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为解决陆地蜗牛危害问题,研究人员探究丁香精油对 Helix aspersa 的影响,发现其可作生物杀螺剂。
丁香在日常生活中并不陌生,它常被用于烹饪,为美食增添独特风味。然而,你可能想不到,丁香中提取的丁香精油还有着神奇的 “杀虫” 本领。在农业领域,
陆地蜗牛 Helix aspersa 是个让人头疼的 “捣蛋鬼”。它对各类观赏植物、水果和树木大肆啃食,不仅让家庭花园变得满目疮痍,还使商业种植园和农场遭受严重的经济损失 。传统的化学防治手段依赖合成杀螺剂,虽然能起到一定的防治效果,但这些化学药剂就像一把 “双刃剑”,在杀死蜗牛的同时,也对环境中的其他生物造成了毒性影响,破坏了生态平衡。因此,寻找一种安全、有效的替代方法迫在眉睫。
来自埃及 Menoufia 大学动物学系的研究人员 Hoda H. Abdel-Azeem,针对这一问题展开了深入研究。该项研究成果发表在《The Journal of Basic and Applied Zoology》上,为解决陆地蜗牛危害问题带来了新的希望。
研究人员在此次研究中主要运用了以下几种关键技术方法:首先,在实验动物选取与分组方面,从观赏植物和树木上收集体重为(5.4 ± 0.1)g 的 Helix aspersa 蜗牛,将其在特定实验室条件(湿度 70 - 85%、光周期 12 h、温度 20 ± 1.5°C)下饲养,并分为不同实验组,包括未暴露的对照组、暴露于不同浓度丁香精油组、不同浓度标准农药灭多威(Methomyl)组以及 1% 吐温 - 80 组。其次,采用多种酶活性检测方法,分别依据相应的试剂盒检测程序,对蜗牛消化道中的蛋白酶、α - 葡萄糖苷酶(α - Glucosidase)以及代谢酶谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)和 γ - 谷氨酰转肽酶(GTG)的活性进行测定。再者,利用组织学和超微结构检测技术,对对照组和暴露组蜗牛的消化腺和肠道进行处理,制作组织切片,通过光学显微镜和透射电子显微镜观察其组织学和超微结构变化 。
下面来具体看看研究结果:
- 毒性研究:研究人员通过将蜗牛暴露于丁香精油 1 天后测定其毒性,得出丁香精油对 Helix aspersa 的半数致死浓度(LC50)为 9.8% ,90% 致死浓度(LC90)为 16.03% ,这表明丁香精油对蜗牛具有一定的毒性作用。
- 对消化酶活性的影响:研究发现,不同浓度的丁香精油均能显著降低 Helix aspersa 消化道中蛋白酶和 α - 葡萄糖苷酶的活性。在蛋白酶活性方面,4.5% 浓度丁香精油处理组在第 1 周时活性下降最为明显,与对照组相比,从 53.9 ± 0.2 μmole/min/mg 蛋白降至 32 ± 1 μmole/min/mg 蛋白 。α - 葡萄糖苷酶活性也呈下降趋势,4.5% 浓度丁香精油处理组在第 1 周时浓度为 27.9 ± 0.05 ,第 3 周时为 30.6 ± 0.5 ,下降显著。
- 对代谢酶活性的影响:在暴露初期,丁香精油处理组中 ALT、AST 和 GTG 的浓度均有所增加。例如,2% 丁香精油处理组中 ALT 从对照组的 7.6 ± 0.4 升高至 14.5 ± 0.5 ,4.5% 丁香精油处理组中 AST 从 32.2 ± 0.6 升高至 72 ± 0.2 ,GTG 也有相应升高。然而,在暴露 3 周后,这些代谢酶的活性又出现显著下降。
- 对消化腺和肠道的组织学及超微结构影响:通过对消化腺和肠道的观察发现,丁香精油会导致其结构发生异常变化。正常消化腺由包含消化细胞和分泌细胞的小管组成,而暴露于丁香精油后,细胞出现空泡化,小管退化,管腔扩张,还出现了血细胞浸润现象。正常肠道由纤毛柱状上皮、杯状细胞和分泌细胞构成,外有肌肉层和黏膜,经丁香精油处理后,肌肉层退化,黏膜出现间隙和变性,柱状上皮增生且褶皱基部退化 。在超微结构方面,消化腺细胞的微绒毛退化、断裂,细胞核异常;肠道细胞出现不同大小的电子致密囊泡、空泡化、细胞核异常和细胞变性等现象。
综合研究结果和讨论部分可知,丁香精油对 Helix aspersa 具有显著的抑制作用。它不仅干扰了蜗牛消化酶和代谢酶的活性,还对其消化腺和肠道造成了组织学和超微结构上的改变,从而发挥了抗取食效应。这一研究结果表明,丁香精油有望成为一种有价值的天然杀螺剂,为农业生产中陆地蜗牛的防治提供了新的绿色解决方案,在保护农作物免受蜗牛侵害的同时,还能减少化学农药对环境的污染,为生态农业的发展提供了新的思路和方向。
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