豆科植物杀线虫活性的研究应用进展

摘要

归纳了豆科杀线虫植物及其防治线虫的种类，总结了应用植物提取物、植物干粉和利用间作或轮作方式防治线虫的应用研究现状，并对豆科杀线虫植物活性成分国内外研究情况进行了综述。

关键词 豆科杀线虫植物；防治；活性成分

中图分类号 S482.2 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）26-08884-03

Research and Application on Nematicidal Activity of the Leguminosae Plants

JI Yan-ru et al （Daqing Branch of Heilongjiang Academy of Sciences， Daqing， Heilongjiang 163319）

Abstract Leguminosae nematicidal plants and controlling plant nematodes were summarized， the application status of controlling plant nematodes with plant extracts， plant powder， intercrop or crop rotation was reviewed. Studies on active ingredient of Leguminosae nematicidal plants at home and abroad were also elaborated.

Key words Leguminosae nematicidal plants； Prevention and control； Active ingredients

植物寄生线虫是植物侵染性病害的重要病原物之一，分布广，寄主多，危害严重。同时它能使真菌和细菌易于侵染植物，是诱发其他植物病害的重要原因之一^[1]。国际上每年仅因根结线虫的危害造成的损失多达1 000亿美元，我国每年损失约30亿美元^[2]，植物寄生线虫的防治一直是作物病虫害防治中的重要问题。随着绿色环保理念的推崇，线虫的防治已由原来以化学防治为主的杀灭原则发展为综合治理，着重于抑制线虫危害和促进农作物生长，在不造成经济损失的前提下，保持寄主植物与寄生线虫间的动态平衡；重点强调生物性防御，重视生态防治和生物防治^[3]；尽量减少高效、高残留化学农药的使用，以免对周边环境和地下水造成污染从而影响居民的健康。

从天然植物中筛选、分离得到的有效活性成分既能抑制有害生物生长，又对高等动物和有益生物无害，在环境中易分解且分解产物对周围环境无污染，符合当前人类发展现代农药所追求的目标^[4]，植物源杀线虫剂将成为未来综合治理线虫环节中的主要措施。自20世纪80年代开始，有关杀线虫活性物质的植物天然产物方面的研究逐渐成为农药科研领域的研究热点。世界上已知植物有50万余种，人类只对已知植物的10%进行了化学成分的研究^[5]， 2 400多种植物具有抑制有害生物的活性^[6]。植物中蕴藏着丰富的天然生物活性化合物，在生长、发育过程中，特别是在长期与昆虫协同进化的过程中产生了多种防御昆虫的次生代谢产物，如生物碱、类黄酮等超过40万种^[7]，不同种属的植物中其次生代谢产物的种类有很大差异，针对不同植物筛选分离出具有杀线虫功能的有效活性成分，在此基础上将其作为先导化合物进行人工仿生合成来研发新型生物农药将是开发植物源杀线虫剂的发展趋势。为此，笔者对豆科植物杀线虫活性的研究应用进展进行了综述，以期为植物杀线虫剂的开发应用提供参考。

1 杀线虫的豆科植物及其防治线虫的种类

豆科植物数量仅次于菊科和兰科，是被子植物中的第三大科，属于双子叶植物，全世界约有748属19 700种，其中能够结瘤植物约有2 839种^[8]。豆科植物分布非常广泛，生长环境差异很大，几乎所有的生境中都有豆科植物的存在，如高山、森林、平原、荒漠、草原和湖泊。豆科植物具有十分重要的应用价值，我国约有169个属1 518种^[9]。

目前国内外已报道的对植物寄生线虫有抑制活性的植物约有102科226属316种^[10]。豆科植物仅次于菊科植物在其中占有相当重要的地位。自1959年Endo B Y.报道猪屎豆（Crotalaria mucronate）具有杀线虫作用以来，先后有32种豆科植物的抑制线虫作用被报道（表1）。

2 应用豆科植物杀植物寄生线虫的应用研究

2.1 应用豆科植物提取物防治植物线虫

关于利用豆科植物不同部位提取物进行离体培养、灌根或浸种防治植物寄生线虫的研究很多，主要涉及的植物有鱼藤属、合欢属、槐属的苦豆子、猪屎豆属和苦参属的苦参等。有关鱼藤属植物杀虫作用研究较早，在李时珍的《本草纲目》中就有记载鱼藤根和毛鱼藤根具有杀虫功效。现代研究表明其有效成分主要是鱼藤酮，这一点在斯里兰卡一种药用植物Tephrosia purpurea Pers上得到验证，该植物根部含有鱼藤酮和鱼藤醇酮，对Toxacara canis幼虫的活性很高，同时也表现出强烈的杀线虫特性^[11]。文艳华等针对我国湖北、陕西及广东省的10科14种植物提取物进行了杀松材线虫活性测定，结果证实毛鱼藤（Derris elliptica）根的抽提物具有极强的杀松材线虫活性，离体条件下松材线虫的增殖率小于10%^[12]。

