全 文 ：飞机草挥发油的化学组成及其对植物、真菌
和昆虫生长的影响 3
凌　冰　张茂新 3 3 　孔垂华　庞雄飞　梁广文
(华南农业大学昆虫生态研究室 , 广州 510642)
【摘要】　飞机草挥发油对 5 种植物幼苗生长有显著的抑制作用 ,受抑制的大小排序为黑麦草 > 白菜 > 萝
卜 > 四季豆 > 水稻. 中等浓度 (800 mg ·L - 1)飞机草挥发油对水稻稻瘟病菌的抑制作用最强 ,对长春花疫
病菌的抑制作用次之 ,对香蕉枯萎病菌的抑制作用最弱 ;其抑菌率分别为 61. 40 %、29. 27 % 和 14. 44 %.
10～20μl·株 - 1的飞机草挥发油对小菜蛾和黄曲条跳甲有显著的驱避产卵作用. 经 GC/ MS ,飞机草挥发油
的化学成分主要是萜类化合物 ,如反式2石竹烯 (16. 58 %) 、δ2杜松烯 (15. 85 %) 、α2可巴烯 (11. 58 %) 、氧
化石竹烯 (9. 63 %) 、大根香叶烯 (4. 96 %)和α2艹律草烯 (4. 32 %) .
关键词 　飞机草 　挥发油 　化学组成 　植物 　真菌 　昆虫 　生长
文章编号 　1001 - 9332 (2003) 05 - 0744 - 03 　中图分类号 　Q949. 783. 5 　文献标识码 　A
Chemical composition of volatile oil from Chromolaena odorata and its effect on plant , fungi and insect
growth. L IN G Bing ,ZHAN G Maoxin , KON G Chuihua ,PAN G Xiongfei ,L IAN G Guangwen ( L aboratory of In2
sect Ecology , South China A gricultural U niversity , Guangz hou 510642 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,
2003 ,14 (5) :744～746.
The volatile oil from C. odorata had a significant effect on the growth of plants , fungi and insects. The result
showed that the seedling growth of five test plants was obviously inhibited ,in the order of ryegrass > Chinese cab2
bage > radish > snap been > rice. The inhibitory effect of the oil at its middle concentration (800 mg·L - 1) for
Pyricularia grisea was the strongest , the next was to Phytophthora nicotianae , and the weakest was to Fusari2
um oxysporum . The inhibitory percentage was 61. 40 % , 29. 27 % and 14. 44 % ,respectively. The volatile oil
from C. odorata at the dose of 10～20μl·plant - 1 had a significant oviposition deterrent effect on Phyllot reta
st riolata and Plutella xylostella. The volatile oil from C. odorata was analyzed by GC/ MS and thirty compo2
nents were identified. Terpenoids compounds were major components of the volatile oil , such as trans2caryophyl2
lene (16. 58 %) ,δ2cadinene (15. 85 %) ,α2copaene (11. 58 %) , caryophyllene oxide (9. 63 %) , germacrene2
D (4. 96 %) andα2humulene (4. 32 % ) .
Key words 　Volatile oil , Chromolaena odorata , Chemical composition , Plants , Fungi , Insects , Growth.3 国家自然科学基金重点项目 (39930120)和国家自然科学基金资助
项目 (39870441) .3 3 通讯联系人.
2002 - 09 - 19 收稿 ,2002 - 10 - 28 接受.
