外來(lái)入侵物種豚草研究進(jìn)展

包 穎

(吉林省林業(yè)技術(shù)推廣站，吉林 長(zhǎng)春 130022)

豚草(Ambrosiaartemisiifolia)是借助風(fēng)媒傳粉的一年生草本植物，屬菊科(Asteraceae)。豚草原產(chǎn)于北美，是外來(lái)入侵物種。豚草是雌雄同株植物，據(jù)相關(guān)研究結(jié)果表明，每株豚草都能夠長(zhǎng)出上千粒種子，2.4 kg鮮重的豚草植株最多可產(chǎn)62 000粒種子，可長(zhǎng)到2 m高，如果將豚草種子放在種子庫(kù)，這些種子在土壤中能夠保持39年有效[1]，因此，豚草在許多國(guó)家還在持續(xù)不斷地?cái)U(kuò)散，這些國(guó)家也在采取多種措施抵抗豚草入侵。豚草花粉極易引起過(guò)敏反應(yīng)，極低濃度就會(huì)對(duì)敏感者造成過(guò)敏反應(yīng)，癥狀伴有鼻炎和少數(shù)皮膚炎及蕁麻疹。濃度稍高就會(huì)對(duì)過(guò)敏者產(chǎn)生長(zhǎng)期過(guò)敏反應(yīng)。豚草花粉可引起強(qiáng)烈的哮喘反應(yīng)，這種反應(yīng)比其他過(guò)敏源嚴(yán)重。豚草主要花粉過(guò)敏源是多肽類(lèi)和免疫球蛋白E結(jié)合導(dǎo)致，從而引發(fā)枯草熱相關(guān)癥狀。免疫反應(yīng)機(jī)理受花粉油脂含量和倍半萜內(nèi)脂影響。目前，在歐洲有3 300萬(wàn)人對(duì)豚草過(guò)敏，在美國(guó)也達(dá)到2 300萬(wàn)。在1971年，有報(bào)道表明豚草能引發(fā)枯草熱，然而，其免疫反應(yīng)機(jī)理直到半個(gè)世紀(jì)后才發(fā)現(xiàn)[2]。豚草還對(duì)其他農(nóng)業(yè)作物構(gòu)成威脅，有研究報(bào)道表明，豚草能削減大豆產(chǎn)量。豚草因其危害性而受到廣泛關(guān)注，作為一種農(nóng)作物雜草和主要空氣過(guò)敏原對(duì)公共衛(wèi)生造成影響。本文根據(jù)目前豚草研究現(xiàn)狀，介紹下豚草防治、應(yīng)用情況，并提出未來(lái)研究建議[3]。

1 豚草防治

對(duì)豚草的防治相當(dāng)困難，為消滅豚草，美國(guó)、墨西哥、俄羅斯、日本等國(guó)每年都投入大量資金,但至今尚未完全根除。俄羅斯利用一種甲蟲(chóng)的專(zhuān)一食性來(lái)防除 ,但作為外來(lái)有害入侵生物 ,豚草非常難于防治 ,單一采用某種方法都有其不利的一面[4]。利用百草枯等除草劑對(duì)豚草進(jìn)行化學(xué)防除一直作為一種有效的方法在世界各地普遍使用，目前，我國(guó)以草甘膦、百草枯、 二甲四氯、克蕪蹤等應(yīng)用最廣泛。豚草物理防治的主要方法是人工拔除和人工刈割。豚草生物防治主要利用昆蟲(chóng)、病原菌、植物替代和化感作用[5]。

作物在種植前使用除草劑對(duì)有效防治至關(guān)重要，草甘磷可以應(yīng)用于除草。草甘磷是廣譜、系統(tǒng)性的芽后除草劑，有研究表明，種植前可以在早期使用除草劑對(duì)抗草甘膦豚草進(jìn)行防治。然而，后續(xù)單獨(dú)使用草銨磷可以達(dá)到長(zhǎng)期防治效果。在大豆出芽和齊苗時(shí)期，大多數(shù)種植前使用的除草劑經(jīng)測(cè)定防治效果均在95 %以上，并且，草銨磷可作為后續(xù)除草劑用于防治抗草甘膦豚草，還可根據(jù)雜草種類(lèi)選擇與其他除草劑如異丙甲草胺、乙草胺混合使用[1]。

生物入侵通常與多重引入和先前分離的種群遺傳混合物有聯(lián)系。除此以外，進(jìn)化潛力可能會(huì)通過(guò)增加遺傳變異、混合基因型可能從雜種優(yōu)勢(shì)中受益，這可能有助于提高其性能和侵入性。雜種優(yōu)勢(shì)可能會(huì)導(dǎo)致生物入侵。因此，如何通過(guò)基因技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)防治也是未來(lái)研究方向[6]。