槐属是豆科中另一个研究较多的具有杀线活性的属，苦豆子和狼牙刺均对线虫具有很好的杀线活性。文艳华等^[12]利用狼牙刺种子提取液对松材线虫和花生根结线虫进行离体生测，均具有极强的杀线活性；涉及苦豆子的报道更多，赵博光首先从苦豆子中分离出苦豆碱并试验证明其具有很强的杀松材线虫活性^[13]；随后杨文飞等^[14]利用苦豆子甲醇和牛心朴子叶提取物对根结线虫进行了室内毒力测定和盆栽试验，结果显示苦豆子甲醇提取物具有较好的毒杀活性，并且能显著增加黄瓜植株高度、鲜重和根长，减少黄瓜根瘤数，降低发病级别，表现出良好的防治线虫功效。郭云云^[15]也报道苦豆子醇水提取物对南方根结线虫和花生根结线虫具有杀灭活性，利用3 000 mg/L苦豆子醇水提取物处理48 h后，线虫校正死亡率可达94.37%，LC50达510.38 mg/L。

合欢属的白头银合欢和楹树对南方根结线虫具有活性，杨秀娟等报道合欢叶不同溶剂的粗提物对2龄根结线虫幼虫具有较强的杀灭活性^[16]。决明属的决明和羊角豆均具有杀线活性，试验表明决明种子提取液对怀牛膝根结线虫2龄幼虫有一定的杀灭作用，24 h校正死亡率在30%左右^[17]。苦参属苦参的杀线活性被多次证实，Matsuda等^[18]从苦参中提取分离出苦参碱等5种生物碱均对松材线虫有较强的杀灭活性；邱雪柏用1%的紫云英和苦参的茎叶粗提液处理根结线虫48 h，结果表明两者均具有中等杀线活性，校正死亡率分别为37.70%和46.90%^[10]。

另外，还有许多豆科其他属的植物提取物都证明具有很好的杀线活性，值得进一步研究和开发。翁群芳^[19]研究指出紫花非洲山毛豆和厚果鸡血藤的种子或果实提取物离体条件下有强杀线活性，而且厚果鸡血藤抽提物对南方根结线虫2龄幼虫具有较明显忌避活性。有研究表明金合欢属植物A.nilotica的叶子或树皮提取物可防治番茄上的爪哇根结线虫并增加番茄产量，减少植株的根结数^[20]。美丽猪屎豆叶或根提取液可降低根结线虫卵的孵化率和孵化幼虫侵染力^[4]。长角豆和芒柄花果实提取液有防治根结线虫的作用，离体测试线虫死亡率分别为71.00%和67.00%^[21]。

2.2 利用植物干粉或碎末防治线虫

该方法是将具有防杀根结线虫的植物不同部位粉碎后以一定比例与土壤混拌，达到防治根结线虫的目的。该方法简便易行，而且收效好。研究表明，决明属植物羊角豆、刀豆属的刀豆与大麻的干燥碎片混入盆栽土壤中，可使番茄根部残虫数量降低89%；利用合欢属白头银合欢与牧豆树属P. juliflora、牛角瓜属C. procera等植物叶子碎片混合物以5 g/kg的用量与土壤混拌，可防治番茄南方根结线虫及Vigna radiata盘旋线虫，有效抑制虫口数量，促进植物生长^[22]。Addabbo等^[23]分别用紫花苜蓿的根和枝叶粉末与土壤混拌进行盆栽试验，结果表明可明显抑制南方根结线虫种群密度，施用量大小与效果呈正比，在相同施用量情况下，枝叶粉末比根的粉末防效要好；大田试验表明可增加番茄产量，降低土壤中根结线虫的种群密度。Leonetti等^[24]将紫花苜蓿作为土壤改良剂以20～40 t/hm2的量施入土壤，结果提高了番茄产量，并减少土壤中南方根结线虫密度。

