21期

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精衣诸
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1 中国农学通报 0,7():76-8 Chinese Agricultural Science Bulletin 7 种稀土小檗碱配合物对 4 种农作物病菌的抑菌性及急性毒理性的研究卢庆华, 卢俊, 张冬艳, 张通, 刘彦芳, 张丽红 ( 内蒙古科技大学数理与生物工程学院, 内蒙古包头 0400; 包头轻工职业技术学院轻化工工程系, 内蒙古包头 0405; 内蒙古工业大学化工学院, 呼和浩特 0005) 摘要 : 研究开发了 7 种新型稀土配合物使用差热热重和红外表征了配合物, 采用最低抑菌浓度试验, 研究了配合物对 4 种 ( 番茄溃疡病菌向日葵菌核病菌尖孢镰刀菌和胡萝卜黑斑病菌 ) 农作物病原菌的敏感性 ; 采用急性经口毒性和急性经皮毒性试验, 考察其急性毒性 7 种配合物均为低毒性药物, 并且抑菌效果好对向日葵菌核病菌最低抑菌浓度均为 mg/ml 对番茄溃疡病菌抑菌效果最好的是 Ce(NO ) (B) Gd(NO ) (B), 最低抑菌浓度是 mg/ml 对尖孢镰刀菌抑菌性最好的是 La(NO ) (B) Gd(NO ) (B) 和 Y(NO ) (B), 最低抑菌浓度是 mg/ml 对胡萝卜黑斑病菌抑菌性最好的是 Gd(NO ) (B), 最低抑菌浓度是 mg/ml 结果表明,7 种新型稀土小檗碱配合物是一类广谱高效低毒的杀菌剂关键词 : 稀土 ; 稀土小檗碱配合物 ; 农药 ; 抑菌活性 ; 急性毒理试验中图分类号 :S48.+ 文献标志码 :A 论文编号 :0-45 Study on Antibacterial and Acute Toxicity of 7 Rare Earths Berberine Complexes to 4 Kinds of Crops Bacteria Lu Qinghua, Lu Jun, Zhang Dongyan, Zhang Tong, Liu Yanfang, Zhang Lihong ( School of Mathematics, Physics and Biological Engineering, Inner Mongolia Scientific and Technical University, Baotou Inner Mongolia 0400; Department of Light Chemical Engineering, Baotou Light Industry Vocational Technical College, Baotou Inner Mongolia 0405; Chemical Engineering College of Inner Mongolia University of Technology, Hohhot 0005) Abstract: 7 new rare earths berberine complexes were synthesized and developed. The complexes were characterized the infrared spectra. Antibacterial of 4 kinds of difficult controllable crops bacterias (Clavibacter Michiganensis Subsp., sunflower hyphal cluster germ, Fusarium Oxysporum and carrot peutz bacteria) of the complexes were studied by inhibition zone and minimum inhibitory