1 　引 　　言
飞机草又称 Siam 杂草 ,为菊科多年生的草本植
物. 原产于中、南美洲 ,随后被引入印度 ,现已引入到
东南亚、非洲等 30 多个国家 ,是我国海南省和台湾
省的重要杂草. 在新的栖息地 ,飞机草不仅具有广泛
的适应性和抗逆能力 ,其竞争力也很强 ,一旦侵入草
地、林地和荒地很快形成单种优势群落 ,给农、林、牧
业及生态环境造成极大威胁[7 ] . 这除了由于飞机草
本身的强大繁殖力和旺盛的生命力以外 ,它还具有
较强的化学防御功能 ,它可通过产生和释放次生化
合物影响邻近生物 ,这就是植物长期以来为生存竞
争而产生的自然化学调控现象. 许多外来植物种类
都具有明显的化感作用[8 ] ,早期的研究表明 ,飞机
草叶的乙醇提取物和水提取物对多种植物幼苗的生
长发育有明显的抑制作用[6 ] ,并对其他动物、昆虫
及病原菌产生影响 ,它能使牛中毒 ,作为肥料施于稻
田会引起鱼死亡[1 ] ,其叶片及其提取物对仓储谷物
害虫也有明显的驱避和毒杀作用[3～5 ] . 在东南亚 ,
飞机草还作为传统医药用于临床治疗皮肤感染、齿
槽炎和昆虫叮咬[2 ] . 因此 ,系统研究飞机草次生物
质的生态学功能及其化学成分 ,一方面可望揭示它
与其他生物之间的化学关系 ,阐明它所具有的强大
生存竞争能力 ,以及探讨它的生态系统和生物多样
性的影响机制. 另一方面 ,可从中寻找出有生物活性
的化合物 ,为农作物病虫害防治提供途径 ,为飞机草
次生物质的开发与利用提供依据. 本文研究飞机草
挥发油对植物、真菌和昆虫生长的影响 ,并对其化学
成分作了分析.
应 用 生 态 学 报 　2003 年 5 月 　第 14 卷 　第 5 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,May 2003 ,14 (5)∶744～746
2 　材料与方法
211 　实验材料
飞机草 ( Chromolaena odorata) 于 2002 年 2 月采自海南
省儋州. 受试植物有黑麦草 ( L olium m ultif lorum) 、水稻 ( O2
ryz a sativa) 、萝卜 ( Raphanus sativus) 、白菜 ( B rassica chinen2
sis)和四季豆 ( Phaseolus vulgaris) ,由华南农业大学农学院
和广东省农业科学院蔬菜研究所提供. 受试病原菌有长春花
疫病菌 ( Phytophthora nicotianae) 、香蕉枯萎病菌 ( Fusarium
oxysporum)和水稻稻瘟病菌 ( Pyricularia grisea) ,均由华南
农业大学资源环境学院植物病理教研室提供. 供试昆虫有小
菜蛾 ( Plutella xylostella) 和黄曲条跳甲 ( Phyllot reta st riola2
ta) ,均采自华南农业大学昆虫生态研究室的网室.
212 　植物、真菌抑制效应的测定
参照 Kong 等[9 ]方法. 在直径 9cm 的培养皿内垫一层滤
纸并铺上 0. 5 cm 厚的石英砂 ,加 5 ml 蒸馏水后 ,将预先催
芽 (芽长 1～2 mm)的受试植物种子均匀播在培养皿中. 培养
皿放入干燥器的上层 ,干燥器底部中央放入盛有飞机草挥发
油的培养皿作为挥发物来源. 实验室温度为 24～26 ℃,自然
光照下培养 ,5d 后取出测量受试植物幼苗的根长、苗高和鲜
重. 每处理重复 3 次. 以 RI 值为原始数据进行假设测验与方
差分析 , 其中 RI = 1 - C/ T (当 T ≥C) ,或 = T / C - 1
(当 T < C) , C 为对照值 , T 为处理值. R I 实为响应指数 ,
R I > 0 为促进 , R I < 0 为抑制 , R I 绝对值大小与作用强度一
致.
病原真菌的生物测定 ,称取飞机草挥发油 2. 5g , 加入 2
滴吐温 80 (广州化学试剂厂) ,用灭菌蒸馏水定容至 50ml 作
为母液 ,分别吸取母液 16、8 和 4ml 加入到 3 支 50ml 容量瓶
中 ,用灭菌蒸馏水定容 ,得到 16000、8000 和 4000 mg·L - 1 3
个浓度. 采用生长速率法 ,取 1ml 药液 ,加入 9ml 已熔化的马
铃薯培养基混匀 ,迅速倒入 9cm 的培养皿内制成平板 ,药剂
浓度相应缩小 10 倍 ,在培养皿中央放入直径为 0. 7cm 的菌
饼 1 块. 以多菌灵 (98 % 原粉 ,江门农药厂) 为正对照 ,无菌
蒸馏水为空白对照 ,每处理设 3 个重复 ,置于 25 ℃恒温箱中
培养. 72 h 后测量菌落的直径 ,用净生长量计算抑制率.