2.3 采用间作或轮作方式防治植物寄生线虫

利用不同的农业耕种方式，如种植诱捕植物和拮抗作物是最经济有效的防治植物寄生线虫的方法。国外曾采用猪屎豆作为轮作植物来成功减少根结线虫的种群数量，根结线虫极易侵入猪屎豆植株，但侵入后的幼虫不能发育成成虫，收获猪屎豆或将其用作覆盖作物和作为绿肥翻埋即可达到防治根结线虫的目的。Marban等^[25]报道刀豆属的矮生刀豆和番茄在温室中间隔种植，可大大减少由珍珠线虫和南方根结线虫引起的植株损伤和根结数量。

3 豆科植物杀线虫有效活性成分的研究

具有杀线虫功能的豆科植物有效活性成分主要是生物碱类，其次为黄酮类、类黄酮类、脂肪酸及其衍生物等。

3.1 生物碱

生物碱是一种植物次生代谢物，大多对人畜有毒。毒扁豆碱是第1个被报道的具有杀线虫活性的生物碱，是一种从毒扁豆中提取分离的可逆性乙酰胆碱酯酶抑制剂，1 000 μg/ml浓度能够抑制起绒草茎线虫的活动，利用它的硫酸盐（30 μg/ml）处理豌豆苗，可避免线虫的继发侵染^[26]。猪屎豆含有的1，2-dehydropyrrolizidine生物碱具有较强的杀线虫活性^[27]。苦参碱是从苦参属植物苦参中提取获得的一种天然植物杀虫剂，可麻痹害虫的神经中枢，导致虫体蛋白质凝固，堵塞虫体气孔，使其窒息而死，具有触杀和胃毒作用^[28]。Matsuda 等^[18]从苦参中分离出苦参碱、槐果碱、N-甲基金雀花碱、安那吉碱、槐胺碱5种生物碱，对松材线虫均有活性。赵博光从苦豆子中分离出的苦豆碱对松材线虫也表现出较高活性，利用苦豆碱盐酸盐粗品配制的苦豆碱制剂进行林间防治效果试验，结果表明对松材线虫有良好的预防和治疗作用^[13]。不同分子结构的苦豆碱其杀虫功效有所不同，李小平等^[22]研究发现含有仲胺型氮原子的苦豆碱比含有叔胺型氮原子的脱氢苦豆碱杀线活性更强。猪屎豆属植物的杀线活性主要来自于其根部含有的生物碱，其杀虫机理是阻碍线虫的生长和繁殖，美丽猪屎豆含有的野百合碱在10 μg/ml浓度的离体条件下就能抑制南方根结线虫幼虫的活动^[29]。

3.2 黄酮类

黄酮类主要包括鱼藤酮、鱼藤酮醇、毛鱼藤酮等。鱼藤酮是一种从鱼藤属植物中提取分离获得的杀虫有效成分，是一种典型的呼吸代谢抑制剂^[30-31]。有一种传统的斯里兰卡药用植物“Pilamul”的根部被证明含有鱼藤酮和鱼藤醇酮，表现出强烈的杀线虫作用^[11]。毛鱼藤酮是从毛鱼藤中分离的鱼藤酮类化合物，它的杀虫活性因昆虫种类而不同^[32]。毛鱼藤酮和鱼藤酮对昆虫均具有拒食活性，但前者比后者弱。二者对昆虫都具有一定的干扰生长发育和产卵忌避作用^[33]。此外，毛鱼藤中的鱼藤酮和毛鱼藤酮对秀丽隐杆线虫有抑制作用^[12]。

3.3 类黄酮类

类黄酮是植物体内的多酚类化合物，主要包括异黄酮、植物抗毒素、黄酮醇、花青素等。槲皮素就是具有线虫毒性的异黄酮化合物，Osman等报道用400 μg/ml的槲皮素浇灌土壤可抑制爪哇根结线虫的繁殖^[34]。研究发现植物抗毒素也具有线虫毒性，Marban等发现豆科植物的豆荚中含有对根结线虫有毒的物质凝集素^[25]。大豆根部积累的大豆素可造成根结线虫不适反应，15 μg/ml的浓度就可强烈抑制南方根结线虫活动^[35]。张楠^[36]利用大豆荚进行提取分离研究，针对不同组分进行了线虫离体活性测试，初步确定其活性成分主要分布于氯仿、乙酸乙酯、正丁醇和水层萃取物中，并确定了大豆荚壳乳油最佳配方，利用其100倍乳油进行盆栽和大田杀线虫试验获得了十分显著的效果。Rich等^[37]鉴定证明利马豆中含有香豆雌酚，5～25 μg/ml的浓度可抑制斯克里布纳根腐线虫的活动，但对爪哇根结线虫无效。苜蓿属的紫花苜蓿含有的美迪紫檀素离体条件可抑制穿刺短体线虫的活动^[38]，含有的皂苷在离体状态下对剑线虫、南方根结线虫和马铃薯胞囊线虫具有较好的杀灭特性^[23]。刀豆属的刀豆中含有的外源凝集素——半刀豆球蛋白A可有效控制南方根结线虫对番茄的危害^[39]。另有研究表明，将半刀豆球蛋白A、麦胚凝集素或大豆凝集素结合使用处理南方根结线虫幼虫，能提高大豆对该线虫侵染的超敏性^[40]。