concentration test. Acute oral and acute dermal toxicity test were adopted in this experiment. The results indicated that 7 complexes were low toxicity pesticides and had good antimicrobial activity. To sunflower hyphal cluster germ, minimum inhibitory concentration was mg/ml. The best antimicrobial activity to Clavibacter Michiganensis Subsp. was Ce (NO ) (B) and Gd(NO ) (B). Their minimum inhibitory content was mg/ml. La(NO ) (B), Gd(NO ) (B) and Y(NO ) (B) to Fusarium Oxysporum had a better antimicrobial activity, which minimum inhibitory concentration was mg/ml. The best antimicrobial activity to carrot Alternaria was Gd(NO ) (B), its 基金项目 : 内蒙古自然基金农用稀土杀菌剂的研究 (0050) 第一作者简介 : 卢庆华, 女,978 年出生, 内蒙古包头人, 讲师, 硕士, 研究方向 : 生物工程, 学术成就 : 硝酸钕小檗碱配合物农药杀菌乳剂及其制备方法,ZL ; 硝酸钆小檗碱配合物农药杀菌乳剂及其制备方法,ZL ; 硝酸钐小檗碱配合物农药杀菌乳剂及其制备方法, ZL 通信地址:0400 内蒙古科技大学数理与生物工程学院, luqh06@hotmail.com 通讯作者 : 卢俊, 男,980 年出生, 内蒙古包头人, 讲师, 硕士, 研究方向 : 生物化工通信地址 :0405 内蒙古包头庆工职业技术学院轻化工工程系, lujun90@yahoo.com.cn 收稿日期 :0-04-7, 修回日期 :0-07-4

2 卢庆华等 :7 种稀土小檗碱配合物对 4 种农作物病菌的抑菌性及急性毒理性的研究 77 minimum inhibitory concentration was mg/ml. Seven new rare earths berberine complexes were widespread and efficient pesticides with low toxicity. Key words: rare earths; rare earths berberine complexes; pesticides; antibacterial activity; acute toxicity test 0 引言近几年, 随着农业种植结构的调整, 特别是经济作物种植面积的扩大, 对杀菌剂的需求量日益增加为此, 研发广谱高效低毒低残留对农作物有促进生长作用的农药新品种是促进农业发展的重要课题 [-] Muroma 等研究表明, 稀土具有抑菌作用, 早期稀土类抑菌剂的研究主要集中在简单的稀土无机盐或有机盐类 [4-5], 如硝酸盐硫酸盐稀土氯化物等, 但该类抑菌剂因其酸性较强, 抑菌作用弱, 严重制约了稀土在抗菌 [6-8] 领域的广泛应用直到 0 世纪 60 年代,Jancso 等发现, 磺基水杨酸稀土配合物是潜在的杀菌药物后, 稀土配合物的抑菌作用才开始被关注 ; 随后越来越多的学者把目光转向此领域自 0 世纪 70 年代应用以来, RE 应用领域已涵盖了农业林业渔业牧业以及家畜 ( 禽 ) 养殖业 [9-] 小檗碱 (Ber) 又称黄连素 [], 