使读者分享我们研究的成果，起到抛砖引玉的作用，以促进黄皮农用活性物质的研究向着更深和更广的方向发展，以期达到研究成果转化为生产力、实现开发应用的目的。 
在此书出版之际，感谢中国科学院华南植物园魏孝义研究员在黄皮活性物质化学结构解析方面给予的指导和帮助，感谢中国热带农业科学院环境与植物保护研究所赵冬香研究员对研究工作的指导和帮助，感谢华南农业大学农药学学科带头人徐汉虹教授的支持和帮助，特别感谢化学工业出版社编辑在本书编写过程中提供的帮助与修改建议。 
尽管作者十分努力想使本书编写成为一本有学术价值的参考书，但由于作者的科技理论水平和认知及实践的局限，虽几经修改，疏漏和不当之处仍在所难免，敬请广大读者不吝指教。 

万树青  　 
2022年10月

本书是作者研究团队多年来，从事黄皮植物农药活性成分阶段性研究成果的总结，较系统地介绍了从黄皮植物中提取，分离杀虫、杀菌、杀植物线虫和除草作用的多种农药活性成分，作用方式和作用机理以及药效等研究进展。其中重点介绍从黄皮种子中分离的活性化合物黄皮新肉桂酰胺B的杀虫、杀蟎、杀蚊幼虫、杀菌、杀植物线虫优异的生物活性，研制的黄皮新肉桂酰胺B纳米胶囊剂型对几种植物线虫具有良好的生物活性和环境安全性。并以发现的活性化合物为先导化合物或结构母体，进行结构改造，进而寻找活性更高的农药活性分子，其将有力推动国内外新农药特别是植物源农药创制和发展，为研制新型绿色农药提供科学依据。本书主要供农药创制机构，大专院校农药学专业师生从事植物源农药研发的一本有价值参考书，也适用于植物保护、应用化学、环境化学专业的师生学习和研究工作的一本重要的参考用书。

本书是作者研究团队多年来，从事黄皮植物农药活性成分阶段性研究成果的总结，较系统地介绍了从黄皮植物中提取，分离杀虫、杀菌、杀植物线虫和除草作用的多种农药活性成分，作用方式和作用机理以及药效等研究进展。其中重点介绍从黄皮种子中分离的活性化合物黄皮新肉桂酰胺B的杀虫、杀蟎、杀蚊幼虫、杀菌、杀植物线虫优异的生物活性，研制的黄皮新肉桂酰胺B纳米胶囊剂型对几种植物线虫具有良好的生物活性和环境安全性。并以发现的活性化合物为先导化合物或结构母体，进行结构改造，进而寻找活性更高的农药活性分子，其将有力推动国内外新农药特别是植物源农药创制和发展，为研制新型绿色农药提供科学依据。本书主要供农药创制机构，大专院校农药学专业师生从事植物源农药研发的一本有价值参考书，也适用于植物保护、应用化学、环境化学专业的师生学习和研究工作的一本重要的参考用书。

万树青，华南农业大学植物保护学院教授，博导，我国植物源农药与农药毒理学领域的知名学者，师从我国农药界泰斗赵善欢院士，一直致力于我国植物保护特别是天然产物农药、植物源光活化杀虫剂领域的教学和科研工作，在国内首次建立了杀线虫剂生物活性测定的方法；开展了植物源光活化杀虫剂的研究工作，检测到仿天然化合物合成的炔类化合物具有显著的光活化杀虫活性，并对其毒理学进行了系统的研究；系统开展植物化感除草剂的基础研究工作，分离提纯了具高效除草活性的它感化合物若干个，特别在植物源光活化除草的毒理学研究方面作了较为系统的工作。另外，开展植物源杀线虫剂的研究工作，己从黄皮植物中分离出高效杀松材线虫的化合物若干，研究了它的作用方式和机理，为开发具有我国知识产权的杀线虫剂正在做深入的工作。先后主持多项国家自然科学基金项目，获得多项省部级奖励，发表专业学术论文150多篇。主讲本科和研究生课程《昆虫毒理学》、《昆虫生理学》、《农药生物化学》、《植物化学保护》、《杂草识别与治理》、《微生物农药-微生物杀虫剂》、《动物生理学》、《药用植物学》、《药用动物学》和《环境毒物与环境毒理学》等课程。

