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黄花蒿生物活性研究概况 周宇杰，丁伟 西南大学植物保护学院，400716 摘 要： 黄花蒿主要是以含有抗疟药物青蒿素而闻名，具有显著的生态学适应能力，对 昆虫和病原菌有很强的抗性。研究发现，黄花蒿具有抗虫、抑菌、化感、抗病毒等活性，本 文主要是对其生物活性进行归纳总结。 关键词：黄花蒿，抗虫，抑菌，化感，抗病毒 黄花蒿Artemisia annua L.，别名青蒿、臭蒿、草蒿等，一年生草本植物。1972年，我国 青蒿协作组从中分离出化学结构新颖的抗疟药物青蒿素， 由此黄花蒿被世人所关注。 自从青 蒿素发现以来，各国科研人员对黄花蒿进行了大量研究，但大多数集中在药理学方面，对其 在农业植保方面研究较少， 并且到目前为止还未见相关的综合性文献报道， 为更好的了解黄 花蒿生物活性的研究进展， 并为将来科研工作的开展提供文献理论基础， 本文对黄花蒿的生 物活性进行了总结。 1抗虫活性 1抗虫活性 黄花蒿作为杀虫植物应用相当广泛，在越南作为植物源杀虫剂用来防治大稻缘蝽 Leptocorisa acuta和Cletus sp.，防效可达66.7%和37.%1。1999年，Rao等用黄花蒿精油处理 红蝽Dysdercus koenigii F.5龄若虫48h，其LD50为每头0.48l，被处理的若虫比对照延迟了2 天发育，处理后72h，5龄若虫蛋白质浓度为14.7mg/ml，而对照浓度为24.9mg/ml，处理后6 天也显示处理比对照的蛋白质浓度低， 说明黄花蒿精油处理后影响红蝽早期生理的蛋白质合 成，减少了红蝽血淋巴蛋白含量，扰乱了蛋白质电泳模式。由被处理的5龄若虫发育而成的 红蝽成虫卵巢明显发育不良， 卵母细胞停止或缓慢生长， 并且数量明显减少， 卵泡堆成一团， 而对照的卵泡都是相互分开的。 因此证明黄花蒿精油既有杀虫又有生长调节作用， 红蝽若虫 的滞育和畸形成虫的产生也说明精油能扰乱昆虫荷尔蒙的调控2。 黄花蒿植物精油 24h处理米象Sitophilus oryzae、玉米象Sitophilus zeamais、绿豆象 Callosobruchus chinensis、和蚕豆象Bruchus rufimanus后LC50分别为 15.89、18.26、11.28、和 20.88mg/L，48h对四种仓库害虫的LC50分别为 14.78、18.40、8.77 和 14.47mg/L。 黄花蒿甲醇和乙醇提取物对小菜蛾Plutella xylostella、菜青虫Pieris rapae、大菜粉蝶Artogeia (Pieris) Brassicae、银纹夜蛾Argyrogramma agnata、斜纹夜蛾Prodenia litura均有一定的杀虫 活性，但其杀虫活性均不如氯氰菊酯高，总的看，甲醇提取物的活性要略高于乙醇提取物， 而且对不同试虫杀虫活性也不同，根据LC50值的高低，黄花蒿提取物对菜青虫和斜纹夜蛾的 活性较高，而对银纹夜蛾和小菜蛾的活性较低。其中甲醇、乙醇、丙酮提取物 24h对菜青虫 的校正死亡率分别为 76.67%、66.67%和 60.00%3，4。 姚安庆等也在2005年证明了黄花蒿浸提物对菜青虫有拒食和触杀作用，48h拒食率为 72.11%，触杀作用的LC50为1.232g/L5。虽然黄花蒿精油对小菜蛾杀虫活性不明显，但其乙 - 1 - 醇提取物对4龄幼虫表现出较高的拒食活性，取食24h和48h拒食率分别为95.55%和 91.84%6。 马安勤等研究发现，黄花蒿对菜粉蝶5龄幼虫的拒食率为56.21%，对斜纹夜蛾3龄幼虫 的拒食率为45.45%，黄花蒿甲醇提取物对萝卜蚜处理后24h，死亡率为76%，48h死亡率为 82%7。黄花蒿乙醚提取物对黄曲条跳甲Phyllotreta vittula和美洲斑潜蝇Liriomyza sativae也 具有杀虫活性8。其中对南美洲斑潜蝇Liriomyza huidobrensis幼虫的校正防效达到 72.05%9。 Tripathi等发现黄花蒿精油对2种重要储粮害虫赤拟谷盗Tribolium castaneum和四纹 豆象Callosobruchus maculates有驱避和生长抑制作用，黄花蒿精油处理赤拟谷盗显示剂量与 幼虫、蛹存活数和化蛹数成负相关，在2.6l/ml和4.1l/ml浓度下能使四纹豆象和赤拟谷盗F1 代减少50%10。