是从毛茛科黄连属植物黄连黄柏的根茎中提取的异喹啉类生物碱盐酸小檗碱的分子式为 C 0H 8ClNO 4 H O, 相对分子质量中医属于清热解毒药小檗碱 (C 0H 8NO 4OH,B) 具有广谱抗菌作用, 对某些 G + 细菌和 G - 细菌均具有抑制作用临床上主要用于治疗急性胃肠炎化脓性中耳炎和结膜炎等 [] 因其用药安全简便, 价格低廉, 副作用少, 可长期应用等特点, 逐渐被临床重视, 但抑菌作用也较弱稀土配合物螯合物在生物医药动物饲料农用微肥等许多领域都具有广泛的应用前景 [4-5] 但稀土与小檗碱合成的配合物用作杀菌剂目前尚未发现相关研究报道本研究由稀土硝酸盐和小檗碱合成配合物, 应用于防治农作物病菌, 以期为防治较难控制的农作物病菌提供新型稀土类农药材料与方法. 试验材料.. 7 种稀土硝酸盐 Gd(NO ) Pr(NO ) Nd(NO ) Ce(NO ) Sm(NO ) Y(NO ) La(NO ), 纯度 > 99.95% 小檗碱, 纯度 98.9%.. 马铃薯培养基 (PDA) 马铃薯 00 g, 蔗糖 ( 或葡萄糖 )0 g, 琼脂 5~0 g, 水 000 ml,ph 值自然.. 5 培养基蔗糖 0 g, 水解酪素 8 g, 酵母浸膏 4 g,k HPO 4 g,mgso 4 7H O 0. g, 琼脂 5 g, 水 000 ml,ph 值自然.4 病原菌番茄溃疡病菌向日葵菌核病菌尖孢镰刀菌和胡萝卜黑斑病菌的菌株均由内蒙古农科院植保所提供..5 试验动物昆白鼠, 许可证号 SCXK( 蒙 ) , 清洁级, 购自内蒙古大学动物实验中心雌雄各 5 只, 编号为和 0 试验前进行周的观察, 确认全部身体指标健康, 无任何的异常状况, 待用..6 试验仪器高压灭菌釜, 山东新华医疗器械厂 ; SW-CJ-FD 双人单面净化工作台, 苏州净化设备有限公司制造 ;44 型电热恒温培养箱, 东台峰峰电器设备厂 Nexus670 型傅立叶红外光谱仪, 美国 Nicolet ( 尼高力 ) 公司 DTG-50 差热 - 热重分析仪, 日本岛津. 配合物的制备方法将乙醇和水按 4: 的比例放入反应器, 总体积为反应器的 /5, 将稀有稀土硝酸盐 R(NO ) 6H O 放入反应器加热到 50~55, 再加入小檗碱, 稀土硝酸盐和氯化小檗碱的质量比例是 :~, 用稀硝酸调 ph 值为 ~5, 反应温度为 50~55, 搅拌反应 ~5 h 静置过滤洗涤和干燥, 即可得到稀土硝酸盐小檗碱配合物. 配合物的结构表征.. 配合物的红外光谱使用 Nexus670 型傅立叶红外光谱仪测定红外光谱, 采用 KBr 压片法, 测定配合物及配体的红外光谱, 扫描范围为 4000~400/cm.. 差热 - 热重表征 (TG-DTA) 测试条件 : 空气气氛, 最高温度为 900, 升温速度为 0 /min.4 配合物最低抑菌浓度的测定采用平板掺入法 : 把 7 种稀土小檗碱配合物小檗碱和农用链霉素及稀土硝酸盐分别配制成.0 mg/ml 4 种浓度的溶液, 以培养基为溶剂, 准备灭过菌的培养皿及量筒, 标上菌和药的名称, 分别把 ml 菌液用移液枪打入培养皿, 再用量筒分别取配好的溶液 5 ml 放入培养皿, 摇匀静置凝固, 放入培养箱, 在 6 下培养 48 h 以上试验重复次.5 配合物毒性的测定本试验参照中华人民共和国国家标准 Gs 农药登记毒理学试验方法的要求, 探索农药稀土小檗碱配合物对小白鼠的急性经口毒性和急性经皮毒性首先, 用最大致死量进行试验如有中毒症状出现后, 再进行半数致死量 (LD 50) 的进一步试验.5. 急性经口毒性的测定对小白鼠进行体重称量, 并根据最大致死量和最大灌胃量的要求进行计算用药