3.4 脂肪酸及其衍生物

落花生属的花生中含有琥珀酸二正丁酯，离体条件下100 μg/ml浓度可抑制南方根腐线虫的危害^[41]。从菜豆属的菜豆中分离出的一种三萜类化合物衍生物glycinoe， elepin A能够诱导大豆包囊线虫卵的孵化。

4 展望

有关杀线虫植物的研究在近年来有了很大进展，发现了很多具有杀线虫活性的植物，豆科是一个植物种类丰富的大科，32种杀线豆科植物只占其中的一小部分。我国地理跨度大，植物种类繁多，仍需进一步筛选和发现豆科以及其他科具有杀线活性的天然植物，为开发植物源杀线剂奠定基础。

目前有关杀线虫植物的研究大多集中于植物粗提物的杀虫活性筛选方面，对于杀线虫机理方面的研究较少。对于一些已被证明有杀虫作用的药用植物，应进一步确定其有效活性成分及其作用机理，为提高植物防治线虫的活性的深度试验提供理论依据。

从植物中提取分离出天然的杀线虫活性成分，确定其有效成分的分子结构，并以此为先导化合物进行人工合成，筛选出高效、经济、安全的植物源线虫抑制剂，仍将是21世纪生物农药研究领域的工作重点。

参考文献

[1]

杨宝君，曾大鹏.植物根结线虫（生物学、分类鉴定和防治）[M].北京：科学出版社，1983：2-3.

[2] 王寿华.果树线虫学[M].北京：中国农业出版社，1994：2-5.

[3] 冯志新.植物线虫学[M].北京：中国农业出版社，2001：3-4.

[4] 吴钜文，陈建峰.植物源农药及其安全性[J].植物保护，2002，28（4）：11-14.

[5] 屠予钦.天然源农药的研究利用——机遇与问题[J].世界农药，1999（4）：45-49.

[6] 操海群，岳永德，花日茂，等.植物源农药研究进展[J].安徽农业大学学报，2000，27（1）：32-37

[7] 孔祥海，植物源杀虫剂的研究进展[J].龙岩师专学报，2004，22（3）：63-64.

[8] 程国栋.黄山市野生豆科植物资源开发利用初探[J].资源开发与市场，2008，24（5）：458-461.

[9] 朱相云.中国豆科植物分类系统概览[J].植物研究，2004，24（1）：20-27.

[10] 邱雪柏.杀线虫植物的筛选及其对根结线虫防治作用的研究[D].贵阳：贵州大学，2009.

[11] CROSS J V，CUBISON S，HARRIS A.Autumn control ofrosy apple aphid dysaphis plantaginea（passedni）with aphicides[J].Crop Protection，2007，26：1140-1149.

[12] 文艳华，冯志新，徐汉虹，等.植物抽提物对几种植物病原线虫的杀线活性筛选[J].华中农业大学学报，2001，20（3）：235-235.

[13] 赵博光.苦豆碱防治松材线虫病的林间试验[J].林业科学，1998，32（6）：133-137.

[14] 杨文飞.黄瓜根结线虫病的生物防治及其生态有机药肥的研制[D].南京：南京农业大学，2011.

[15] 郭云云.苦豆子醇水提取物与甲维盐混配对南方根结线虫的生物活性[D].济南：山东农业大学，2012.

[16] 杨秀娟，何玉仙，卢学松，等.若干植物粗提物对根结线虫幼虫的杀线虫活性测定[J].福建农业学报，2005，20（1）：19-22.

[17] 张红瑞.15种中草药提取液对怀牛膝根结线虫的杀虫杀卵效果[J].河南农业科学，2012，4（2）：101-104.

[18] MATSUDA K，YAMADA K，KIMURA M，et al.Nematicidal activity of matrine and its derivatives against pine wood nematodes[J].Journal of Agricultural & Food chemistry，1991，39（1）：189-191.

