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外来植物薇甘菊的开发利用前景



全 文 :王志远,莫 南,田先娇. 外来植物薇甘菊的开发利用前景[J]. 杂草科学,2013,31(3):8 - 11.
外来植物薇甘菊的开发利用前景
王志远,莫 南,田先娇
(德宏师范高等专科学校,云南芒市 678400)
摘要:薇甘菊是一种危害极大的外来入侵植物,近年来薇甘菊防控技术与途径的研究成为薇甘菊研究的热
点,但薇甘菊作为一种生物资源也一直受到关注。从薇甘菊在害虫防治、病原微生物防治、生态环境影响以及其
他应用等方面进行了详细介绍,并对薇甘菊的开发利用前景进行探讨与展望,以开拓薇甘菊防治的新思路。
关键词:外来植物;薇甘菊;开发利用;病虫害防治
中图分类号:S45 文献标志码:A 文章编号:1003 - 935X(2013)03 - 0008 - 04
Development and Utilization Prospects of Invasive Weed Mikania micrantha
WANG Zhi-yuan,MO Nan,TIAN Xian-jiao
(Dehong Teachers College,Mangshi 678400,China)
Abstract:Mikania micrantha is a noxiuos invasive weed,whose control techniques and management approaches have been
the subject of extensive research in recent years. This species,however,also has attracted great attention as a biological
resource. In this paper we review research concerning M. micrantha control,including the use pathogenic microorgan-
isms,ecological and environmental effects,and prospects for the development and utilization of M. micrantha.
Key words:invasive weed;Mikania micrantha;development and utilization;pest control
收稿日期:2013 - 07 - 17
作者简介:王志远(1977—) ,男,河南长葛人,博士,讲师,主要研究
方向为植物病理学与生物防治。E - mail:yuan33441@ sina. com。
薇甘菊(Mikania micrantha H. B. K.)别称小花
蔓泽兰、小花假泽兰,属菊科(Asteraceae)假泽兰属
(Mikania)多年生草质或木质藤本植物,原产于中美
洲,现成为热带及亚热带地区的一种恶性杂草,已被
列为世界最有害的 100 种外来入侵物种之一[1]。目
前薇甘菊已在我国香港、台湾、广东、海南、云南、广
西等地区广泛扩散,并有进一步蔓延的趋势[2 - 3]。
由于具有入侵的危害性,薇甘菊在 2003 年被国家环
保总局列入首批 16 种外来入侵生物之一,也被国家
林业局列为 21 种林业检疫性有害生物之一。
随着人们生态环境保护意识的不断提高,作为
外来入侵植物的薇甘菊对环境造成的影响已引起专
家学者的广泛关注,随之关于薇甘菊防治和开发利
用方面出现了很多报道,都是关于防止薇甘菊对生
态环境的破坏。在目前尚不能彻底有效防除的前提
下,薇甘菊能作为资源的开发利用也是对生态环境
另一种保护。
许多研究已经证实,薇甘菊作为资源具有显著
的开发利用价值。本文对薇甘菊害虫防治、病原微
生物防治、生态环境影响以及其他应用等方面进行
综述,使大家对薇甘菊可作为资源进行开发利用的
前景有深入了解,并探讨薇甘菊的开发利用前景。