章　黄皮植物概述 001 
节　黄皮形态特征和药用作用 001 
一、黄皮形态特征 001 
二、黄皮药用作用 002 
第二节　黄皮化学成分及提取物农药生物活性 004 
一、黄皮化学成分 004 
二、黄皮提取物农药生物活性 006 
参考文献 008 

第二章　黄皮农药活性成分的提取及活性化合物分析鉴定 011 
节　黄皮活性成分的提取 011 
第二节　分离化合物的结构鉴定 014 
一、黄皮新肉桂酰胺B 014 
二、苯丙酰胺 014 
三、辛黄皮酰胺 014 
四、N-甲基-桂皮酰胺 015 
五、山柰酚 015 
六、7,4'-二羟基黄烷 016 
七、对羟基苯甲酸 016 
八、肉豆蔻醚 016 
九、黄皮内酯Ⅰ和黄皮内酯Ⅱ 017 
十、(E)-N-2-苯乙基肉桂酰胺 018 
十一、化合物7-3 018 
第三节　几种活性成分的分析 018 
一、黄皮新肉桂酰胺B 018 
二、黄皮内酯Ⅱ 019 
三、(E)-N-2-苯乙基肉桂酰胺 020 
四、N-甲基-桂皮酰胺 021 
第四节　黄皮不同部位挥发物化学成分分析 022 
参考文献 030 

第三章　黄皮提取物及活性成分杀虫、杀螨生物活性研究 031 
节　黄皮提取物杀虫、杀螨活性 031 
一、黄皮提取物对虫、螨的毒杀活性 031 
二、黄皮提取物对几种害虫的拒食及生长发育抑制活性 043 
三、黄皮种子甲醇提取物对害虫的驱避和产卵抑制活性 046 
四、小结 049 
第二节　黄皮提取物与吡虫啉混用对豆蚜的联合毒力 050 
第三节　活性化合物生物活性研究 051 
一、活性化合物对害虫、害螨的生物活性 051 
二、黄皮新肉桂酰胺B生物活性明显 060 
第四节　黄皮新肉桂酰胺B作用机理初步研究 061 
参考文献 067 

第四章　黄皮提取物及活性成分除草活性研究 068 
节　黄皮提取物及除草活性测定 068 
一、黄皮提取物和活性化合物 068 
二、活性筛选测定 069 
第二节　黄皮提取物及活性成分除草生物活性 069 
一、黄皮提取物对稗草的生长抑制活性 069 
二、黄皮甲醇提取物对其他杂草的活性 078 
第三节　黄皮活性成分对杂草的生理生化代谢的影响 081 
一、黄皮内酯Ⅰ对稗草生理生化的影响 081 
二、肉豆蔻醚对受体植物生理生化的影响 083 
第四节　结论 089 
一、黄皮提取物中分离出对受试植物具有生长抑制活性的化合物 089 
二、活性化合物对受试植物的生理生化代谢的影响 089 
参考文献 090 

第五章　黄皮提取物及活性成分杀菌活性研究 091 
节　黄皮提取物及活性成分对植物病原真菌抑菌作用 091 
一、黄皮甲醇提取物对病原真菌的抑菌活性 091 
二、黄皮果核甲醇粗提物抑菌活性成分的分离 094 
三、小结 098 
第二节　黄皮活性成分N-甲基-桂皮酰胺对水果保鲜作用 098 
一、黄皮甲醇提取物对水果上病原菌抑菌活性 099 
二、N-甲基-桂皮酰胺的抑菌活性 106 
三、活性成分抑菌作用机理的初步研究 107 
第三节　黄皮新肉桂酰胺B对烟草青枯菌的抑制作用 111 
一、黄皮新肉桂酰胺B对烟草青枯菌的活性 112 
二、黄皮新肉桂酰胺B对烟草青枯病的防治效果 114 
第四节　黄皮新肉桂酰胺B及诱导剂诱导烟草抗青枯病活性生理生化研究 115 
一、不同诱抗处理对不同抗性水平烟草光合作用指标的影响 115 
二、不同诱抗处理对不同抗性水平烟草防御性酶活性的影响 119 
三、黄皮新肉桂酰胺B对不同抗性水平烟草代谢物的分析 126 
四、结论 137 
参考文献 138 

