臭椿主要活性成分及在生物防治中的應用

摘要：臭椿在我國分布廣泛，資源豐富，其提取物含有豐富的生物活性物質，可在生物防治中發(fā)揮重要作用，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應用和開發(fā)前景。簡述了臭椿的主要化學成分，即生物堿類、苦木苦味素類、萜類、甾醇及其他揮發(fā)性成分，介紹其生物活性，并闡述了臭椿提取物在生物防治中的應用，在殺蟲、抗病毒、抑制病原菌、除草等方面的研究進展。

關鍵詞：臭椿；活性成分；生物防治；綜述

中圖分類號：Q946.8 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2018）03-0118-05

臭椿（Ailanthus altissima（Mill.）Swingle），又名椿樹，為苦木科（Simaroubaceae）臭椿屬植物。臭椿在我國分布廣泛，資源十分豐富，具有耐鹽堿、耐貧瘠、易繁殖、抗病蟲害能力高等特點，是一種優(yōu)良的藥用、綠化、用材、觀賞和鹽堿地造林樹種。臭椿的根皮入藥稱為椿根皮、樗白皮或椿白皮，果實亦可入藥，稱為鳳眼草，都是民間常用中草藥。臭椿含有苦木素類、生物堿類、萜類、黃酮類等多種化學成分，具有清熱解毒、抗腫瘤、抗病毒、抗炎抗瘧、殺蟲抗菌等生物活性。國內(nèi)外學者對臭椿的化學成分及其生物活性做了大量研究，在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)領域的應用研究也越來越深入?，F(xiàn)對臭椿活性成分在生物防治領域中的應用研究進行概述，旨在為臭椿資源的開發(fā)利用提供理論參考。

1臭椿主要化學成分及其生物活性

成分分析研究表明，臭椿含有多種化學成分，包括生物堿類、苦木苦味素類、甾醇和萜類等化合物以及一些揮發(fā)性成分。

1.1生物堿類

臭椿中的生物堿主要為吲哚生物堿類，多為鐵屎米酮（canthin-6-one）型或卡波啉（β-carboline）型，其骨架結構如圖1所示，目前已從臭椿屬植物中分離得到30多個生物堿。

據(jù)報道，Ohmoto等分別于1981和1984年從臭椿木材及根皮中，共分離得到5種不同類型的生物堿化合物，Souleles等于1984和1989年從臭椿葉片共分離得到3種生物堿，分別為鐵屎米酮生物堿、乙烯基卡波啉型生物堿以及具有卡波啉結構的吲哚生物堿。Kim等報道從臭椿皮中發(fā)現(xiàn)了6種鐵屎米酮型生物堿。Zhang等從臭椿根皮分離到2個含有鐵屎米酮骨架的生物堿苷類化合物。齊鑫等采用乙醇提取法對椿根皮進行回流，液相色譜法進行分離純化，得到具有卡波啉型結構的鐵屎米酮糖脂類化物。

臭椿生物堿具有較強的生物活性，在抗腫瘤、抗病毒、抗寄生蟲、抗?jié)兊确矫婢酗@著作用。Feo等研究顯示，臭椿根提取的生物堿類化合物1-methoxycanthin-6-one對人宮頸癌細胞有明顯毒性。Ohmoto等從臭椿中分離得到的吲哚類生物堿具有抗病毒活性，卡波啉型生物堿對單純性皰疹病毒有較好的抑制作用，鐵屎米酮生物堿對胃酸和胃液分泌有較好的抑制作用。Satou等體外抗蟲試驗表明，卡波啉生物堿對犬弓蛔蟲有良好的殺蟲效果。Ohmoto等比較不同化合物的抗真菌活性，結果表明從臭椿中分離得到的鐵屎米酮生物堿是非常有潛力的抗真菌成分，并且在較低的濃度下（5～80μg/mL）對15株供試真菌表現(xiàn)出抑制活性。胡苗芬等從椿皮分離得到特征性生物堿成分鐵屎米酮，體外抗菌試驗表明，鐵屎米酮生物堿對白色念珠菌和金黃色葡萄球菌均具有較強的抑制。

1.2苦木苦味素類

苦木苦味素類物質是苦木科植物的特征性成分，大多屬于四環(huán)二萜內(nèi)酯及五環(huán)二萜內(nèi)酯。早在1963年從臭椿種子中分離得到苦味素物質一臭椿苦酮（ailanthone，C₂₀H₂₄O₇），后來又逐漸從臭椿中分離出其他多種苦味素類物質，主要類型見表1。