1 对害虫的防治方面
近年来,几乎没有关于薇甘菊上出现真正危害
的昆虫的报道。一些植食性昆虫如芫葺、蝗虫、夜蛾
类在薇甘菊周围的植物上取食,而不取食薇甘菊,可
能薇甘菊具有一种物质可以驱避昆虫或使昆虫
拒食[4]。
为了证实薇甘菊在害虫防治方面的潜力,并对
低毒、低残留的环保型驱避产品进行探索,岑伊静等
利用薇甘菊地上部分植株的甲醇、乙酸乙酯、乙醚提
取物来测试其对柑橘主要害虫橘全爪螨产卵的驱避
—8— 杂草科学 2013 年第 31 卷第 3 期
作用,结果发现这 3 种提取物处理后 1d都有显著的
产卵驱避效果,其中极性最强的甲醇提取物效果最
好,驱避率达到 74. 22%[5];欧剑峰等利用薇甘菊的
甲醇提取物对橘小实蝇成虫进行驱避试验,结果表
明薇甘菊提取物对橘小实蝇具有明显的驱避作用,
特别是在 5—7 月橘小实蝇的高峰危害期[6];钟平生
等利用干扰作用控制指数 IIPC,评价了薇甘菊乙醇
提取物对褐飞虱的产卵驱避效果,结果表明处理后
48 h,薇甘菊乙醇提取物(浓度为 10. 0 g /L)对褐飞
虱有较强的产卵驱避作用,且随着提取物使用剂量
的提高,产卵驱避作用增强[7],这为褐飞虱的生态
控制提供了一条有效途径。
此外,冯惠玲等研究了薇甘菊的乙醇、丙酮提取
物对菜青虫和小菜蛾幼虫的生物活性,结果表明:质
量浓度为 125 mg /L的乙醇、丙酮提取物对 2 种幼虫
均具有拒食作用,乙醇提取物拒食率分别为 97. 4%
和 70. 4%,丙酮提取物拒食率分别为 96. 5% 和
98. 3%[8]。采用浸渍法和室内饲喂法研究薇甘菊
甲醇提取物对二疣犀甲的影响,拒食活性试验表明,
提取物在不同供试浓度下对二疣犀甲 3 龄幼虫均表
现拒食活性,在供试浓度 10mg /g 处理下,拒食率达
74. 39%;同时发现提取物对二疣犀甲卵孵化具有抑
制作用,10 mg /mL 浓度处理后卵孵化率仅达
66. 66%,对于从源头控制二疣犀甲具有重要意
义[9]。吕朝军等测定了薇甘菊提取物对椰心叶甲
室内生物活性和田间防治效果,证实了薇甘菊的甲
醇、乙醇提取物均能造成椰心叶甲蛹的羽化延迟、成
虫畸形、卵孵化时间延迟等[10]。同时,螺旋粉虱与
薇甘菊一样是我国入侵物种,钱军等采用药膜法和
田间喷雾法研究薇甘菊乙醇提取物对螺旋粉虱成虫
的防治效果,结果表明:薇甘菊的提取物对螺旋粉虱
具有较强的室内毒力和良好的田间防治效果,拓展
了薇甘菊的有害生物防治谱[11]。
不仅如此,薇甘菊挥发油具有生物活性也已被
证实。杨耀峰等测定了薇甘菊挥发油对枣尺蠖的生
物活性,结果表明:不同浓度处理对枣尺蠖幼虫死亡
率的影响达极显著水平[12],可以看出薇甘菊挥发油
对枣尺蠖具有一定的生物活性和防控潜力。张茂新
等通过 GC /MS分析了薇甘菊挥发油的化学成分,共
鉴定了 22 个化合物,单萜和倍半萜及其醇和酮的衍
生物是其主要成分,它们对小菜蛾、黄曲条跳甲和猿
叶虫有显著的产卵驱避作用,同时也具有一定的触
杀毒力[13]。薇甘菊挥发油对试验昆虫的非毒杀产
卵驱避效应正符合有害生物综合治理策略,值得深
入研究。
2 对病原微生物防治方面
随着研究的不断深入,薇甘菊对病原微生物的
广泛抑制作用也被证实。有研究发现薇甘菊(干
样 /培养基)0. 02 g /mL的甲醇、丙酮提取物对辣椒
疫霉、玉米大斑病菌菌丝的抑制率均为 100%[8]。
祝木金等采用了不同方法对薇甘菊乙醇提取物
的抑菌活性进行了测试,发现在干样 0. 1 g /mL浓度
下提取物对苹果炭疽病菌、番茄灰霉病菌等 8 种植
物病原菌的离体抑制效果均达 100%,对番茄早疫
病菌、杨树溃疡病菌等 2 种病原菌的离体抑制效果
在 70%以上;0. 05 g /mL 浓度下对小麦白粉病的保
护效果为 83. 3%[14]。对薇甘菊叶乙醇提取物各极
性段进行的研究表明,在干样 0. 09 g /mL 时石油醚
萃取物对小麦纹枯病菌抑制率达 100%,三氯甲烷
萃取物对小麦纹枯病菌、辣椒疫霉病菌、苹果轮纹病
菌和玉米大斑病菌 4 种病原菌的抑制率均达