Tripathi等还于2001年发现从黄花蒿中分离到的1,8-桉树脑对赤拟谷盗有触 杀、熏蒸和拒食活性，其中成虫在触杀和熏蒸毒性方面比幼虫更为敏感，触杀LD50为 108.4g/mg，熏蒸LC50为1.52mg/公升，同时1,8-桉树脑在浓度3.2216.1mg/cm2下能有效的减 少赤拟谷盗卵的孵化和幼虫及成虫的存活数，在121.9mg/g浓度是对赤拟谷盗成虫的拒食率 为81.9%、幼虫为68.8%11。 黄花蒿粗提物对黑翅土白蚁 Odontotermes formosanus、豇豆荚螟 Etiella zinckenella、棉 蚜 Aphis gossypii、红蜘蛛、赤拟谷盗和谷蠹 Rhizopertha dominica 6 种害虫也均有拒食性， 稀释 500 倍时拒食率分别为 93.15%、72.43%、83.6%、80.14%、90.66%和 76.92%12。对 温室白粉虱成虫处理 1h 后，校正死亡率为 64.16%13。 黄花蒿石油醚、苯、乙醚、丙酮和水提取物还有一定的杀螨活性，其中 10 g/L 丙酮顺 序粗提物活性最强， 对朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus 48h、 72h 的校正死亡率分别为 90.64% 和 100%，对该螨的致死中浓度为 0.2066g/L14。 Maggi 等用 1.5mg/cm2浓度的黄花蒿乙醇提取物处理叶片，观察瓢虫Epilachna paenulata 和南部灰翅夜蛾Spodoptera eridania幼虫拒食性，24h后拒食率分别为 100%、87%，如取食 相同浓度的南瓜叶，瓢虫死亡率可达 100%，南部灰翅夜蛾死亡率为 50%。青蒿素在 0.030.375mg/cm2浓度范围内对瓢虫和南部灰翅夜蛾达到中等拒食活性，当瓢虫幼虫被迫取 食后显示青蒿素对幼虫存活数和幼虫体重均有较强影响。而黄花蒿地上部乙醇提取物在 1.5mg/cm2浓度下对南瓜苗无毒性15。 2抑菌活性： 2抑菌活性： 内生真菌是生活在植物茎干、叶柄、根和叶细胞内的微生物，在植物上无表症显现16。 植物和内生真菌共生关系已经清楚， 即植株给共生真菌提供前期保护和后期营养， 而内生真 菌产生对植株有利的生物活性成分，如植物生长调节、抗细菌、抗真菌、抗病毒或抗虫等活 性物质，以增强寄主生长和竞争力17。Lu等从黄花蒿中分离出一种内生真菌内生炭疽 菌（Colletorichum sp.），由该内生真菌产生的6-isoprenylindole-3-carboxylic acid、3， 5-dihydroxy-6-acetoxy-ergosta-7， 22-diene、 3， 5-dihydroxy-6-phenylacety-loxy-ergosta-7， 22-diene、 3-hydroxy-ergosta-5-ene、 3-oxo-ergosta-4， 6， 8 （14） ， 22-tetraene和3-hydroxy-5， 8-epidioxy-ergosta-6，22-diene 6种次生代谢物在浓度25 75g/ml范围内不同程度的对枯草 - 2 - 杆菌Bacillus subtilis、金黄葡萄球菌Staphylococcus aureus、藤黄八叠球菌Sarcina lutea、假单 胞菌Pseudomonas sp.等4种细菌具有抑制生长作用，其中3-hydroxy-ergosta-5-ene和 3-hydroxy-5， 8-epidioxy-ergosta-6， 22-diene 2种次生代谢物对白色念珠菌Candida albicans 和黑曲霉Aspergillus niger2种真菌的最低抑制浓度分别在50100g/ml之间。