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植物源农药及苦葛研究综述



全 文 :植物源农药及苦葛研究综述
黄 燕,王军民,华 燕* (西南林业大学资源学院,云南昆明 650223)
摘要 综述了我国植物源农药的研究现状,植物苦葛资源的分布、开发研究现状及苦葛农药剂型的研究开发等方面,并对植物源苦葛农
药的应用进行了展望。
关键词 植物源农药;苦葛;杀虫剂
中图分类号 S482 文献标识码 A 文章编号 0517 -6611(2011)03 -01417 -02
Summary of the Study on Botanical Pesticides and Pueraria peduncularis
HUANG Yan et al (Resources School,Southwest Forestry University,Kunming,Yunnan 650223)
Abstract This paper summarizes the current research on botanical pesticides and the distribution and development of Pueraria peduncularis
resources in China. Moreover,the application of botanical pesticides and the research advances of Pueraria peduncularis are put forward in the
end of this paper.
Key words Botanical pesticides;Pueraria peduncularis;Insecticide
作者简介 黄燕(1986 -) ,女,云南昆明人,硕士研究生,研究方向:药
用植物学,E-mail:huangyan_1116@ 126. com。* 通讯作者,
教授,博士,硕士生导师,从事天然药物化学研究,E-mail:
huayan@ mail. kib. ac. cn。
收稿日期 2010-11-09
我国是一个农业大国,农药在农业生产中发挥着十分重
要的作用。在进出口方面,我国已成为世界第二大农业生产
国及农药出口大国。2008 年我国出口农药达 48. 46 万 t,同
比增长 1. 5%;出口创汇达 20. 2 亿元,同比增长 49. 7%[1]。
然而,传统化学农药的长期使用也带来了种种弊端,如有机
磷农药残留。人类食入被农药污染的蔬菜食品后,残留在其
中的农药会在人体内累积或富集,当富集到一定浓度时将造
成人体急性或慢性中毒[2]。研究表明,咪唑乙烟酸的淋溶具
有很高的潜力并因此污染地下水,但其在田地里的淋溶是轻
微的,在所有的田间研究中发现大部分除草剂存在于 0 ~ 15
cm的土壤层中[3]。目前,许多高毒性、高残留、持久性农药
已被禁用,特别从 2007 年 1 月 1 日起我国将全面禁用甲胺
磷、甲基对硫磷、对硫磷、久效磷和磷胺 5种高毒有机磷杀虫
剂[4]。这 5种农药的全面禁用将给我国传统农药工业带来
极大冲击。随着人们健康意识的提高,大多数国家都非常重
视农产品的安全性,所以研究开发高效、低毒、安全性高、与
环境和谐、对非靶标生物相对安全的植物源农药品种是中国
农药工业亟待解决的主要问题。为此,笔者对我国植物源农
药的研究现状及植物苦葛的研究开发现状进行了综述,以期
为植物源苦葛农药的研究开发提供参考。
1 植物源农药研究现状
植物源农药一直是个热点话题,在全世界 50 多万种植
物中已查明的杀虫植物有 1 000余种,其中能引起昆虫拒食、
忌避、麻痹、引诱、生长阻断及抑制种群繁殖的特异性杀虫植
物达 700多种[5]。在 1977 年 Swain就认为植物是生物活性
化合物的天然宝库,其产生的次生代谢产物超过 40 万种,其
中大多数化学物质如萜烯类、生物碱、类黄酮、甾体、酚类、独