[19] 翁群芳.骆驼蓬杀线虫活性及作用机理的研究[D].广州：华南农业大学，2003.

[20] 杨秀娟，何玉仙.国外利用杀线植物防治植物寄生线虫[J].世界农业，1998（4）：37-50.

[21] EL ALLAGUI N，TAHROUCH S，BOURIJATE M，et al.Action of plant extracts on root-knot nematods（Meloidogyne spp.） mortality[J].Acta Bot Gallica，2007，54：503-509.

[22] 李小平，吴如其，夏民洲，等.苦豆碱、脱氢苦豆碱与松材线虫毒性及结构的关系[J].南京林业大学学报，2000，24（4）：78-81.

[23] ADDABBO T，AVATO P，TAVA A.Nematicidal potential of materials from Medicago spp.[J].Eur J Plant Patho，2009，125：39-49.

[24] LEONETTI P，D’ADDABBO T，AVATO P，et al.Control of root-knot nematodes with biomasses from alfalfa Medicago sativa L and their bioactive saponins[J].Acta Hortic，2011，914：225-228.

[25] MARBAN M N，DICKLOW M B.Evalauatiox of meloidogyme and nacobue aberrans on tomato by two plant[J].Ravde de Nematologic，1998，12（4）：409-412.

[26] BIJLOO J D.The “Pisum” test：a simple method for the screening of substances on their therapeutie nematicidal activity[J].Nematologica，1965，11：643-644.

[27] THODEN T C，BOPPRE’ M，HALLMANN J.Effects of pyrrolizidine alkaloids on the performance of plant-parasitic and free-living nematodes[J].Pest Manag Sci，2009，65：823-830.

[28] 李锡宏，陈明，郭利.0.3%苦参碱水剂对烟青虫和烟蚜的防治效果试验[J].湖北植保，2007（6）：22-24.

[29] FASSULIOTIS G，SKUCAS G P.The Effect of a pyrrolizidine alkaloid ester and plants containing pryrrolizidine on Meloidogyne incognita Acrita[J].J Nematol，1969，1：287-288.

[30] 杨仕平，黄继光，徐汉虹.鱼藤酮的晶体结构及生物活性[J].上海师范大学学报：自然科学版，2003，32（3）：47-5l

[31] 徐汉虹，黄继光.鱼藤酮的研究进展[J].西南农业大学学报，2001，23（2）：140-143.

[32] 曾鑫年，张善学，方剑锋.毛鱼藤酮与鱼藤酮杀虫活性的比较[J].昆虫学报，2002，45（5）：611-616.

[33] 于宏伟，刘会茹，常永芳，等.植物源农药的研究进展[J].安徽农业科学，2009，37（16）：7550，7573.

[34] OSMAN A A，VIGLIERCHIO D R.Efficacy of biologically active agents as nontraditional nematicides for Meloidogyne javanica[J].Rev Nematol，1988，11：93-98.

[35] KAPLAN D T，KEEN N T，THOMASON I J.Association of glyceolin with the incompatible response of soybean roots of Meloidogyne incognita[J].Physiol Plant Pathol，1980，16：309-318.

[36] 张楠.大豆荚壳杀根结线虫活性成分的分离及应用的初步研究[D].郑州：河南农业大学，2008.

[37] RICH J R，KEEN N T，THOMASON I J.Association of conmestaus with the hypersensitivity of lima bean roots to Pralylenchus crilmeri[J].Physiol Plant Pathol，1977，10：105-116.

[38] BALDRIDGE C D，O’NEILL N R，SAMAE D A.Alfalfa （Medicago sativa L.） resistance to the root lesion nematode，Pratylenchus penetrans：defense-response gene mRNA and isoflavonoid phytocdexin levels in roots[J].Plant Mol Biol，1998，38：999-1010.

[39] DAVIS E L.KAPLAN D T，DICKSON D W.et al.Root issue response of two related soybean cultivars to infection by lectin-treated Metoidogyne spp[J].J Nematol，1989，21：219-228.

[40] PONTE J J D A，CAVADA B S，SILVEIRA-FILHO J.Teste com lectina no controle de Meloidogyne incognita em tomateiro[J].Fitpatol Bras，1996，21：489-491.

[41] KIMURA Y，MORI M，LLYEON S B，et al.Arapid and simple method for assay of nematcidal activity and its application to measuring the activities of dicarboxylic acids[J]. Agric Biol Chem，1981，45：249-251.

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