213 　挥发油对昆虫产卵驱避作用的测定
以铝合金和不锈钢纱网制作的笼罩 (30cm ×30cm ×
30cm)作为生测装置. 用塑料杯栽种菜心 (3～4 叶) 作为试虫
的寄主植物 ,每杯 1 株. 将一张折成三折的滤纸片 (1. 5cm ×
2 cm)插到菜心苗旁边 ,将飞机草挥发油 (10～20μl·株 - 1) 滴
在滤纸片上 ,对照滴蒸馏水. 每笼罩内呈对角线放置处理和
对照各 2 杯 ,重复 5 次 ,每笼罩内分别接入已交配的黄曲条
跳甲成虫或羽化 2～3d 已开始产卵的小菜蛾成虫 5 对. 48 h
后分别调查各处理的卵数. 用昆虫产卵抑制指数 (Oviposition
Deterrent Indices , ODI)评价挥发油对昆虫产卵的驱避作用.
ODI = 100 ×( C - T) / ( C + T) , C 为对照组全部落卵量 , T
为处理组全部落卵量. 当 ODI 显著 > 0 时 ,表明被测物为产
卵抑制 ; ODI 接近于 0 时 ,表明雌虫对被测物无反应 ; ODI
显著 < 0 时 ,表明被测物能引诱成虫产卵.
214 　化学成分分析
将飞机草茎和叶剪碎 ,自然晾干. 经水蒸汽蒸馏 ,乙醚萃
取 ,无水硫酸钠脱水 ,过滤 ,回收乙醚 ,得挥发油 ,提取率 (油/
干重) 为 0. 25 %. 采用 HP6890 GC / HP5973 MSD ,色谱条
件 : HP21 毛细管 ,柱长 30m ,内径 0. 25mm. 始温 70 ℃,保持
1min后 ,以 10 ℃·min - 1 速度升至 250 ℃,在 250 ℃下保持
10min.质谱条件 : EI 电离方式 ,70ev 轰击电压 ,扫描范围 29
～400amu. 经 Wiley 275. 1 谱库 ,大部分成份可以确定.
3 　结果与分析
311 　对植物、真菌生长的抑制效应
　　飞机草挥发油对 5 种植物幼苗的根长、苗高和
鲜重均有明显的抑制作用 (表 1) ,不同植物及植物
不同部位的反应有异 ,黑麦草幼苗根长和苗高受抑
最强 ,四季豆次之 ,白菜和萝卜主要是根的生长受
抑 ,苗高受抑不显著 ,对水稻幼苗生长的抑制作用较
弱. 从鲜重抑制率来看 ,飞机草挥发油对受试 5 种植
物的影响之间差异不显著.
表 1 　飞机草挥发油对植物幼苗生长的抑制效应
Table 1 Inhibitory effects of volatile oil from C. odorata on seedling
growth
植物
Plant
根长 Root length (cm)
处理
Treatment
对照
CK RIa
3 苗高 Shoot height (cm)处理
Treatment
对照
CK RIa
3 鲜重 Fresh weight(g·10plant - 1)
处理
Treatment
对照
CK RIa
3
白菜 Chinese 16. 0 54. 5 - 0. 71a 18. 3 19. 0 - 0. 03d 0. 18 0. 22 - 0. 16a
cabbage
萝卜 26. 4 78. 3 - 0. 66a 36. 2 38. 3 - 0. 06cd 0. 63 0. 79 - 0. 20a
Radish
黑麦草 13. 3 49. 6 - 0. 73a 43. 6 75. 8 - 0. 42a 0. 25 0. 30 - 0. 18a
Ryegrass
四季豆 34. 1 57. 3 - 0. 41b 63. 9 86. 4 - 0. 26b 4. 99 5. 62 - 0. 11ab
Snap bean
水稻 24. 7 29. 7 - 0. 17 c 11. 6 14. 0 - 0. 12c 0. 47 0. 62 - 0. 24a
Rice3 RIa mean the average value of three replicates. 表中同列数据后的相同字母表
示在 0. 05 水平上经新复极差测验的差异不显著. Means in the same column
followed by a common letter do not differ significantly ( P = 0. 05 ) according to
Duncan’s test.