特的氨基酸和多糖等均具有杀虫或抗菌活性[6]。至今《中国
土农药志》中记载了分属于 86个科的 220种植物性农药[7]。
《中国有毒植物》中列入有毒植物 1 300多种,其中许多种类
具有杀虫抑菌作用或已被作为植物源农药利用[8]。目前,我
国对植物源农药的研究主要集中在楝科、菊科、卫矛科、豆
科、蓼科、百合科、十字花科、大戟科、杜鹃花科和茄科[9]。例
如,浙江农业科学院、西北农林科技大学、华南农业大学等多
所农业院校对植物源农药进行了系统研究;国家环境保护总
局南京环境科学研究所韩志华等采用常规农药对环境生物
的毒性测定方法研究了苦参碱、博落回、闹羊花素等植物源
农药对鱼、蜂、鸟、蚕等非靶标生物的急性毒性;山东农业大
学罗万春等研究了菊科、马鞭草科、茄科、大戟科和藜科的数
种植物对南方根节线虫的活性;苏茂文研究了马齿苋科植物
马齿苋对棉蚜的毒力;邱丹等初步测定了野生植物源农药黄
花蒿、狼毒、棘豆和茵陈蒿对南美斑潜蝇的生物活性;吴传万
等进行了植物源农药康绿功臣防治棉铃虫的田间药效试验;
李明等采用生物活性法对植物源农药沙黄乳油在稻株内的
输导及其对褐飞虱的毒力进行了研究;华南农业大学马安勤
等研究了蒺藜科植物骆驼蓬对几种鳞翅目和同翅目害虫的
室内及田间杀虫活性;暨南大学徐芳等采用常规生物学法研
究了苦皮藤素对白纹伊蚊幼虫的毒杀作用,观察了对蚊幼虫
生长发育的影响,通过 HE 染色观察了胃肠形态的改变,并
通过氧化铬比色法测定了拒食活性[10 -22];国外科研人员自
20世纪 90年代以来对数种姜科植物、苦木科植物、天南星科
植物菖蒲、樟科植物印度鳄梨等进行了杀虫作用评价[23]。
目前,我国已登记注册了多种杀虫植物农药,包括烟碱
(主要成分是 β-吡啶-α-N-甲基四氢吡咯)、苦参碱、印楝素、
鱼藤酮、松脂合剂、除虫菊素、丁子香酚、蛇床子素、菇类蛋白
多糖、苦皮藤素、大蒜素、楝素、野燕枯、苦豆素、藜芦碱、川楝
素、茴蒿素、百部碱、苦皮藤素、松脂合剂、蜕皮素 A、蜕皮酮、
螟蜕素、香芹酚、海葱苷、毒鼠碱、吲哚乙酸类、赤霉素、芸薹
素内酯、植物细胞分裂素、脱落素等[24]。
2 植物源苦葛农药研究现状
2. 1 苦葛植物资源的开发利用研究 苦葛[Pueraria pedun-
cularis (Grah. ex Benth.)Benth]系豆科葛属植物,又名云南
葛藤、云南葛、白苦葛、红苦葛。它分布于我国西藏、云南、四
川、贵州、广西等地[25],资源极为丰富,特别是在云南省昆明、
鲁甸、威信、镇雄、剑川、鹤庆、会泽、禄劝、大姚、嵩明、楚雄、
峨山、新平、广通、永胜、宾川、大理、景东、临沧、巍山、腾冲、
蒙自、绿春、勐海、景洪等县[26]。苦葛生于海拔 1 500 ~ 2 200
安徽农业科学,Journal of Anhui Agri. Sci. 2011,39(3):1417 - 1418,1423 责任编辑 乔利利 责任校对 傅真治
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2011.03.106
m的灌木密林中。其根有毒,具有解热透疹、生津止渴的功
能,用于风热感冒、风疹、皮肤发痒、麻疹初起及疹起不透,民
间常用于毒鱼杀虫等。
国产葛属植物大多在云南有分布,其中《中华人民共和
国药典》规定的野葛和粉葛为主流商品;食用葛、峨眉葛、密
花葛、三裂叶葛和山葛在部分地区用作葛根,但其质量较次;
苦葛有毒,民间用于毒鱼、杀虫,不宜作为葛根入药。王刚等
已从苦葛中提取分离出 5α-豆甾-7,22-二烯-3β-醇、二十六烷
酸-α-甘油酯、3β,22β,24-三羟基-齐墩果-12-烯、齐墩果酸和
齐墩果酸-3β-o-葡萄糖苷[26]。郑水庆等从苦葛根中分离得
到 3个三萜成分,其中 2 个为新化合物,分别命名为苦葛皂
苷 A和苦葛二醇[25]。目前苦葛的杀虫有效部位确定为藤
茎[27 -28],而对其杀虫有效成分的确定还有待研究。目前,云
南省楚雄州禄丰县广通中学毛焕旭已申请关于苦葛杀虫的