目前，關于苦味素類物質的生物活性研究還不多見，且多集中在醫(yī)藥領域。呂金順等的抗癌試驗發(fā)現(xiàn)，來自臭椿根皮的兩種臭椿苦內(nèi)酯對人肝癌細胞（HepG2）和胃癌細胞（MGC-803）均有一定的抑制作用。研究表明，臭椿醇E-G有強烈的抗促癌活性，而苦木內(nèi)酯D具有抗單純皰疹Ⅰ型病毒（HSV-1）和水皰性口炎病毒（VSV）的作用。Murakami等研究表明，多種苦木素化合物具有抑制EB病毒活化的作用。He等對臭椿中臭椿苦酮的生物活性進行了深入研究，發(fā)現(xiàn)該化合物可抑制前列腺癌細胞的增殖，具有開發(fā)抗癌新藥的潛力。

1.3萜類和甾醇類

除了生物堿以及特征性成分苦味素外，臭椿提取物中還含有一些甾類、萜類、苷類等化學成分。趙春超等從臭椿果實中得到6個甾類化合物和3個萜類化合物。Srinivas等從刺樗心材中分離到兩個達瑪烷型三萜類化合物。周瑯從椿皮石油醚提取物中得到三萜類化合物，活性分析表明，該化合物可抑制結腸癌Lovo和cT-26細胞株體外生長。椿皮中的三萜類化合物可抑制小鼠黑色素瘤細胞、人乳腺癌細胞的增殖，具有明顯的抗腫瘤活性。Qi等從嶺南臭椿的葉子中分離得到甾體化合物。王樂飛等利用多種柱色譜技術從臭椿根皮中分離純化出1個達瑪烷型三萜，此化合物對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌有較弱的抑制作用。

1.4揮發(fā)性成分

臭椿揮發(fā)性成分主要為脂肪酸、酯類、烯類等化合物。Masteli等用臭椿葉片為研究對象，對其揮發(fā)性成分進行了分析，結果表明，臭椿葉片揮發(fā)性成分復雜多樣，可確定的化合物有49種，其中，主要組分為脂肪族六碳化合物，其次為倍半萜類化合物，如α-律草烯、β-丁香烯、γ-和δ-杜松烯等。呂金順等對甘肅天水干旱地區(qū)的臭椿種籽提取揮發(fā)油，通過成分分析，鑒定出43個化合物，主要成分為脂肪酸及酯、脂肪烴和甾族化合物。雷樹聲等從臭椿根皮提取物中得到的揮發(fā)性成分主要為脂肪酸和酯。李雪松等從椿皮中用水蒸氣蒸餾法提取揮發(fā)油，其中87%的成分屬于鄰苯二甲酸乙基己基酯，且該揮發(fā)性成分有生殖內(nèi)分泌毒性。

總之，臭椿提取物化學成分復雜，生物活性多樣，但目前的研究主要集中在成分的分離鑒定方面，其生物活性研究也多側重于醫(yī)藥領域，且單一成分的生物活性研究還需要進一步深入。

2臭椿在生物防治中的應用研究

隨著化學防治所帶來的環(huán)境污染、病害抗藥性和農(nóng)藥殘留等問題的日益突出，生物源農(nóng)藥因其低毒、低殘留、易降解、選擇性強、與環(huán)境的兼容性高、不易產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)點，在在農(nóng)業(yè)病蟲害防治中倍受青睞，其中安全無污染、環(huán)境友好型的植物源農(nóng)藥越來越受到重視，已成為生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)的中堅力量。目前發(fā)現(xiàn)在野生植物資源中有很多具有殺蟲、殺菌、抗病毒和除草作用的天然活性物質，開發(fā)利用這些野生植物資源，合成植物源殺蟲劑、殺菌劑、抗病毒劑和除草劑等生物農(nóng)藥具有較大的發(fā)展?jié)摿徒?jīng)濟價值。

許多研究表明，臭椿提取物不僅可以抑制植物病毒和真菌，還可以殺蟲、除草，且對農(nóng)作物生長也有一定的影響，近年在生物防治中的研究也越來越多。

2.1殺蟲作用

研究表明，臭椿提取物可以有效的觸殺、熏蒸、驅避多種農(nóng)業(yè)害蟲。呂建華等[33-34]研究發(fā)現(xiàn)，臭椿樹皮提取物對鋸谷盜具有較強的熏蒸、抑制作用，對米象具有較強的觸殺作用，對銹赤扁谷盜成蟲的驅避、觸殺、熏蒸作用較強，驅避率達到Ⅳ級以上，觸殺72h后成蟲死亡率達到99.18%，而且，臭椿提取物對銹赤扁谷盜的當代和子代種群有明顯的抑制作用。王漢海利用臭椿葉的乙醇提取物對桃蚜進行觸殺試驗，田間防治效果表明，該提取物濃度為40mg/mL時，對桃蚜的防治效果為92.86%。劉月等也發(fā)現(xiàn)臭椿葉提取物對蚜蟲有較好的防治效果，且速效期和持效期均較長。周佳民等用不同的植物提取物進行大豆孢囊線蟲的防治，結果表明，臭椿的甲醇提取液的防治效果高于其他植物提取液，可用于大豆孢囊線蟲的防治。曹兵等的研究結果發(fā)現(xiàn)，臭椿提取物對光肩星天牛也有驅避作用。李莉等以菜青蟲為研究對象分析了臭椿乙醇提取物的殺蟲作用，結果發(fā)現(xiàn)，臭椿葉乙醇提取物對菜青蟲具有明顯的拒食和生長抑制作用，毒殺作用較好。