3 78 中国农学通报量, 计算结果见表用自来水将原药配成水溶液, 不加热, 避免降低药性, 同时也避免了其他溶剂本身的毒性对小白鼠产生影响.5. 急性经皮毒性的测定按照要求先给小鼠剃毛, 约占体表面积的 0% 按照急性经皮毒性分级标准的要求, 根据最大剂量 ( 最大致死量 )000 mg/kg 的进药量计算结果, 如表所示结果与分析. 制备的配合物制备的稀土硝酸盐小檗碱配合物有 7 种, 为 Pr (NO ) (B) Gd(NO ) (B) Nd(NO ) (B),Y(NO ) (B) Sm(NO ) (B) Ce(NO ) (B) 和 La(NO ) (B) 表急性径口毒性试验中药品理论最大灌胃量小白鼠编号体重 /g 灌药量 /g 灌胃量 /ml 表急性经皮毒性试验中药品最高剂量理论值 g 小白鼠编号体重用药量配合物的结构表征.. 配合物的红外光谱选用其中种配合物 Sm (NO ) (B) 与配体小檗碱进行表征表中列出了配体和配合物的主要特征吸收峰配合物及配体的红外光谱测定结果见图 ~ 与配体的红外特征吸收相比, 在形成配合物之后, 喹啉环上的 C=N 对称与不对称伸缩振动双峰 69.0/cm 6/cm 向低波数移动到 598.9/cm 处, 并且为单峰, 表明配体中喹啉环上的 N 原子参与了与稀土金属离子的配位, 导致喹啉环的 [6] 特征峰向低波数移动 ; 配合物在 /cm 图配体小檗碱的红外光谱图图配合物 Sm(NO ) (B) 的红外光谱图

4 卢庆华等 :7 种稀土小檗碱配合物对 4 种农作物病菌的抑菌性及急性毒理性的研究 79 物质 C0H8NO4OH Sm(NO)(B) 表配体和配合物的主要红外光谱吸收频率及峰归属 ( 波数 /cm) 喹啉环 vc=n vno vsm-n 处极强的双峰以及 89/cm 处中等强度的单峰的出现 - [7] 说明了配合物中有 NO 的吸收峰, 证明了稀土硝酸盐参与了配位反应 ;506/cm 处的吸收带证明配合物中存在芳环结构 ; 在 645/cm 附近出现的新峰可归属为 Sm-N 键的吸收, 这是稀土离子配位的又一有力佐证.. 差热 - 热重配体及配合物的差热 - 热重曲线如图 ~4 所示, 配合物的热分析数据结果见表 4 小檗碱的差热 - 热重曲线如图所示, 它有个吸热峰 : 脱水吸热峰和 04.8, 融化吸热峰 84.5 ; 个氧化分解放热峰 :54.8 配体小檗碱是一步氧化分解反应 Sm(NO ) (B) 的差热 - 热重曲线即图 4 可以看出 : 该配合物在 80 以前无显著失重, 并且在 DTA 曲线上无吸热峰, 因此, 可判定此配合物不含结晶水和配位水 ; 配合物在 50 左右开始失重, 并且在对应的 DTA 曲线上 80 左右有个强的放热峰, 失重率约为 %, 与失去个分子的配体的量相对应 ( 理论值为表 4 配合物的 DTA-TG 数据物质分解温度最大放热峰放热峰对应的范围温度温度 C0H8NO4OH Sm(NO)(B) 40~560 60~ , , %); 在 70 附近,DTA 曲线上又有一强烈的放热峰, 对应的 TG 曲线伴有失重现象, 可能是另外个配体继续分解和稀土硝酸盐氧化燃烧的结果. 最低抑菌浓度的测定结果测定结果见表 5 稀土硝酸盐都大于, 农用链霉素对 4 种菌的抑菌效果均较弱 7 种稀土小檗碱配合物对这 4 种菌均有抑菌作用对尖孢镰刀菌抑菌性最好的是 La(NO ) (B) Gd(NO ) (B) Y(NO ) (B), 最低抑菌浓度均是 mg/ml 对胡萝卜黑斑病菌抑菌性最好的是 Gd(NO ) (B), 最低抑菌浓度是 mg/ml 7 种配合物对向日葵菌核病菌的抑菌效果特别好, 且效果相当, 最低抑菌浓度是 mg/ml 对番茄溃疡病菌抑菌效果最好的是 Ce(NO ) (B) Gd(NO ) (B), 抑菌浓度是 mg/ml.4 配合物毒性的测定结果.4. 急性经口毒性试验结果以 Nd(NO ) (B) 灌胃来进行说明整个试验观察期, 除 6 号小白鼠死亡 ( 在灌胃过程中划破内脏和皮肤, 死亡原因为伤口感染 ) 外其余 9 只小白鼠均无任何中毒现象而且一切生理指标身体状况表现正常, 生长情况良好测定结果显示其符合中国农药安全评价体系的相关规定, 不需要再进行半数致死量试验观察结果见表 6~7 按照中华人民共和国国家标准 Gs 农药登记毒理学试验方法中关于急性经口毒性试验的规定, 本试验所用的药品稀土小檗碱配合物属于低度毒性农药.4. 