自20世紀40年代以來,化學農藥因其品種多、見效快、使用方便、價格低廉等特點而在農藥市場中佔據主導地位。然而由於人們對化學農藥的不合理使用和農藥本身固有的缺點,致使化學農藥在使用中產生了環境汙染、人畜中毒、農藥殘留等問題。隨著人們生活質量的提高和環保意識的增強,開發對人畜安全、無汙染、低毒、低殘留的生物農藥成為農藥領域研究的新熱點。
植物源農藥作為生物合理性農藥的一部分,其開發研究一直是新農藥研究的熱點課題之一。植物源農藥來源於自然,能在自然界降解,一般不會汙染環境及農產品,在環境和人體中積累毒性的可能性不大,對人和牲畜相對安全,對害蟲天敵傷害小,具有低毒、低殘留的特點,能夠保持農產品的高品質,因此植物源農藥具有廣闊的市場。近幾年,對植物源殺蟲劑的研究較為深入,包括殺蟲植物資源及分布、殺蟲有效成分、作用方式、作用機理及商品化等方面;而有關植物源殺菌劑的研究相對薄弱。我國植物資源豐富,《中國有毒植物》一書列入了有毒植物1300餘種,其中許多種類具有殺蟲、殺菌作用並被作為植物源農藥利用。《中國土農藥志》共記述植物性農藥220種,主要為毛莨科、杜鵑花科、大戢科、茄科、百合科、豆科等有毒植物種類。因此,開發利用我國豐富的植物資源用於有害生物的防治具有深遠的意義。
一、抗菌與殺菌植物資源
植物是生物活性化合物的天然寶庫,其產生的次生代謝產物超過40萬種,其中的大多數化學物質如萜烯類、生物鹼、類黃酮、甾體、酚類、獨特的胺基酸和多糖等均具有殺蟲或抗菌活性。Wilkins等(1989)曾報導有1389種植物有可能作為殺菌劑,植物中的抗毒素、類黃酮、罹病相關蛋白質、有機酸和酚類化合物等均具有殺菌或抗菌活性;因此,植物被認為是化學合成殺菌劑替代品最好的開發資源。較早用於植物病害防治的有大蒜汁、洋蔥汁、棉子餅、辣蓼、五風草等。近幾年來,國內外許多學者調查和研究了一些植物的抗菌、殺菌活性。張應烙等測定了井岡山47種植物丙酮提取物對幾種病原菌的抑菌生物活性,結果表明,山雞椒、凹葉厚樸和深山含笑提取物中含有農用抗菌成分,且抑菌譜較廣,作為植物源殺菌劑值得進一步研究。西北農林科技大學無公害農藥研究服務中心對西北地區200餘種植物的殺菌活性進行了初步篩選,綜合分析認為,菊科和豆科植物在植物源殺菌劑的研究中值得重視。喻大昭等以黃瓜灰黴病菌(Botrytis cinerea)為供試菌,對49種植物粗提物進行了生物活性篩選,結果表明,油茶和辣蓼粗提物的抑菌活性較高,有必要進一步對其不同組分進行分離、純化、活性追蹤,最終確定其主要活性組分。陳嬌等通過58種植物提取液對葡萄霜黴病菌(Plasmopara viticola)的遊動孢子囊萌發抑制率和接種葉圓盤的發病控制研究,篩選出虎耳草(Chloris virgata Swartz),黃檀(Dalbergia huoeana Hance),馬尾松(Pinus massoniana Larmb),牡丹(Paeonia suffruticasa),刺槐(Robinia pseudoaccia L.)5種具有抑菌作用的植物提取液。以龍膽斑枯病菌(Septoria microspra Speg.)為供試菌種,孫海峰等對9種中藥乙醇提取物進行抗龍膽斑枯菌活性試驗,結果9種中藥乙醇提取物均有抑菌作用,其中蛇床子、川楝子、知母14d最低抑菌質量濃度小於0.1g/mL,具有較強的抗龍膽斑枯病菌作用。於平儒等採用生長速率法測定了28種植物丙酮提取物的離體抑菌活性,發現拔葜的抑菌活性突出。Deepak S.A.等測試了40種植物的甲醇提取液對引起珍珠稷霜黴病的粟白髮菌(Sclerospora graminicola)的抗孢子形成作用,結果表明,小蓑衣藤(Clematis gouriana)、蒜(Allium sativum)、胡椒(Piper nigrum)等5種植物提取液的抗菌活性同市售的殺菌劑相當,甜橙(Citrus sinensis)、萬壽菊(Tagetes erecta)、姜(Zingiber offinale)等11種植物的甲醇提取液稀釋10倍後仍表現出較強的抗孢子形成作用。此外,傘形科、衛矛科、葫蘆科、桑科等植物的抗菌、殺菌活性均有過報導見(表1)。
表1 具有抑菌殺菌活性的植物資源
科名
植物名稱
主要應用部位
傘形科
孜然
根
蛇床
果實
衛矛科
苦皮藤
鮮假種皮
樟科
山蒼子
果實
肉桂
葉、枝、樹皮、子
菊科
飛機草
葉片
萬壽菊
根
蒼耳
全株、葉
孔雀草
花
葫蘆科
絲瓜
傷流液
桑科
無花果
根、皮、葉等
百部科
百部
根
紫金牛科
Maesa lanceolata Forrsskal var goulungensis weir
莖幹
桃金孃科
丁子香
花蕾、花枝、葉
瑞香科
狼毒
根
楝科
苦楝
樹皮
百合科
大蒜
鱗莖
蘆薈
肉質葉
豆科
苦參
根
唇形科
神香草
種子
廣藿香
全草
毛羅勒
地上部分
孜然
二、植物中的抑菌殺菌有效成分的研究
植物源殺菌劑研究的主流在於探索農藥活性的先導化合物,而活性物質的化學結構鑑定是植物源殺菌劑研究的基礎工作。現代色譜分離技術(如高效液相色譜、薄層色譜、葡聚糖凝膠柱色譜以及快速柱層析等)、波譜化學結構鑑定技術(如NMR,MS和X-射線衍射等)的發展及在天然產物有效成分的分離和結構鑑定中的應用,使得植物中的殺菌、抑菌活性成分的確定取得了一定的進展。
目前發現的植物中的殺(抑)菌活性成分,其結構類型涉及萜類、生物鹼類、黃酮類、苷類、皂甙、醌類、香豆素、木脂素、芪類、胺類、酯類、酚類、醛類、醇類、甾類、有機酸及精油類等化合物(見表2)。國外學者對植物精油的抗菌、殺菌活性及其化學成分研究報導較多,江志利等也對植物精油在植物保護中的作用做了系統論述。綜合認為植物精油的生物活性很高,其應用不僅僅局限於傳統的醫藥、食品、菸酒、日用化學等工業,在植物保護中已展現出很強的實力。因此,植物精油作為植物源殺菌劑類農藥具有潛在的價值和廣闊的市場。
表2 植物中的抑菌、殺菌有效成分
植物名稱
有效成分
作用病原菌
廣藿香
廣藿香酮
核盤菌
柑桔油
Polymethoxylated flavones
膠胞炭疽菌
棕兒茶
兒茶酚
尖孢鐮刀菌
楊玉萍,李艾蓮(中國醫學科學院中國協和醫 ( 2006年06月28日 )