100%;0. 18 g /mL浓度下石油醚萃取物对黄瓜霜霉
病的治疗作用和保护效果分别为 56. 3% 和
45. 1%,对小麦白粉病分别为 50. 2%和 56. 8%,三
氯甲烷萃取物对小麦白粉病的治疗防效达
46. 9%[15]。
庄世宏等采用活性跟踪法对薇甘菊全株乙醇提
取物进行分离,首次测定了其中 2 种化合物(去氧
薇甘菊内酯和二氢薇甘菊内酯)对 8 种重要病原菌
的抑制作用,结果表明这 2 种化合物对小麦纹枯病
菌、辣椒疫霉病菌和棉花立枯病菌的菌丝生长抑制
作用较强,在 100. 00 mg /L 剂量下抑制率均在 90%
以上[16]。同时,张茂新等发现薇甘菊挥发油对真菌
和细菌均具有生物活性,其中对植物和水稻稻瘟病
的抑制活性尤其显著,抑菌率为 53. 38%;对香蕉枯
萎病菌的抑制作用次之,抑菌率为 28. 66%;对长春
花疫病菌的抑菌率为 18. 68%[17]。
除了危害植物的病原微生物,薇甘菊对危害人
与动物的微生物抑制作用也被发现。薇甘菊提取物
的乙酸乙酯部分对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌抑菌
试验结果表明,其能有效抑制细菌的生长,最低抑菌
浓度分别为 5%、10%[18]。薇甘菊水溶性提取物对
枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等 3 种细
菌处理的试验结果证实,薇甘菊对上述 3 种细菌具
有广泛抑菌作用;而且在 250 mg /mL 浓度的水提液
—9—王志远等:外来植物薇甘菊的开发利用前景
与杀菌剂新吉尔灭的效果差别不大,因其属于植物
源消毒剂,因此若进行抗菌药物的开发,将会有非常
好的发展前景[19]。
3 对生态环境影响方面
目前,外来植物薇甘菊已入侵华南许多地区,并
造成了严重危害,同时薇甘菊对当地植物生态环境
的积极影响也开始受到关注。张宝明等就薇甘菊凋
落物对大叶榕、潺槁树、樟树和台湾相思树等 4 种当
地植物凋落物分解的影响进行了试验探讨,结果表
明,当薇甘菊与当地植物凋落物混合比例为 1 ∶ 4
时,凋落物分解速率变慢,但在 4 ∶ 1 时,凋落物的分
解速率变快;同时,在薇甘菊混入后,凋谢物养分中
碳的释放量下降,而氮的释放量有所提高[20]。
王丙涛等通过对薇甘菊中 8 种金属元素进行检
测,发现土壤环境污染较严重地区的薇甘菊中 Pb含
量比较高,很明显薇甘菊吸附了大量土壤中的重金
属 Pb。根据薇甘菊吸附重金属 Pb 的特点,有望通
过进一步研究,使薇甘菊在重金属污染的植物修复、
垃圾填埋场的重金属污染治理和垃圾渗滤液的重金
属污染防治方面发挥作用,或者作为环境污染监测
物种来监测土壤环境的变化[21]。
利用薇甘菊水提取物对土壤进行处理后,发现
土壤的 pH值降低了,但土壤中的 C、N、NO3
-、NH4
+
含量提高了;与对照相比,水提取物处理后的土壤净
矿化速率有所降低,但硝化速率却有较大提高;试验
结果表明,薇甘菊水提取物使土壤养分的可利用性
得到了提高[22]。同时,薇甘菊还可以改变土壤养分
和酶活性,为自身生长创造有利的土壤环境来增强
其竞争能力,从而形成不可替代的优势种群[23]。
由此可以看出,薇甘菊可以通过快速分解凋谢
物、富集重金属及提高土壤养分等方式来改变周围
环境,如果被加以正确利用,薇甘菊势必会给受到破
坏的生态环境带来福音。
4 其他方面
随着薇甘菊作为资源进行研究开发的不断深
入,其在抑制有害动物、促进植物生长及免疫学活性
等方面的作用不断被挖掘。
4. 1 对其他有害动物的抑制
软体动物福寿螺作为外来入侵生物目前在我国
已成为水稻杀手,宋春秀等采用薇甘菊的乙酸乙酯
浸提液对福寿螺进行浸杀,然后在电镜下发现福寿
螺主要器官出现了明显的组织损伤,为探讨薇甘菊
浸提液对福寿螺的毒杀机理提供一定依据[24]。已
有专利报道薇甘菊可以粉末形式直接投入含有福寿
螺的水体中来杀灭福寿螺[25]。
4. 2 对植物生长的促进
另外,梁斌等用薇甘菊提取物乙醇部分对水稻、