2 豚草應(yīng)用研究進(jìn)展

研究者們對(duì)豚草的研究主要集中在豚草對(duì)作物危害，豚草作為入侵物種對(duì)周?chē)h(huán)境的影響和豚草防治技術(shù)方法與措施。近幾年來(lái)，對(duì)于豚草有了新發(fā)現(xiàn)和新利用，張國(guó)財(cái)、趙楊、張欣倩利用5種不同提取方法提取豚草粗提物，并對(duì)提取率、提取物稀釋液殺蟲(chóng)效果作對(duì)比，殺蟲(chóng)試驗(yàn)效果作顯著性分析,表明超聲波提取法為最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的提取方法。豚草殺蟲(chóng)抑菌活性物質(zhì)生物測(cè)定研究表明，對(duì)天幕毛蟲(chóng)、落葉松毛蟲(chóng)均有不同程度效果。對(duì)樟子松枯梢病菌、楊樹(shù)葉枯病菌、楊樹(shù)爛皮病菌均有抑菌作用。豚草殺蟲(chóng)抑菌活性物質(zhì)安全性試驗(yàn)研究表明，根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行農(nóng)藥毒性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可以確定豚草粗提物為低毒等級(jí)，根據(jù)農(nóng)藥毒性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，為微毒，因此，對(duì)生態(tài)環(huán)境及水生生物、哺乳動(dòng)物都無(wú)害,可作為安全植物源農(nóng)藥進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用[7-10]。包穎采用微膠囊化技術(shù)，選取復(fù)合凝聚法、單凝聚法、原位聚合法來(lái)制備豚草提取物微膠囊劑，并設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)得出最優(yōu)化試驗(yàn)條件配比方案，通過(guò)掃描電子顯微鏡觀測(cè)、粒度分析、紅外光譜檢測(cè)、熱重分析、緩釋試驗(yàn)和室內(nèi)毒力測(cè)定試驗(yàn)來(lái)測(cè)定制備的豚草提取物微膠囊劑性能，結(jié)果表明，制備的豚草提取物微膠囊劑成功包覆，粒度均勻，能在一定程度抵抗外界環(huán)境干擾，緩釋性能良好，具有良好防治效果[11-14]。微膠囊劑是環(huán)境友好型農(nóng)藥新劑型，它以水作為助劑取代了二甲苯等有機(jī)溶劑，在很大程度上減少了對(duì)環(huán)境的污染，因此，利用微膠囊化技術(shù)來(lái)制備植物源農(nóng)藥豚草提取物微膠囊劑也是新嘗試。目前，對(duì)豚草其他作用、性能及深入利用的研究報(bào)道并不多見(jiàn)，未來(lái)可進(jìn)一步進(jìn)行研究，探索豚草應(yīng)用新領(lǐng)域。

3 豚草未來(lái)研究與利用建議

3.1深入研究豚草重要成分

有研究結(jié)果表明，有5種物質(zhì)與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道中的5種具殺蟲(chóng)抑菌活性的化學(xué)成分分子量一致，即綠原酸、二氫豚草素、豚草素、冠裸穗豚草素和銀膠菊酯，5種殺蟲(chóng)抑菌活性成分中有四種為倍半萜類(lèi)化合物，說(shuō)明豚草中起主要?dú)⑾x(chóng)和抑菌作用的即為倍半萜類(lèi)化合物。豚草所具有的殺蟲(chóng)抑菌活性作用來(lái)源于其植物體內(nèi)所含有的大量萜類(lèi)物質(zhì)，這些物質(zhì)在自然界中的化感作用較強(qiáng),在豚草生長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)揮了重要作用，不僅使其在與其他植物的生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得優(yōu)勢(shì)，并且使昆蟲(chóng)難于取食，造成其危害性蔓延。若利用豚草這一特性,將其開(kāi)發(fā)為植物源殺蟲(chóng)抑菌劑，則將在豚草的控制上發(fā)展出一條新路。對(duì)于豚草中相關(guān)成分分析還有很大研究空間，系統(tǒng)而全面地對(duì)豚草具體成分進(jìn)行剖析非常有必要，了解其成分組成有利于研究其侵入和致過(guò)敏機(jī)理，從而有效防治和預(yù)防。同時(shí)，對(duì)探索豚草應(yīng)用領(lǐng)域提供借鑒。

