全 文 ：外来入侵杂草黄顶菊生物活性及化学成分研究进展
陈　艳 1 , 刘　坤2 , 张国良 2 , 谭万忠 1
(1.西南大学植物保护学院 ,重庆 400716;2.中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 ,北京 100081)
　　摘要:随着外来入侵杂草黄顶菊 [ Flaveriabidentis(L)Kuntze]在我国的危害日益严重 , 对它的研究也逐渐增
多 ,但目前对其体内的化学成分及其生物活性的研究尚少。该文就黄顶菊体内类黄酮和噻吩类等几种化学成分
在抗虫 、抗菌方面的研究概况进行了综述 ,旨在推动国内黄顶菊化学生态学领域的研究 , 为综合控制黄顶菊的蔓
延和危害提出可能的途径。
　　关键词:入侵杂草;黄顶菊;生物活性;化学成分
　　中图分类号:S451　　文献标识码:A　　文章编号:1003-935X(2007)04-0001-02
收稿日期:2007-08-20
基金项目:农业部外来入侵生物防治专项。
作者简介:陈　艳(1983—),女 ,四川成都人 ,在读研究生 ,主要从事
外来入侵杂草生物防治研究。 Tel:(010)68919571 - 3408;
E-mail:chenyan0601@ 126.com。
　　黄顶菊 [ Flaveriabidentis(L)Kuntze]为菊科堆
心菊族黄菊属(FlaveriaJuss.)一年生草本植物 ,原
生长在南美洲 ,首先扩散到美洲中部 、北美洲南部及
西印度群岛 ,又传播到埃及 、南非 、英国 、法国 、西班
牙 、澳大利亚和日本等地 [ 1] 。
黄顶菊植株高大密集 ,种子产量惊人 ,繁殖能力
和适应性极强 ,可入侵农田 、路边 、荒地等多种生境 ,
并能通过化感作用抑制其他植物的生长 ,从而迅速
占领生态位 。除原产地外 ,黄顶菊在其他国家和地
区均表现出入侵性 ,对生态环境和农业生产具有极
大威胁 , 是一种危险性极高的外来入侵植物。自
2001年在我国衡水湖畔首次发现以来 ,黄顶菊在河
北 、天津等地迅速蔓延 ,其分布区域已扩大到河北省
7个市的 47个县(市 、区)以及天津的 6个区(县),
发生面积超过 2万 hm2 ,包括 3 300hm2农田。黄顶
菊可导致农作物减产 ,造成巨大的经济损失 ,仅河北
省每年化学防除黄顶菊的费用就高达数百万元 。
最近越来越多的研究证明 ,外来杂草的化感作
用在其入侵过程中起着重要的作用。植物可以通过
合成或释放特定的化学物质防御或抑制新生境的动
物 、植物和微生物 [ 2] 。黄顶菊作为外来入侵杂草 ,
有必要对其体内的化学成分及其生物活性进行多方
面的研究。对黄顶菊化学成分的研究始于 20世纪
末 ,主要集中在类黄酮和噻吩类 。本文就黄顶菊的
生物活性及这两种化学成分的研究概况作一简要综
述 ,旨在推动国内在黄顶菊化学生态学领域的研究 ,
为综合控制黄顶菊的蔓延和危害提出可能的途径 。
1　昆虫拒食性
Green等在南非对抗棉铃虫转基因棉花进行的
研究中 ,调查了 34种植物和杂草上的棉铃虫发生情
况 ,在黄顶菊上没有发现棉铃虫 [ 3] 。据此推断 ,棉
铃虫对黄顶菊可能具有拒食性 ,但有待进一步的研
究证实。
2　萃取物及其生物活性
2.1　杀虫活性
1999年阿根廷科学家研究发现 ,浓度为 5%的
黄顶菊甲醇萃取物对米象(Sitophilusoryzae)具有显
著的的杀灭活性 ,其致死率超过 60%,并认为黄顶
菊可作为潜在的杀虫剂来源材料[ 4] 。而在印度 ,黄
顶菊一直被当地人用作杀虫植物 [ 5] 。
2.2　抗菌活性
Bardón等发现黄顶菊叶和花的氯仿萃取物对
金黄色葡萄球菌(staphylococcusaureus)的培养菌株
和临床分离菌株均表现出中等强度的抗菌活性 ,抑
菌圈 10mm以上 [ 6] 。其甲醇萃取物对嗜酸乳杆菌
(Lactobacilusacidophilus)的抑菌圈也达到了 10
mm。Feraro等在对阿根廷和巴拉圭的 30多种菊科
植物进行药用筛选时发现 , 黄顶菊具有抗病毒
活性 [ 7] 。
—1—杂草科学　2007年第 4期
3　化学成分及其活性
目前 ,对黄顶菊中的化学成分研究和报道较多
的主要为类黄酮和噻吩类化合物。
3.1　类黄酮
目前从黄顶菊中共分离出 4种槲皮素硫酸酯
(表 1),其中 3, 7 , 3′, 4′-四硫酸槲皮素为自然界首
次发现的物质 ,也是第一种从植物中分离出的类黄
酮聚类盐(图 1)[ 8-12] 。
表 1　黄顶菊中分离到的 4种硫酸类黄酮
化合物
官能团
R1 R2 R3 R4
3-硫酸槲皮素 KSO3 H H H
3, 7, 3′-三硫酸槲皮素 KSO3 KSO3 H KSO3
3-乙酰 -7, 3′, 4′-三硫酸槲皮
素(ATS)
COCH3 KSO3 KSO3 KSO3
3, 7, 3′, 4′-四硫酸槲皮素(QTS) KSO3 KSO3 KSO3 KSO3
　　Guglielmone等研究了 QTS与 ATS的抗凝血效
果及其作用机制 ,发现 QTS与 ATS在抗凝血机制中