萝卜、黄瓜、菜心进行处理,干物质为 0. 1g /mL 的乙
醇部分溶液对菜心的种子萌发、幼苗生长、根长生长
抑制作用最为明显;干物质为 0. 01 g /mL溶液对水
稻的根长生长有明显的促进作用;干物质为
0. 002 g /mL 溶液对水稻、菜心的种子萌发、幼苗生
长、根长生长也有一定的促进作用,总体上呈现“低
促高抑”现象[26]。根据这一现象可能开发出既能防
治病虫害又能促进植物生长的新的植物保护剂。
4. 3 薇甘菊的免疫学活性
为了探讨薇甘菊提取物中次级代谢产物的免疫
学活性,吴玉荷等以提取物喂食小鼠,证实经薇甘菊
2 种提取物的刺激,小鼠均能产生 CD4
+和 CD8
+细
胞二者比值均比对照明显增加,同时水溶性提取物
的效果更为明显[27]。薇甘菊次生代谢产物中可能
含有某些刺激动物免疫活性和提高抗肿瘤能力的物
质,尚需进一步深入研究。
同时研究发现,薇甘菊的水提物在多数浓度下,
对人慢性粒细胞白血病细胞系(K562)、人宫颈癌细
胞系(Hela)、人胚肾细胞系(HEK293)均产生抑制
作用;其中在浓度为 200 μg /mL时,对 HEK293 细胞
增殖的抑制作用显著(P < 0. 05)[28]。
5 探讨与瞻望
从利用薇甘菊对害虫防治的研究[29 - 30],可以看
出薇甘菊不同的提取物均表现出对害虫的生物活性
与防控潜力,用于生产实践将具有防治农林害虫的
广阔前景;如果进一步对薇甘菊提取物中的次生代
谢物进一步分离提纯,或以其为模板形成先导化合
物进行新型杀虫剂的开发,将会产生较高的社会与
经济效益。
鉴于目前生产上常用的化学杀菌剂往往易造成
残留污染及产生抗性的特点,若能利用植物源的薇
甘菊杀菌活性物质进行新型无公害杀菌剂产品的研
制,将会对社会与生态保护带来利好影响。
随着对环境污染区薇甘菊元素成分分析及富集
能力和机理的进一步深入研究,可从重金属污染防
治的角度发挥薇甘菊作用,从而开辟治理薇甘菊的
—01— 杂草科学 2013 年第 31 卷第 3 期
新途径。
就目前来说,国内的研究更多地是集中于薇甘
菊在农用方面的价值,在其医用活性方面的研究和
报道较少。比如从薇甘菊分离出的薇甘菊内酯和二
氢藤薇甘菊内酯、鸡屎藤内酯等都具有一定的药用
价值,如果在医用活性方面进行研究与开发的话,可
能薇甘菊会有更好的价值体现。
在通过现代分离技术手段扩大对薇甘菊特殊化
学成分及生物活性物质寻找与研究的同时,还可考
虑从分子水平上研究其生理特性来获得有价值的基
因片段,将其转入那些生长缓慢、适应性差的药材或
有益植物中,从而能促进其生长。随着对薇甘菊研
究和相关技术的不断深入和发展,相信这 2 个方向
的研究会有所突破。
参考文献:
[1]Lowe S,Browne M,Boudjelas S,et al. 100 of the worlds worst inva-
sive Alien species:A selection from the Global Invasive Species Data-
base[M]. Auckland,New Zealand:Invasive Species Specialist
Group,2000:12.
[2]徐艳媚,廖周瑜. 国内外对薇甘菊的研究综述[J]. 现代农业科
技,2011(6) :218.
[3]胡立明. 薇甘菊的调查与防治[J]. 科技创新导报,2012
(16) :135.
[4]韩诗畴,李丽英,彭统序,等. 薇甘菊的天敌调查初报[J]. 昆虫
天敌,2001,23(3) :119 - 126.
[5]岑伊静,庞雄飞,凌 冰,等. 薇甘菊提取物对桔全爪螨的产卵驱
避作用及有效组分分析[J]. 生态学报,2004,24 (11) :
2542 - 2546.
[6]欧剑峰,黄 鸿,徐洁莲,等. 薇甘菊对桔小实蝇的驱避试验初报
[J]. 昆虫天敌,2005,27(4) :183 - 187.
[7]钟平生,梁广文,曾 玲.非嗜食植物乙醇提取物对褐飞虱产卵
的驱作用[J]. 植物保护,2010,36(4) :85 - 89.