　　飞机草挥发油对供试的 3 种真菌均有明显的抑
制作用 ,且抑制作用随着浓度的增加明显增强. 其中
对水稻稻瘟病菌的抑制作用最强 ,中等浓度 ( 800
mg·L - 1)的挥发油对水稻稻瘟病菌的抑制作用是长
春花疫病菌和香蕉枯萎病菌的 2 倍以上 (表 2) .
312 　对昆虫的产卵驱避作用
　　由表 3 可见 ,飞机草挥发油用量为 10～20μl·
株 - 1时 ,对小菜蛾和黄曲条跳甲成虫的产卵有明显
的驱避作用 ,对小菜蛾产卵驱避作用显著高于黄曲
条跳甲. 试验中还观察到 ,飞机草挥发油处理过的菜
芯 ,黄曲条跳甲成虫的为害明显减轻. 据报道 ,飞机
草挥发油对仓储谷物害虫玉米象 ( S itophil us zea2
m ais) 、四纹豆象 ( Callosobruchus m aculat us)和赤拟
5475 期 　　　　　　　　　凌 　冰等 :飞机草挥发油的化学组成及其对植物、真菌和昆虫生长的影响 　　　　　　　　　　
表 2 　飞机草挥发油对植物病原真菌的抑制作用
Table 2 Inhibitory effects of the volatile oil from C. odorata on growth
of pathogenic fungi
浓度
Concentration
(mg·L - 1)
香蕉枯萎病菌
Fusarium oxysporum
菌落直径
N 3 (cm) 抑菌率R ( %) 水稻稻瘟病菌Pyricularia grisea菌落直径N 3 (cm) 抑菌率R ( %) 长春花疫病病菌Phytophthora nicotianae菌落直径N 3 (cm) 抑菌率R ( %)
水 Water 3. 23 ±0. 04a 1. 33 ±0. 08a 1. 23 ±0. 06a
400 2. 98 ±0. 06b 7. 73 D 1. 1 ±0. 01b 17. 29B 0. 88 ±0. 06b 28. 45B
800 2. 77 ±0. 06c 14. 44C 0. 5 ±0. 04c 61. 40A 0. 87 ±0. 04b 29. 27B
1600 1. 93 ±0. 04d 40. 17B 0. 42 ±0. 01c 68. 42A 0. 70 ±0. 05c 43. 09A
多菌灵 (200) Carbendazin 0 100A 0. 42 ±0. 04c 68. 42A 1. 13 ±0. 02a 10. 57C
N :Net growth volume of fungi colonial. R : Inhibitory percentage. 表中同列数据后的相同字母表示在 0. 01
或 0. 05水平上经新复极差测验差异不显著. Means in the same column followed by a common letter do not
differ significantly (P = 0. 01 for capital letter or P = 0. 05 for small letter) according to Duncan’s test.
谷盗 ( T riboli um castaneum ) 还有拒食和熏杀作
用[3～5 ] . 飞机草挥发油对昆虫的驱避、拒食和熏杀
作用是其免遭多种昆虫为害的原因之一.