在200g/ml浓度 下， 6-isoprenylindole-3-carboxylic acid、 3， 5-dihydroxy-6-acetoxy-ergosta-7， 22-diene、 3， 5-dihydroxy-6-phenylacety-loxy-ergosta-7，22-diene、3-hydroxy-ergosta-5-ene和 3-oxo-ergosta-4， 6， 8 （14） ， 22-tetraene5种代谢物均能有效抑制小麦全蚀病菌Gaeumannomyces graminis var. tritici、禾谷丝核菌Rhizoctonia cerealis、根腐病菌Helminthosporium sativum和南 瓜疫病菌Phytophthora capisici等4种真菌。Lu等认为可能是由于内生炭疽菌产生次生代谢物 而使黄花蒿能有效的预防病原物入侵18。研究人员还通过离体试验发现39种青蒿内生真菌 分别对危害小麦的禾顶囊壳菌变种Gaeumannomyces graminis var. tritici，麦根腐长蠕孢菌 Helminthosporium sativum，禾谷镰刀菌Fusarium graminearum, 雪腐格氏霉Gerlachia nivalis 和辣椒疫霉Phytophthora capsici 六种真菌具有抗菌作用，能抑制真菌生长。其中IV403的乙 酸乙酯提取物在2mg/ml（干提物重/溶剂体积）对禾顶囊壳菌变种、辣椒疫霉和双核禾谷丝 核菌有明显的生长抑制效果19。 黄花蒿精油在熏蒸和接触方式下也能有效抑制番茄核盘菌Sclerotinia sclerotiorum、灰霉 菌Botrytis cinerea、晚疫病菌Phytophthora infestans和大丽轮枝菌Verticillium dahliae的分生孢 子萌发和发芽管的生长20。 黄花蒿全株的二氯甲烷提取物对黄瓜枯萎病菌 Fusarium oxysporium、番茄早疫病菌 Alternaria solani 和辣椒丝核病菌 Rhizoctonia solani 有较强的抑制作用，其抑制率分别为 85.2%、80.4%和 78.5%21。 黄花蒿乙醇提取物还能抑制番茄灰霉病菌 Botrytis cinerea、棉花枯萎病菌 Fusarium axysporum f.sp. vasinfectum、稻瘟病菌 Magnaporthe grisea、烟草黑胫病菌 Phytophthora parasitica var. nicotianae 和瓜果腐霉 Pythium aphanidermatum 等 5 种真菌菌丝生长22。 3化感作用： 3化感作用： Duke和Dayan等最早于1987年发现青蒿素及其几种结构类似物存在抑制植物生长活性， 对高等植物有选择植物毒性，能抑制单子叶、双子叶植物种子萌发和幼苗生长23，24，并 对植株根部生长和叶绿素含量有明显影响，青蒿素、双氢青蒿素和蒿乙醚（arteether）3种活 性化合物能减少莴苣幼苗叶绿素含量，从而导致根系生长受到抑制。双氢青蒿素和蒿乙醚 （arteether）浓度高时可引起子叶组织变白，并且类胡萝卜素含量也相对减少。青蒿素在低 浓度（10M）下能减少植物有丝分裂，在高浓度（100M）下尤其明显，很少的细胞进行 了分裂，在有丝分裂的整个阶段都有所减少,由于植物毒性可导致有丝分裂的紊乱，因此 Dayan等认为是青蒿素阻止了植物细胞周期诱导的产生，一些细胞被青蒿素处理后产生了异 常的有丝分裂阶段， 其中有些细胞结构变为树突状， 可能是由于青蒿素使微管组织中枢形成 紊乱而造成的。研究也同时证明了随着青蒿素浓度的增加，莴苣Lactuca sativa氧消耗量也随 之增加25， 这与Stiles在1994年得出的结论相同。 1994年，Stiles等用青蒿素和青蒿酸处理浮萍Lemna minor，观察它们对浮萍子叶生长、 - 3 - 发育、 干重和叶绿素含量等方面的影响， 并用特异的呼吸器对浮萍的光合作用和呼吸作用进 行了分析。研究发现用2.5mol/L青蒿素处理浮萍后，叶绿素含量减少了44%，青蒿酸活性 相对较低，10mol/L浓度下能抑制浮萍子叶产生，抑制率为61%。1mol/L青蒿素能使浮萍 光合作用减少30%，2.5mol/L青蒿素使浮萍呼吸作用减少39%，而青蒿酸在同等实验条件下 无显著变化26。 Chen和Ferreira也分别证明了黄花蒿具有化感作用，进一步说明黄花蒿具有成为生物除 草剂的潜力27，28。 