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植物源农药研究进展

蔬菜网  时间:2001/1/19  来源:暂无  阅读数:611   网友评论:3

    所周知,天然产物常表现出许多特殊的生物特性,千百年来已语辞为人们所用。过去常直接用于解决农业乘积 出现的病虫害问题,而今天又在创制天然产物源农药和农药先导物中起重要作用。据统计,当今世界至少有25万种不同植物,而在化学性质上进行过调查研究的仅占10%,而作为农药进行过研究的就更少了。业已知晓植物能够产生诸如匝烯类、生物碱、木质素、甾类、类黄酮和多糖等次级代谢物,这些代谢物中许多具有杀虫杀菌和病毒活性。特别是近年来,有机合成农药所造成的环境污染日益严重。为此,开发和应用植物源农药已成为各国所追膛的目标。本文拟就植物源农药的研究进展作一综述。 1
    资源研究
    地球上植物农药十分丰富。有人估计,有毒植物种类约占植物种类总数的4%。《中国有毒植物》一书列入有毒植物1300多种,其中许多种类具有杀虫(菌)作用或已被作为植物源农药利用。据1958年我国南方各省统计,被利用的植物农药达411种。《中国土农药志》一书共记述植物性农药220种,定出了学名。据调查统计,我国作为农药的植物主要集中于楝料、菊科、豆科、卫矛科和大戟科等三十多科(见表1),其中以楝科、豆科和卫茅科的植物被认为*具有开发利用价值。 2
    生物活性及作用机制 2.1
    杀虫 2.1.1
    作用于昆虫感觉神经系统
    目前研究发现a-蒎烯、樟脑、L-薄荷脑、烷基胺类、异硫氰酸类物质具有较强忌避活性,而糖苷类、醌类和酸类、萜烯类、香豆素类、木聚糖类、碱类、聚乙炔类和甾族类化合物具有拒食和引诱作用。Pradhan等用捣碎的印楝果仁水悬剂(0.001%)赵善欢等用几种楝科植物对稻瘿蚊作室内产卵试验表明,在选择和非选择条件下,川楝、苦楝种核抽取物均具有显著的忌避卵作用。
    对拒食作用机理研究表明,川楝素是一种选择性作用于突触前的神经肌肉传递阻断剂,种楝素引起的拒食作用是通过对害虫的化学感受器或对中性神经系统双重作用的结果。 2.1.2
    影响昆虫生理生化功能
    目前,研究发现许多植物源农药都具有干扰昆虫内分泌系统分泌蜕皮激素及保幼激素,引起不育,阻断呼吸的功能。
    Niemeyer认为,丁布是能量传递抑制剂,在高浓度下,可作用于呼吸链,抑制电子从NADH、琥珀酸和抗坏血酸+TMPP到O2的传递,具体部位在细胞色素a和O2之间;在低浓度下,可作用于ATP酶复合体,从而掏ATP合成。鱼藤酮能阻断昆虫的正常能量代谢,而从紫树科(Nyssacene)的一种植物喜树(Camptothecuacuminata)中分离得到的喜树碱是目前发现*有效的一种植物性昆虫不育剂,能引起昆虫不育。Imai等对186个科的植物作广泛筛选,发现80个科植物中有蜕皮激素类似物,并对部分物质作了结构鉴定,有代表性的植物昆虫保幼激素类似物是从罗勒中分离的Juvocimena Ⅰ和Ⅱ,可使大马利筋长蝽生成超龄幼虫。 2.1.3
    干扰昆虫中枢神经系统
    研究较早的影响昆虫神经兴奋传导的植物杀虫剂当推烟碱和除虫菊素。烟草中的烟碱和半边莲叶中的山醒烷醇酮可作为兴奋剂而作用于乙酰胆碱型的烟碱胆碱能受体,使昆虫呈现假性兴奋。木防已苦毒素(Picrotoxin)能作为受体拮抗剂,而阻断节肢动物和哺乳动物的GABA传递,许多茄科植物中存在的莨菪碱也是极好的蕈毒胆碱能受体阻断剂。
    近年,从阿拉伯茶(Cathn edulis)中得到的DL-阿拉伯茶酮(Cathinone),能使中枢神经系统中突触前储存器释放,从而对动物心血管和食欲产生抑制作用。
    Gbewonyo等认为胡椒科植物中胡椒酰胺类物质具有社经毒素的作用。这些酰胺可引起神经的肌肉接头MEPSPs频率和振幅的降低,而对MEPSPs频率的影响可能是由于酰胺影响了Ca2+从突触前膜释放,或影响了脆叶器,以阻神经递质的释放;MEPSPs振幅的降低则可能是由酰胺干扰了纳道或与突触后膜上谷氨酸受体相互作用(18、19)。
    目前,从广泛应用于杀虫的苦皮藤根皮中分离出苦皮藤素IV,是个黄型的昆虫麻醉剂,其对昆虫的作用症状和沙蚕毒素类杀虫剂巴丹、易卫杀的症状极为相似:试虫中毒后,虫体极度瘫软,对外界刺激的反应消失。但苦皮藤素IV是否也和沙蚕毒素类杀虫剂一样阻断突触后膜的神经传导,尚须进一步探讨。 2.2
    杀菌和治疗病毒病的作用
    烟草、茶饼、鱼藤、雷藤等植物的提取物能抑制某些病菌孢子的发芽和生长,或阻止病菌侵入植株。林存銮从90种植物中,筛选出小藜(Chenopodium serotinum)和玉簪(Hostaplantaginea)两种植物的抽取液对番茄花叶病毒有一定的治疗作用。袭维蕃从112个材料中发现连翅(Forsythia suspensa)、大黄(Rheum officinalle)和板兰根(Isatis tinctoria)对黄瓜花叶病毒引起的首相花叶病具有比较稳定的防效。日本从菠菜叶中分离出一种化合物,对烟草花叶病有很强的掏作用。