表 3 　飞机草挥发油对昆虫的产卵驱避作用
Table 3 Oviposition deterrent effects of the volatile oil from C. odorata
on insects
测试昆虫
Insect
species
挥发油
Volatile oil
(μl·plant - 1)
卵数 (粒/ 株)
Egg numbers
(egg·plant - 1)
产卵抑制指数 3
ODI ( %)
小菜蛾 10 1. 33 ±0. 88 A 94. 28 A
Plutella xylostella
0 38. 67 ±4. 81 B
黄曲条跳甲 10 6. 67 ±1. 20 A 49. 64B
Phyllot reta st riolata
0 19. 67 ±1. 86 B
20 7. 33 ±0. 66 A 54. 41 B
0 25. 0 ±1. 53 B3 根据新复极差测验 ,同列标有相同字母者表示差异不显著 ( P =
0. 01) . Means in the same column followed by a common letter do not
differ significantly ( P = 0. 01 ) according to Duncan’s test .
313 　飞机草挥发油的化学成分
　　飞机草挥发油经 GC、GC/ MS 检测分析 ,共鉴
定出 30 种化合物 (表 4) . 萜类化合物 (76. 72 %) 是
其主要成分 ,为反式2石竹烯 (16. 58 %) 、δ2杜松烯
(15. 85 %) 、α2可巴烯 (11. 58 %) 、氧化石竹烯 (9. 63
%) 、大根香叶烯 (4. 96 %)和α2艹律草烯 (4. 32 %) . 其
次是烷烃类化合物 (17. 96 %) 以及含氧化合物 (5.
32 %) .
　　植物的化学防御机制 ,对植物的需要来讲是整
体性的 ,不仅要抗御邻近其他植物的竞争 ,还要对付
昆虫、细菌、真菌和脊椎动物等 ,所以一种防御物质 ,
如能有多种用途 ,对植物更为经济有利. 飞机草挥发
油多样性的生态功能 ,对其种群的繁荣和扩大对生
境的占领起着重要的作用 ,也是其长期演化过程中
建立起来的化学防御机制. 飞机草挥发油的化学组
成主要是单萜及倍半萜 ,这些化合物能在飞机草周
围形成“萜类云”,拒避和抑制病虫侵害 ,如何将飞机
草挥发油用于农田 ,保护农作物免遭病虫为害是值
得研究的课题.
表 4 　飞机草挥发油的化学组成
Table 4 Chemical composition of the volatile oil from C. odorata
峰号
No. of peak
化合物
Compounds %
1 α2蒎烯α2Pinene 1. 22
2 12甲基232乙基苯 12methyl232Ethylbenzene 1. 36
3 β2蒎烯β2Pinene 0. 82
4 间2三甲苯 Mesitylol 1. 15
5 双戊烯 P2Cimene 0. 89
6 1 ,82桉树脑 1 ,82Cineole 0. 85
7 芳樟醇 Linalool 1. 88
8 Geyrene 1. 57
9 42松油醇 42Terpineol 0. 94
10 蒈萜 32Carene 1. 00
11 马鞭草烯酮 Verbenone 1. 02
12 丁子香酚 Eugenol 0. 63
13 荜澄茄烯α2Cubebene 0. 65
14 可巴烯α2Copaene 11. 58
15 反式2石竹烯 Trans2caryophyllene 16. 58
16 艹律草烯α2Humulene 4. 32
17 紫穗槐烯α2Amorphene 2. 17
18 大根香叶烯 Germacrene2D 4. 96
19 α2Muurolene 3. 23
20 δ2杜松烯δ2Cadinene 15. 85
21 α2Calacorene 2. 25
22 氧化石竹烯 Caryophyllene oxide 9. 63
23 正十六烷 Hexadecane 2. 85
24 正十七烷 Heptadecane 2. 38
25 正十八烷 Octadecane 2. 51
26 正十九烷 Nonadecane 2. 59
27 正二十烷 Eicosane 2. 19
28 正二十一烷 Heneicos 1. 59
29 正二十二烷 Docosane 1. 02
30 正二十三烷 Tricosane 0. 32
致谢 　广东省科技厅测试中心提供 GC/ MS 测试 ,特此致
谢.
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作者简介 　凌 　冰 ,女 ,1961 年生 ,副教授 ,主要从事昆虫种
群生态学和农业害虫防治研究. 发表论文 20 余篇.
647 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　14 卷