急性经皮毒性试验经过周观察,9 只小鼠均无任何中毒现象而且一切生理指标身体状况表现正常, 生长情况良好, 与涂药之前的情况没有差异而且在此期间有 4 只白鼠怀孕, 其中只顺利产下只小白鼠 TGA mg 6.00 ThermalAnalysisResul WeightLoss -5.5mg % DTA uv 5.00 FileName: DTG50M.ta Detector: DTG50M 4.00 AcquisitionDate06// AcquisitionTime8:4:04 SampleName: lh SampleWeight: 5.000[mg] Annotation: C C C C04.8C Temp[C] 图配体小檗碱的 TGA-DTA 曲线

5 80 中国农学通报 TGA mg ThermalAnalysisRes DTA uv C 70.8C FileName: DTG50M Detector: DTG50M AcquisitionDate06/09/ AcquisitionTime05:: SampleName: # SampleWeight:4.00[mg Annotation: C WeightLos -.80mg -9.90% Temp[C] 0.00 图 4 配合物 Sm(NO ) (B) 的 TGA-DTA 曲线表 5 最低抑菌浓度的测定结果 mg/ml 试验药品番茄溃疡病菌向日葵菌核病菌尖孢镰刀菌胡萝卜黑斑病菌 La(NO)(B) Ce(NO)(B) 0. 5 Nd(NO)(B) 0. 5 Pr(NO)(B) 0. 5 Gd(NO)(B) 0. 5 Sm(NO)(B) 0. 5 Y(NO)(B) 0. 5 小檗碱 0. 5 农用链霉素 0. 5 > > 稀土硝酸盐 > > > > 表 6 4 h 生理状态观察记录结果时间 5:00 7:00 8:00 9:4 0:5 :00 :0 :00 0:00 6:00 8:00 0:00 :00 :00 4:00 6:00 状态表现均在安静的睡觉开始活动, 无异常情况均开始进食, 表现正常第 6 号小鼠 ( 吐血的 ) 有些狂燥不安, 在笼子内部乱窜其他比较安静第 6 号小鼠 ( 吐血的 ) 有些呼吸急促, 卧着不动其他状态良好均比较安静, 无异样个别的开始进水开始进食, 状态较好, 行动活跃起来均在安静的睡觉部分进食, 部分进水无异常情况第 6 号小鼠 ( 吐血的 ) 表现行动迟缓, 但有进食进水其他表现正常无异常情况出现第 6 号小鼠 ( 吐血的 ) 略显懒惰讨论由试验可知, 与稀土小檗碱相比, 稀土小檗碱配合物对 4 种菌的抑菌作用至少提高倍这 4 种病菌都是生产中最为严重具有毁灭性的病害抗这几种病菌的农药主要有铜制剂代森锰锌玻胶肥酸铜 (DT) 和农用链霉素等 [8-9], 试验由农用链霉素作参比,

6 卢庆华等 :7 种稀土小檗碱配合物对 4 种农作物病菌的抑菌性及急性毒理性的研究表 7 观察期老鼠体重变化记录 8 g d d d 4 d 5 d 7 d 8 d 9 d 0 d 灌胃前第 d 第 6 d 第 8 d 第 9 d 第 0 d 第 d 第 d 第 d 第 4 d 第 5 d 第 6 d 第 7 d 第 0 d 而农用链霉素只对向日葵菌核病菌和番茄溃疡病菌有作用, 且抑菌效果要比稀土小檗碱配合物差随着稀土工业的发展, 稀土在各领域的应用也越来越广泛稀土的安全性问题越来越受到人们的重视稀土与其他药物一样, 也是具有双重作用的, 适宜剂量使用杀菌效果很好且不会对人畜造成伤害, 但是大剂量或长期使用会使稀土积累而产生毒副作用急性经口毒性试验和急性经皮毒性试验结果显示稀土小檗碱配合物属于低毒性杀菌剂稀土小檗碱配合物大剂量或长期使用的影响还需进一步研究由于试验室的合成设备有限, 