3.2 合理利用豚草植物

根據(jù)文獻(xiàn)資料，已經(jīng)從豚草中分離出29種倍半萜內(nèi)酯，其中許多具有顯著藥理活性，如抗菌、抗真菌、抗原生動(dòng)物、抗炎，還對(duì)心血管和肝臟具保護(hù)作用。豚草屬的倍半萜內(nèi)酯對(duì)各種腫瘤細(xì)胞系的抗增殖作用已被廣泛研究。普通豚草作為食物和藥用植物的使用也越來(lái)越普遍，這引起了人們的關(guān)注。市場(chǎng)上出現(xiàn)幾種作為食品添加劑(干燥豚草粉、酒精提取物)的產(chǎn)品或食品(由植物鮮芽制成的果泥)。還有宣傳攝入豚草具有抗焦慮、增強(qiáng)免疫系統(tǒng)、解毒、刺激食欲、抗癌、抗過(guò)敏、具黏液溶解作用等，但目前沒(méi)有科學(xué)研究結(jié)果來(lái)支持這些理論。考慮到豚草含有潛在細(xì)胞毒性倍半萜內(nèi)酯物質(zhì)的事實(shí)，建立急性和慢性毒理學(xué)研究對(duì)于人用的安全性十分必要[2]。因此，在未來(lái)對(duì)豚草的應(yīng)用領(lǐng)域作出科學(xué)論斷之前，請(qǐng)謹(jǐn)慎對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用。目前，對(duì)于豚草利用的研究相當(dāng)少，所以豚草合理利用方面還需要大量科學(xué)驗(yàn)證。對(duì)豚草的研究方向不僅在防，未來(lái)在于怎么利用，利用本身也是防治的一種有效途徑。對(duì)其利用優(yōu)勢(shì)在于豚草長(zhǎng)勢(shì)快，易傳播，取材較多；但劣勢(shì)在于真正需要大面積集中利用時(shí)，可能因一時(shí)無(wú)法滿足用量而資源枯竭，因?yàn)樘崛∑浠钚晕镔|(zhì)需大量豚草。利用豚草提取活性物質(zhì)時(shí)提取技術(shù)也要改進(jìn)與提高，需達(dá)到生產(chǎn)化，形成工藝。實(shí)現(xiàn)上述所有技術(shù)還有成本問(wèn)題，技術(shù)與資金成本能否達(dá)到預(yù)期效果，這都是要思考和解決的問(wèn)題，今后對(duì)于豚草的研究還有很長(zhǎng)的路要走，有待于進(jìn)一步大量試驗(yàn)和驗(yàn)證。

3.3 實(shí)現(xiàn)學(xué)科交叉

Germann等人利用分子生物學(xué)技術(shù)對(duì)大氣顆粒物中菊科植物艾蒿和豚草過(guò)敏原進(jìn)行定量DNA分析[15]，Rasmussen等人對(duì)因氣候變化而導(dǎo)致歐洲三種能引起過(guò)敏癥的豚草的分布范圍變化及其對(duì)人類(lèi)健康的潛在影響進(jìn)行研究[16]，Sotillo W. S.等人對(duì)豚草中分離的倍半萜內(nèi)酯和合成衍生物的抗癌干細(xì)胞活性進(jìn)行研究[17]，Turkalj M. I.等人對(duì)因豚草花粉過(guò)敏引起的過(guò)敏性鼻炎患者進(jìn)行臨床療效、安全性、最新進(jìn)展及對(duì)過(guò)敏原特異性免疫治療進(jìn)行研究[18]，Albertini, R., M.等人在意大利北部利用工具對(duì)豚草屬植物進(jìn)行大氣生物監(jiān)測(cè)和制圖，從而有針對(duì)性地預(yù)防[19]。因此，儲(chǔ)多對(duì)豚草的防治、過(guò)敏原及對(duì)環(huán)境影響的研究都和其他相關(guān)學(xué)科有聯(lián)系，生物學(xué)與醫(yī)學(xué)、病理學(xué)、免疫學(xué)等學(xué)科緊密結(jié)合。國(guó)內(nèi)學(xué)者在做此項(xiàng)研究時(shí)，建議拓寬思路，運(yùn)用不同方法，形成學(xué)科交叉利用思想，將豚草研究領(lǐng)域在學(xué)科方面進(jìn)行擴(kuò)大，不同學(xué)科間相互影響也有利于發(fā)現(xiàn)新的研究?jī)?nèi)容，具有啟發(fā)性和延伸性。

4 小結(jié)

目前關(guān)于豚草的相關(guān)研究在國(guó)內(nèi)比較有局限性，主要集中在豚草對(duì)其他物種的影響和防治方面。國(guó)外學(xué)者對(duì)其研究范圍在不斷擴(kuò)展，通過(guò)近幾年文獻(xiàn)可看出有許多新發(fā)現(xiàn)。未來(lái)應(yīng)不斷探索新的研究領(lǐng)域、開(kāi)闊思路，尋求更好、更新、更便捷的方式對(duì)其防治，并根據(jù)豚草性能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)利用。

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