起激动剂的作用 ,两者在 1 mmol/L的浓度下对活化
部分凝血活酶时间(APTT)均表现出显著的延迟效
果 ,结合其在水介质中的高溶解度以及该族化合物
无毒的性质 ,对其作为抗血栓药的效用进行深入研
究是有意义的。研究同时发现 , QTS对肝素辅因子
II的活化作用比 ATS强 ,且差异显著 ,这种差异可
能是由于 2种类黄酮分子的硫化程度不同而造成
的 [ 13] 。
3.2　噻吩类
Agnese等从黄顶菊地上部分和根中分离出两
种噻吩衍生物 , α-三噻酚(图 2)和 5-(3-丁烯 -
1-炔基)2, 2′-联二噻吩(图 3)。 α-三噻酚在地
上部分和根部的含量分别为 0.09%和 0.03%, 5-
(3-丁烯 -1-炔基)2 , 2′-联二噻吩在地上部分和
根的含量分别为 0.02%和 0.006%[ 14] 。
　　其中 α-三噻吩是一种典型的光活化毒素 ,对
白纹伊蚊(Aedesalbopictus)幼虫具有强杀虫活性。
对敏感品系幼虫的 LC50为 5.34 μg/L,对溴氰菊酯
抗性品系幼虫的 LC50为 9.09 μg/L。对于常规农药
产生抗性的蚊幼虫 ,是一种高效 、实用的杀虫剂[ 15] 。
而当浓度达到 100mg/L,在很短时间内即可使松材
线虫全部致死 [ 16] 。
4　问题与展望
黄顶菊是一种入侵性强 、扩散快 、危害大的外来
入侵植物 ,从目前的防除经验来看 ,仅依靠传统的人
工铲除和简单的药剂防除很难达到理想的控制效
果。因此 ,从化学生态学的角度阐明物种之间相互
作用的化学基础 ,深层次揭示其入侵机理及对生态
系统和生物多样性的影响 ,对于建立黄顶菊可持续
发展的综合防御和控制体系是必需的 ,也是迫切的。
另一方面 ,在研究治理措施的同时 ,若能进行深入研
究 ,进一步开发活性次生物质及相应的医药和农用
功能 ,就可变废为宝 、变害为益 ,为黄顶菊的综合治
理寻找到一条新的出路 。
黄顶菊为新近传入的外来生物 ,虽然我国学者
对其开展了多方面的研究 ,但多集中在生理 、生态及
基础防除方面 ,生物活性及化学成分方面的研究基
本为空白 。相比一下 ,国外在此方面的研究开展得
相对较早 ,也取得了一些可喜的成果。因此 ,发表本
文的另一目的就是希望引起国内研究者的重视 ,带
动国内在黄顶菊化学生态学领域的研究 。
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(下转第 3页)
—2— 杂草科学　2007年第 4期
利用化感物质防除杂草研究现状及应用前景
王宏生
(青海省畜牧兽医科学院 ,青海西宁 810016)
　　摘要:简述了国内外利用植物化感物质防除杂草研究的现状以及应用前景。
　　关键词:化感作用;杂草防除
　　中图分类号:S451　　文献标识码:A　　文章编号:1003-935X(2007)04-0003-03
(上接第 2页)
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tp://www.cpsfu.com/A01N/2006 /CN1736194.shtml.
　　我国造成草原退化的五大因素中 ,毒草化是继
荒漠化之后的第二大严重危害草原的因素 。据联合
国粮农组织报道 ,全世界杂草总数约 5万种 。杂草
是农牧业生产的大敌 ,对农业及其他相关产业造成
极大的危害 ,全球农业生产每年因杂草危害损失达
10%左右。杂草对本土环境尤其是生物多样性构成
了严重威胁 ,其潜在的发展趋势还难以估量 [ 1 -2] 。
我国每年由于杂草引起的作物产量损失达 10%以
上 [ 3] 。青藏高原高寒草场是我国重要的植被类型 ,
近年来由于自然和人为因素引起草场退化十分严
重 ,青海省毒杂草型退化草地达 262.1万 hm2 ,占全
收稿日期:2007-06-14
基金项目:教育部 “春晖计划项目”(编号:Z2004-2-63011)。
作者简介:王宏生(1967—)男 ,河南叶县人 ,副研究员 , 主要从事高
寒草地植物保护研究工作。 Tel:(0971)5318493;E-mail:
w-h-s@ 163.com。
省可利用草地面积的 8.3%。以狼毒和棘豆为优势
种的毒杂草型退化草地发生面积占了相当大的比
例 ,是危害最为严重的两类。高寒草场因毒杂草蔓
延 ,使大面积的优良草场逐年退化 。现阶段对杂草
控制的最常用和有效的方法仍是使用化学除草剂 ,
但化学除草剂的残留会给环境造成污染 ,长期使用
还会使杂草产生抗药性 。因此 ,生物源除草剂越来
越受到重视 ,利用化感作用控制杂草己成为杂草生
物防除领域的重要内容 。
1　植物化感作用的研究概况
化感作用是自然界普遍存在的一种现象 。公元
前 300多年 ,就有了鹰嘴豆(CicerarietinumL.)抑制
杂草生长的报道[ 4] ,但真正对化感作用进行广泛研
究还是从 20世纪 70年代开始。近年来 ,植物化感
越来越成为研究的热点 。过去漫长的时期内 ,关于
—3—杂草科学　2007年第 4期