专利(专利号为 CN02127903. 9) ,该发明是绿色无公害农药
及其制备方法。其是用苦葛全草提取液 78% ~ 98%、白糖
1% ~22%混合而得。将苦葛全草的鲜品或干品浸泡后打
浆,反复榨汁 3 ~4次,过滤,滤液静置除去淀粉,浓缩后即得
苦葛提取液[29]。该发明的绿色无公害农药可杀死地下的黑
虫(白天在地里,晚上在植物茎叶上,俗称地老虎)、土蚕和蚯
蚓,水里的蚂蝗、小红虫和肉眼看不见的虫以及植株上的菜
青虫和蚜虫,并对植物白粉病、锈病、霜霉病和螨类(红蜘蛛、
锈壁风、蚧壳虫)等均有较好的防治效果,对于任何苗床地里
吞食幼苗的害虫也均有杀灭作用。其杀虫谱较宽。由于植
物本身有碱性,较易溶解,故不会在植物上残留,不会破坏土
壤结构,不会对益虫及环境造成污染。
2. 2 苦葛农药剂型的开发研究 目前对植物源农药苦葛的
开发应用多局限在其提取液方面。随着世界各国对农药剂
型和加工工艺研究的重视,并给予较大的投入,从而大大推
动了农药加工业尤其是新剂型农药加工的发展。目前,农药
剂型种类有很多,如水剂、乳油、水乳剂、油剂、大粒剂、缓释
剂、气雾剂、块剂、涂抹剂、展膜油剂、超低容量喷雾剂、可湿
性粉剂、可溶性粉剂、水溶剂、悬浮剂、烟剂、微乳剂、粉剂、颗
粒剂、微胶囊剂等,主要剂型有乳油、可湿性粉剂、水剂、可溶
性粉剂、水溶剂、悬浮剂、水乳剂、微乳剂、粉剂、颗粒剂、超低
容量喷雾剂、微胶囊剂和烟剂[30]。因此,植物源农药苦葛也
应研发成各式各样的剂型。
20世纪 80 年代以来,杀虫剂类植物源农药成了各国植
物保护工作者研究的热点,我国杀虫剂类植物源农药各种剂
型近 100种[31]。但考虑到植物源农药的属性,一般是加工成
粉剂和乳油。目前农药加工制剂的基本发展方向是:①以水
替代现有制剂中使用的有机溶剂,以降低毒性,减轻药害和
环境污染,使之变成非危险品。②将微粉剂造粒以防止人吸
入粉尘和漂移。③控制药剂的释放使之合乎目的,改进施用
方法等,从而使制剂功能化[32]。目前,我国植物源农药的剂
型已有皂素烟碱可溶性乳剂、鱼藤酮乳油、双素碱水剂、茴蒿
素水剂、油酸烟碱、楝素杀虫乳油等商品化产品。这些植物
性杀虫制剂在实施害虫综合治理中将发挥重要作用[33]。对
于植物源苦葛剂型的开发,应考虑到其杀虫活性成分性质及
适应多方面用途的需要,它可开发成可湿性粉剂、油悬浮剂、
微乳剂、水分散性粉剂、微胶囊剂、泡腾片剂等剂型,可与几
种植物农药配合使用,可与生物农药、化学农药混配使用,也
可作为昆虫引诱剂来诱杀害虫等。目前,关于复方制剂的研
究是重点,其效果明显好于单剂,它可充分利用不同活性物
质混用的增效作用来克服单一剂型防效不高、防效缓慢等缺
点。例如已公开了一种以鱼藤酮和新烟碱类杀虫剂为主要
原料进行混配的农药制剂,其由重量百分比 0. 05% ~
70. 00%的鱼藤酮、1. 00% ~ 70. 00%的烟碱类杀虫剂和余量
助剂混配而成。该发明利用鱼藤酮与新烟碱类杀虫剂的增
效作用达到了克服害虫抗药性、扩大药剂使用范围、延长药
剂持效期的目的,可极大减轻对各种天敌的毒害作用,并有
利于减轻对生态环境的破坏。这类混配的农药制剂还有由
华南农业大学开发的印楝素与新烟碱类杀虫剂混配农药制
剂(专利号 02134906)等。
3 展望
我国云南苦葛植物资源丰富,开发利用植物源苦葛农药
具有得天独厚的条件,在植物源苦葛农药的提取分离上已取
得了一定成绩,但是目前还存在一些问题。例如有效成分的
进一步确定有待研究,由于苦葛植物不同部位有效成分不
同,同一部位含有多种不同有效成分,从而给人工合成带来
很大困难,给植物源苦葛农药的质量控制带来一定的影响,
这也是目前人工模拟合成植物源农药较少的一个重要原因。
但是,我国研究开发植物历史悠久,关于中药材的研究积累
了丰富经验,且随着色谱技术、核磁共振、质谱、单晶和 X-射
线衍射技术的进步,植物天然化学研究也有了显著发展,这
都将为植物源苦葛农药及所有植物源农药带来良好的开发
应用前景。同时,对植物苦葛的进一步研究开发利用必将推