    华中农大赵纯森等发现厚朴落叶粗提液对多种植物病原菌均具有较强的抑制活性,抑制中浓度(EC50)都在100mg/Kg以内,表明厚朴叶中确实存在着高活性的抑菌物质。
    近年来,湖南用山苍籽油配制的乳剂,对茶树主要病害茶红锈病、茶花黄萎病、茶云纹叶枯病和棉花枯萎病、黄萎病等有较好的防治效果。薄荷等粉碎物以土重0.5%~0.1%的用量处理严重感染棉花枯萎病的土壤,防治枯萎病的效果达43.9%~74.3%。 3
    施用方式及应用范围
    植物农药可以制成乳剂、粉剂单独使用,可以几种植物农药配合使用,也可以与生物农药、化学农药混配使用。防治仓库害虫可以直接混于粮食中;防治土壤病虫害可以直接埋入土壤中;而防治农作物病虫害一般是应用喷雾。当然,植物性农药也可作为昆虫诱剂来诱杀害虫。
    众所周知,植物源农药的显著特点之一,是大多数情况下对人畜毒性低,而且在环境中容易降解,喷洒后在农林收z获物中的残留量小,基本上无明显的残毒问题。因此首先应考虑将植物源农药应用于蔬菜、茶叶、中药材、花卉生产以及城市绿化防治病虫害。例如蔬菜,特别是叶菜类,因食用部位(叶片)面积大,受药量大,残留量也大;又如茶叶、中药材等,特别是中药材农药残留量要求很严,尤其是出口外贸,必须符合GNP,而城市绿化防病虫害,若喷洒常规合成农药,其操作中飘失的农药会造成多方面污染,甚至使居民、行人中毒,而且其中大部分农药具有恶自味,严重影响城市卫生。显然,应用植物源农药于上述场合,具有更有更大的经济效益和环境效药于上述场合,具有更大的经济效益和环境效益。 4
    剂型加工和稳定性
    和化学农药一样,植物源农药也可加工成各种各样的剂型,但考虑到植物源农药的属性,一般是加工成粉剂和乳油。但直接加工成粉剂,由于植物材料一般质地轻,大多为纤维物质, 种粉剂在喷洒过程中易飘失,深积附着能力差。由于植物源农药的有效成分,主要是次生代谢物等有机物,即可用有机药剂抽提,再辅以其他成分制成乳油,简便实用。
    众所周知,植物源农药的活性成分植物的一类或几类次生代谢物质。而植物次生代谢物质的种类、含量除受自身遗传因子控制外,还受外界环境条件(如温度、湿度、光照、土壤pH值、土壤营养成分和周围生物群落等)的影响。因此,活性成分会有地域性和季节性等变化,如汪文陆等(994)进行不同地区苦楝果实中生物活性的比较结果说明,各样品对菜青虫的拒食活性差异较小,而胃毒活性异很大;并且活性成分在植物不同部分含量亦不同,特别是有些活性成分对光和热不稳定,如印楝素在光照下很快失去杀虫活性。显然,植物源农药的稳定性不很高。因此,很难形成一定的质量控制手段,这给植物源农药开发利用带来一定的影响,提高植物源农药的稳定性和质量控制工艺即成为其开发利用的关键。 表1
    植物源农药资源(5-16) 植物科名 种类 分布 应用部位 豆科 小花棘豆、二色棘豆、豆薯、皂荚、 全国各地 种子 苦豆子、紫穗槐、苦参、百脉根、补骨脂 菊科 艾蒿、天然精、苍耳、莴苣、万寿菊、 温带 全草 苍术 卫矛科 苦皮藤、南蛇藤 热带和温带 全草 大戟科 大戟、泽漆、乌柏、蓖麻、 全国各地 果实或根茎 油桐、猫眼草 楝科 川楝、苦楝、香椿、印楝、鹧鸪芬、 长江以南各省区 果实 米仔兰 亚热带 根茎 防己科 木防己 热带、 罂粟等 博落回、白屈菜 北温带 全草 茄科 曼陀罗、天仙子、烟草、番茄、龙葵、 温带至热带 根茎 三分三、樟柳 瑞香科 断肠草、了哥王、芫花 温带及热带 全草 胡桃科 胡桃、枫杨 温带 叶片 杨柳科 垂柳 南部 叶片 毛莨科 腺毛翠雀、白头翁、毛莨 全国 全草 夹竹桃科 夹竹桃、羊角拗、长春花 南方各省区及 全株 台湾省 石蒜科 石蒜、仙茅 温带 块茎 天南星科 半夏、独角莲、菖蒲、犁头尖、 华南、西南 块茎 天南星 伞形花科 芹菜 北温带 全草 马鞭草科 马鞭草、黄荆 热带、亚热带 全草冠 百合科 藜芦、石刁柏、蒜 温暖地带、热带 全草 蓼科 辣蓼、大黄、羊蹄 北温带 全草 芸香科 日本常山、八角黄角皮、芸香、 热带、温带 全株或果实 花椒、香椒子、 Telclea trichocarpa EngEvodia rutaecarpa Hood.f 紫菀科 欧蓍草、松果菊、史库菊、土木香 国内较少 全草 唇科 毛罗勒、石蚕、灰状黄芩、 全国 全草 葡萄筋骨草、日本筋骨草、 杂味一枝蒿、半枝莲、薄荷 蕃荔枝科 牛心蕃荔枝、紫番荔枝、圆滑番荔枝 温带 叶片 杜鹃花科 毛杜鹃、闹羊花 西南 全株 木兰科 Magnolia virginiana、厚朴 西南和南部 叶片

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