2.2抗植物病毒作用

臭椿提取物在抑制植物病毒方面的應用研究也備受重視。沈建國等研究結果表明，分別用乙醇、甲醇和丙酮得到的臭椿提取物均有較好的抗煙草花葉病毒（TMV）作用。Tan等從臭椿根皮中分離到有效成分，對煙草花葉病毒有中度的抑制作用，試驗證明2-脫氧臭椿苦酮是抗煙草花葉病毒活性的有效成分之一。黨迎國研究分析了臭椿粗提物對水稻條紋病毒的抑制作用，發(fā)現(xiàn)臭椿粗提物可使寄主產(chǎn)生防衛(wèi)反應，阻斷病毒mRNA的表達。

2.3抑制植物病原菌作用

劉繼梅等研究發(fā)現(xiàn)，含有鐵屎米酮生物堿的臭椿樹枝二氯甲烷萃取物對番茄霜霉病菌和西瓜枯萎病菌都顯示較強的抑菌活性。潘漫等㈣分析了8種植物提取物對植物病原菌的抑制活性，結果表明，臭椿提取物對串珠鐮刀菌、黃瓜灰霉菌有明顯的抑制作用，菌絲生長抑制率可達50%以上。周江鴻等檢測了16種植物粗提取物對黃櫨枯萎病菌大麗輪枝菌的抑制效果，發(fā)現(xiàn)銀杏果、臭椿葉片、草地早熟禾全草中含有對大麗輪枝菌生長有顯著抑制作用的次生代謝化合物，抑菌率分別達到100%、98.53%和86.99%。張燕寧等對臭椿等56種植物的甲醇提取物進行了室內(nèi)抑植物病原菌活性測定，其中臭椿的甲醇提取物對小麥赤霉病菌、立枯絲核病菌、玉米大斑病菌、玉米小斑病菌以及棉花枯萎病菌均表現(xiàn)出抑制作用，尤其是對棉花枯萎病菌，其抑制率達到95.4%。

2.4除草作用

臭椿提取物在農(nóng)業(yè)除草方面有著一定的潛力。劉忠德等研究表明，臭椿提取物對播娘蒿種子的發(fā)芽率、植株高度和重量都明顯抑制，濃度越大，抑制率越高；能夠抑制雜草反枝莧種子的發(fā)芽率，影響幼苗的生長，降低幼苗鮮重，減少葉綠素含量；對雜草藜種子萌發(fā)率有抑制作用，且影響幼苗生長；對雜草薺菜種子萌發(fā)的抑制作用，且提取物濃度越大，對薺菜種子萌發(fā)的抑制率越高，當濃度在10.0～20.0 g/L范圍時，薺菜種子完全不能萌發(fā)，幼苗生長受到100%的抑制。Feo等研究分析了臭椿根水浸提液的化感作用，結果發(fā)現(xiàn)臭椿根提取物對蘿卜、水芹、馬齒莧種子均有相克作用，且對蘿卜最敏感，化學分析表明，該提取液中的有效成分為臭椿苦酮。Heisey等田間試驗發(fā)現(xiàn)，臭椿樹皮提取物具有明顯的除草作用，其有效成分主要是臭椿苦酮。

3結語與展望

臭椿在我國分布范圍廣、資源豐富、價格低廉、采用便利，化學成分復雜，且具有較高的生物活性，目前臭椿提取物的化學成分逐漸被分離鑒定，其生物活性研究也越來越多，但多集中在醫(yī)藥衛(wèi)生領域，并且一般具有高細胞毒性，使其在該領域中的應用受到限制。

在農(nóng)業(yè)領域的研究表明，臭椿具有良好的殺蟲、抑菌、抗病毒和除草的功能，使其在農(nóng)業(yè)中的應用研究越來越受到重視，有開發(fā)成為新型植物源生物農(nóng)藥的潛力，在大力提倡綠色農(nóng)業(yè)，拒絕農(nóng)藥殘留的當代社會，開發(fā)天然無污染的植物源農(nóng)藥，對于臭椿這一植物資源的有效利用和開發(fā)，具有重要的經(jīng)濟和生態(tài)意義。

雖然臭椿在農(nóng)業(yè)研究中的抗蟲殺菌、除草等作用明顯，但目前這種研究多集中在粗提取物水平上，單一成分的抗菌、除草作用等研究還鮮見報道，因此，分離和分析研究臭椿中單一有效殺蟲、抑菌、抗病毒及除草活性成分，并以此為基礎進行機制研究，為植物源農(nóng)藥的開發(fā)提供理論基礎，在實際應用中，研究并利用其活性成分研發(fā)成具有綜合防治效果的植物農(nóng)藥，將會有良好的發(fā)展前景。