动植物源农药在云南省内的应用,从而推动了西部的经济
发展。
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8141 安徽农业科学 2011 年
施药前各小区发病较为均匀,药后10 d,25%阿米西达60、90和
120 μg /ml处理的病指分别 6. 7、5. 1、5. 1,防治效果为89. 8% ~
97. 7%,而对照药剂 17%腈菌唑的防治效果为 92. 9%;药后 20
d,25%阿米西达 60、90和 120 μg /ml处理的病指分别 9. 3、5. 6、
4. 9,防治效果为 91. 6% ~97. 8%,而对照药剂 17%腈菌唑的防
治效果为 89. 9%。
注:①阿米西达 3. 0 μg /ml;②阿米西达 2. 0 μg /ml;③阿米西达
1. 0 μg /ml;④阿米西达 0. 5 μg /ml;⑤腈菌唑 2. 0 μg /ml 。
Note:① Amistar 3. 0 μg /ml;② Amistar 2. 0 μg /ml;③ Amistar 1. 0
μg /ml;④ Amistar 0. 5 μg /ml;⑤ Myclobutanil 2. 0 μg /ml.
图 2 阿米西达对黄瓜白粉病菌的治疗效果测定
Fig. 2 Therapy effects of Sphaerotheca fuliginea
表 5 25%阿米西达对黄瓜白粉病的防治效果
Table 5 Control effect of Amistar to Sphaerotheca fuliginea
药剂
Pesticide
浓度
μg /ml
药前病指
Disease
index
药后 10 d
病指
after
ten days
防效∥%
control
effect
药后 20 d
病指
after
ten days
防效∥%
control
effect
25%阿米西达 60 3. 1 6. 7 89. 8 b 9. 3 91. 6 b
25%阿米西达 90 3. 5 5. 1 95. 5 ab 5. 6 97. 1 ab
25%阿米西达 120 4. 3 5. 1 97. 7 a 4. 9 97. 8 a
17%腈菌唑 30 3. 9 6. 4 92. 9 ab 11. 3 89. 9 c
CK 4. 8 40. 2 78. 2
注:同列不同大、小写字母分别表示在 0. 01、0. 05水平有差异。
Note:Different small letter suggest 0. 01 level difference;Different capital letter
suggested 0. 05 level difference.
3 结论与讨论
(1)叶盘漂浮法由于其占用空间少,使用植物材料少及
操作简便,可以解决大量菌样测定的问题。叶盘漂浮法灵敏
度高,是监测瓜类白粉菌对阿米西达抗药性的首选方法;用
叶盘漂浮法,确认了采自赣州市郊、南昌市郊、南京市郊和上
海市郊的黄瓜白粉菌株为敏感菌株。为了延缓白粉病菌对
阿米西达的抗药性,需改变用药策略,避免单一使用阿米西
达,可与其他毒理类型的药剂混用或轮用,开展抗性监测,密
切注意抗性发展动态。
(2)阿米西达的内吸、保护和治疗效果测定表明,阿米西
达防治黄瓜白粉病菌效果优异。其用药量低,持效期长,具
有优异的保护和治疗效果,其防治效果优于腈菌唑,由于两
类药剂的作用机制不同,两类药剂交替或配合使用可以避免
长期单一使用某一种药剂的缺点,延长两类药剂的使用年
限。25%阿米西达 SC 60 ~ 120 μg /ml 防治黄瓜白粉病效果
优异,其中 90、120 μg /ml 与对照药剂 17%腈菌唑 EC 30
μg /ml 10 d和 20 d的防效差显异显著,25%阿米西达 SC 90、
120 μg /ml的防治效果显著优于 17%腈菌唑 EC。
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