第六章　黄皮提取物及活性成分杀线虫活性研究 139 
节　黄皮甲醇提取物及活性成分对松材线虫的毒杀活性 139 
一、黄皮甲醇提取物对松材线虫的活性 139 
二、黄皮新肉桂酰胺 B对松材线虫作用机理的初步研究 145 
第二节　黄皮新肉桂酰胺B纳米胶囊的制备、活性与安全性 148 
一、黄皮新肉桂酰胺B纳米胶囊的制备与表征 148 
二、NCLB对两种线虫的生物活性 151 
三、小结 155 
第三节　黄皮新肉桂酰胺B环境安全性初步评价 155 
参考文献 157 

第七章　肉桂酰胺类化合物构效关系初步研究 158 
节　肉桂酰胺类化合物的杀线虫活性及构效关系初步研究 158 
一、研究材料和方法 158 
二、杀松材线虫活性和毒力 162 
三、结构与活性关系研究 164 
四、小结 168 
第二节　肉桂酰胺类化合物抑菌活性与构效关系初步研究 168 
一、研究材料和方法 169 
二、酰胺类化合物抑菌活性与毒力 173 
三、结构和活性关系分析 176 
四、小结 180 
参考文献 180 

第八章　植物及黄皮农药活性成分开发前景与展望 181 
节　植物源主要农药活性成分及其作用 181 
一、植物源杀虫剂活性成分及其作用 182 
二、植物源杀菌剂活性成分及其作用 183 
三、植物源除草活性化合物及其作用 184 
第二节　黄皮农药活性成分及其作用 185 
一、黄皮新肉桂酰胺B 185 
二、(E)-N-2-苯乙基肉桂酰胺 189 
三、N-甲基-桂皮酰胺 189 
四、黄皮内酯Ⅰ和黄皮内酯Ⅱ 190 
五、肉豆蔻醚 190 
六、展望 191 
参考文献 191

本书是作者研究团队多年来，从事黄皮植物农药活性成分阶段性研究成果的总结，较系统地介绍了从黄皮植物中提取，分离杀虫、杀菌、杀植物线虫和除草作用的多种农药活性成分，作用方式和作用机理以及药效等研究进展。其中重点介绍从黄皮种子中分离的活性化合物黄皮新肉桂酰胺B的杀虫、杀蟎、杀蚊幼虫、杀菌、杀植物线虫优异的生物活性，研制的黄皮新肉桂酰胺B纳米胶囊剂型对几种植物线虫具有良好的生物活性和环境安全性。并以发现的活性化合物为先导化合物或结构母体，进行结构改造，进而寻找活性更高的农药活性分子，其将有力推动国内外新农药特别是植物源农药创制和发展，为研制新型绿色农药提供科学依据。本书主要供农药创制机构，大专院校农药学专业师生从事植物源农药研发的一本有价值参考书，也适用于植物保护、应用化学、环境化学专业的师生学习和研究工作的一本重要的参考用书。

万树青，华南农业大学植物保护学院教授，博导，我国植物源农药与农药毒理学领域的知名学者，师从我国农药界泰斗赵善欢院士，一直致力于我国植物保护特别是天然产物农药、植物源光活化杀虫剂领域的教学和科研工作，在国内首次建立了杀线虫剂生物活性测定的方法；开展了植物源光活化杀虫剂的研究工作，检测到仿天然化合物合成的炔类化合物具有显著的光活化杀虫活性，并对其毒理学进行了系统的研究；系统开展植物化感除草剂的基础研究工作，分离提纯了具高效除草活性的它感化合物若干个，特别在植物源光活化除草的毒理学研究方面作了较为系统的工作。另外，开展植物源杀线虫剂的研究工作，己从黄皮植物中分离出高效杀松材线虫的化合物若干，研究了它的作用方式和机理，为开发具有我国知识产权的杀线虫剂正在做深入的工作。先后主持多项国家自然科学基金项目，获得多项省部级奖励，发表专业学术论文150多篇。主讲本科和研究生课程《昆虫毒理学》、《昆虫生理学》、《农药生物化学》、《植物化学保护》、《杂草识别与治理》、《微生物农药-微生物杀虫剂》、《动物生理学》、《药用植物学》、《药用动物学》和《环境毒物与环境毒理学》等课程。