[8]冯惠玲,杨长举,张 兴,等. 薇甘菊对昆虫和病原菌生物活性的
初步研究[J]. 中山大学学报:自然科学版,2004,43(4) :
82 - 85.
[9]钟宝珠,吕朝军,王东明,等. 薇甘菊甲醇提取物对二疣犀甲生长
发育的影响[J]. 昆虫学报,2012,55(9) :1062 - 1068.
[10]吕朝军,钟宝珠,孙晓东,等. 薇甘菊粗提物在椰心叶甲上的防
控潜力[J]. 昆虫学报,2010,53(3) :349 - 353.
[11]钱 军,钟宝珠,苟志辉,等. 薇甘菊提取物对螺旋粉虱的生物
活性[J]. 生物安全学报,2013,22(1) :33 - 37.
[12]杨耀峰,张金凤.薇甘菊挥发油对枣尺蒦的生物活性分析[J].
四川林业科技,2012,33(5) :92 - 93.
[13]张茂新,凌 冰,孔垂华,等. 薇甘菊挥发油的化学成分及其对
昆虫的生物活性[J]. 应用生态学报,2003,14(1) :93 - 96.
[14]祝木金,冯俊涛,冯惠玲,等. 小花假泽兰提取物对十余种植物
病原菌的抑制活性测试[J]. 西北农业学报,2003,12(4) :53 -
55.
[15]余鑫平. 小花假泽兰杀菌活性成分研究[D]. 杨凌:西北农林
科技大学,2006:1 - 61.
[16]庄世宏,郝彩琴,冯俊涛,等. 小花假泽兰的抑菌活性成分研究
[J]. 浙江大学学报:农业与生命科学版,2010,36(3) :293 -
298.
[17]张茂新,凌 冰,孔垂华,等. 薇甘菊挥发油的化感潜力[J]. 应
用生态学报,2002,13(10) :1300 - 1302.
[18]梁 斌,袁亚莉,刘传香. 薇甘菊提取物抑菌作用的初步研究
[J]. 南华大学学报:自然科学版,2006,20(2) :109 - 111.
[19]吴玉荷,杨小华,蒋灵芝. 薇甘菊水提物的抑菌试验研究[J].
中国野生植物资源,2007,26(1) :51 - 54.
[20]陈宝明,彭少麟,侯玉平,等. 外来植物薇甘菊对本地植物凋落
物分解的影响[J]. 中山大学学报:自然科学版,2008,47(6) :
44 - 47.
[21]王丙涛,孟令兵,林燕奎,等. 薇甘菊中多元素分析及富集研究
[J]. 中国生物防治,2008,24(增刊) :98 - 101.
[22]陈宝明,彭少麟. 薇甘菊化感作用对入侵系统 N 循环的影响作
用[C]/ /广州:广东省植物学会第十九期学术研讨会,2010.
[23]刘小文,周益林,齐成媚,等. 入侵植物薇甘菊对土壤养分和酶
活性的影响[J]. 生态环境学报,2012,21(12) :1960 - 1965.
[24]宋春秀,章家恩,罗明珠,等. 薇甘菊浸提液对福寿螺主要器官
组织损伤的扫描电镜观察[J]. 生态环境学报,2010,19(8) :
1876 - 1880.
[25]华南农业大学. 一种利用薇甘菊杀灭福寿螺的方法:中国,
201210128690. X[P]. 2012 - 04 - 28.
[26]梁 斌,袁亚莉,谷文祥,等. 薇甘菊化感作用的初步研究[J].
杂草科学,2006(1) :21 - 23.
[27]吴玉荷,张仁利,胡章立. 薇甘菊次生代谢产物的免疫学活性研
究[J]. 天然产物研究与开发,2005,17(3) :313 - 315.
[28]窦笑菊. 薇甘菊水提液抗肿瘤活性研究[D]. 深圳:深圳大
学,2008.
[29]Bakir M,Facey P C,Hassan I,et al. Mikanolide from Jamaican Mi-
kania micrantha[J]. Acta Crystallographica Section C:Crystal
Structure Communications,2004,60(11) :798 - 800.
[30]Facey P C,Pascoe K O,Porter R B,et al. Investigation of plants
used in Jamaican folk medicine for anti - bacterial activity[J]. The
Journal of Pharmacy and Pharmacology,1999,51(12) :1455 -
1460.
—11—王志远等:外来植物薇甘菊的开发利用前景