1990年，Chen等研究发现青蒿素能抑制胡萝卜Daucus carrota、莴苣、狗尾草Setaria faberi、稗草Echinochloa crus-galli和马唐Digitaria sanguinalis种子萌发和菜豆Phasoleus vulgaris、绿豆Phaseolus aureus幼苗根的生长，青蒿素不仅对陆地植物有植物毒性，对水上 杂草如浮萍和Lemna obscura同样具有抑制活性，Chen认为这是由于青蒿素存在过氧化物的 缘故29。 Chen等还对青蒿素与2种除草剂2,4-D、草甘膦进行了比较研究，在5mol/l浓度下，青 蒿素、2,4-D和草甘膦均能抑制绿豆幼苗切根的诱导生长，青蒿素与草甘膦在抑制绿豆生长 方面具同等效果。在酶方面，青蒿素与2,4-D、草甘膦不同，它能抑制过氧化物酶的合成， 对酪氨酸酶无直接作用，而2,4-D和草甘膦都对酪氨酸酶活性有抑制作用，由此说明青蒿素 与2,4-D、草甘膦作用机理不同30。 黄花蒿的叶顺序提取物对红根苋、白藜、大豆和玉米也表现化感作用，能使其植物叶片 干重减轻31。1997年，Bagchi等发现青蒿酸、青蒿素B、青蒿素和青蒿素衍生物蒿乙醚均 能抑制双子叶植物莴苣、萝卜Raphanus sativus、马齿苋Portulaca oleracea和野苋Amaranthus blitum以及单子叶植物黑麦Secale cereale和大麦Hordeum vulgare幼苗生长。四种化合物中活 性蒿乙醚青蒿素青蒿素 B青蒿酸，其抑制植物根的作用强于抑制芽的萌发，而青蒿素对 单子叶植物的毒性明显高于双子叶植物32。 慕小倩等对黄花蒿进行化感作用研究表明， 黄花蒿水浸提液对小麦Triticum aestivum幼苗 生长有明显的抑制作用， 且抑制强度随浸提液浓度升高而加强， 其对小麦根的抑制作用比对 叶强。 观察表明水浸提液影响了小麦根尖分生区细胞有丝分裂的正常进行， 并且使小麦根系 活力减弱，可溶性蛋白含量明显升高，核酸含量升高，而叶的核酸和叶绿素含量降低33， 34。而何军等认为黄花蒿乙醇提取物对小麦的化感作用总体上呈现出低促高抑的现象，当 浓度为0.1g/L时对小麦种子萌发、幼苗根和苗的伸长促进作用最为明显，当浓度达到50g/L 时完全抑制了小麦种子萌发并且强烈的抑制了小麦幼苗的根和苗的伸长35。 黄花蒿水提物对萝卜、黄瓜、小麦、玉米的苗高、植株鲜重也有显著影响，抑制综合效 应分别为54.07%、38.46%、33.35%、20.88%，对田间小麦植株生长抑制的综合效应为 44.70%36。周凯等认为黄花蒿具有化感作用主要是因为其含有萜类化合物37。 4抗病毒活性：抗病毒活性： 黄花蒿抗病毒活性研究主要集中在抗花叶病毒方面。 1991年， 在对几种中药植物筛选时 发现黄花蒿提取物能抑制曼佗罗Datura strarnonium L.上的烟草花叶病毒，抑制率可达到 73%，Khan等又从提取物中分离到各种化合物进行生物测定，其中 - 4 - 2-Methyltricosan-8-one-23-Ol和Deoxyartemisinin的抑制率分别为50%和56%，而豆甾醇和- 谷甾醇对TMV的抑制活性更高，分别为64%和80%38。樊兵等也发现黄花蒿对烟草花叶病 毒有抑制作用，防效为49.44%39。青蒿丙酮提取物对西瓜花叶病毒2号也具有较强的防治 效果，抑制率47.68%，且对寄主叶绿素含量的影响小于目前市场上常用的病毒治疗剂40。 综上所述，各国科研人员对黄花蒿进行了大量的研究，但主要停留在初步活性评价，具 体的活性成分研究较少，并且对抗虫、抑菌、化感、抗病毒等作用机理研究的不够详细，将 来需要对这几方面进行更深入的研究。由于非洲等地疟疾流行，其他抗疟药物昂贵，WHO 呼吁我国增加青蒿素产量， 缓解治疗疟疾关键药品的供应危机， 这使得全球对青蒿素原料的 需求猛增，而我国地理气候适合黄花蒿的生长，几乎在全国各地均可种植黄花蒿，但目前用 途主要是提取青蒿素，不利于发挥其整体优势，因此综合利用黄花蒿才是关键。 参考文献 1 Con V.Q., Muu L.P. and Thinh T.H., et al. 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