使配合物的产率比较底, 只有 0%, 所以产品的成本较高通过改进生产工艺条件 : 物料配比, 温度, 搅拌速率和有机溶剂循环使用等提高产率, 降低成本使稀土小檗碱配合物成为便于使用的杀菌药物 4 结论试验结果说明 7 种稀土硝酸盐小檗碱配合物对番茄溃疡病菌向日葵菌核病菌尖孢镰刀菌和胡萝卜黑斑病菌有很好的杀灭作用, 是一类广谱高效, 安全低毒的药物, 可应用在治疗和预防由微生物引起的农作物病害领域另外, 用稀土和小檗碱合成配合物的方法也可为新型农药杀菌剂提供一种开发的思路参考文献 [] Muroma A. Studies on the bactericidal action of certain rare earth elements[j]. Ann. Med.Exp.Bio.Fenn.,958,6:-54. [] 杨军, 王甲辰, 刘向生, 等. 有机稀土抑菌作用的研究现状 [J]. 中国稀土学报.007,5( 增刊 ):77-8. [] Luigi d Aquino, Massimo M, Maria A. Effect of some rare earth elements on the growth and lanthanide accumulation in different Trichoderma strains[j]. Soil Biology & Biochemistry,009,4, [4] 倪嘉缵. 稀土生物无机化学 [M]. 第二版. 北京 : 科学出版社,00: 9-4. [5] Talburt.D E, Johnsson G T. Some effects of rare earth elements and yttrium on microbial growth[j].mycologia,967,59: [6] 刘宗怀, 张孟民, 宋迪生. 稀土硝酸盐甘氨酸固体配合物的合成及杀菌活性试验 [J]. 稀土,995,6():5-8. [7] 邓洪, 陈超球, 梁利芳. 稀土苯氧乙酸与 8- 羟基喹啉三元固体配合物的表征及抑菌试验 [J]. 广西科学,00,8():40-4. [8] Liu Y J, Wang Y, Wang F B. Control effect of lanthanum against plant disease[j]. journal of rare earths,008,6:5-0. [9] 王少先, 彭克勤. 稀土在农业上的应用及机理研究进展 [J]. 河北农业科学,00,6(): [0] 杨耐德. 稀土饲料添加剂在动物生产中的应用研究 [J]. 安徽农学通报,008,4(4): [] 崔学军. 小檗碱的药理学研究进展及临床新用途 [J]. 时珍国医国药,006,7(7):-. [] 王纪保, 李敏, 蒋永增. 临床实用药物概要 [M]. 西安 : 陕西科学技术出版社,99:90. [] 李文光. 微量元素肥料及稀土肥料应用现状及开发前景 [J]. 化工矿产地质.006,():9-98. [4] 叶丽娟, 杨德俊, 李强国. 稀土多元配合物的抑菌作用初步研究 [J]. 湘南学院学报,005,6(5):6-66. [5] 唐慧安, 王流芳, 杨汝栋. 稀土茜素配合物的合成表征及抗菌活性 [J]. 稀土,00,():5-8. [6] 于世林, 李寅蔚. 波谱分析 [M]. 重庆大学出版社,00:4-9. [7] 胡俊, 塔娜, 胡宁宝, 等. 内蒙古西部地区番茄溃疡病发生特点及防治对策 [J]. 内蒙古农业科技,998( 增刊 ): [8] 耿福利. 番茄溃疡病的发生与综合防治 [J]. 蔬菜,999():5. [9] 罗来鑫, 赵廷昌, 李健强, 等. 番茄细菌性溃疡病研究进展 [J]. 中国农业科学,004,7(8):44-50.

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