蒿屬植物的生物活性成分

蒿屬植物的生物活性成分

艾蒿是菊花和菊花的一個(gè)重要物種，世界上約300種。我國有186種,44變種,分布全國各地,為我國種子植物中少有的大屬,是民間廣泛使用的一大類藥物,其中1/3種現(xiàn)用于藥用,有消炎、清熱、解毒、活血、止血之效。其中分布草原、荒漠地區(qū)的有30多種,是牧區(qū)重要的牲畜飼料和防風(fēng)、固沙植物,少數(shù)種還可提取揮發(fā)油或作食用。從該屬植物黃花蒿中提取出的青蒿素類藥物是目前蜚聲世界的療效最迅速的抗瘧藥物,青蒿素是我國醫(yī)藥中具知識(shí)產(chǎn)權(quán)的首批藥品,治霍亂藥“蘄艾”和治肝、膽病的茵陳蒿都屬于該屬的植物。該屬具有殺蟲、抗菌等多種作用的植物較多,如本屬植物黃花蒿(Artemisiaannua)中含有殺蟲殺菌物質(zhì),豬毛蒿(Artemisiascoparia)中含有光活化殺蟲物質(zhì),東方魁蒿(Artemisiaprincepsvar.orientalis)中具有除草活性物質(zhì),苦艾(Artemisiaabsinthium)中含有殺線蟲活性物質(zhì)。近年來國內(nèi)外對(duì)該屬植物的研究日趨深入,已成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn),由中國科學(xué)院華南植物園等單位主持的國際菊科艾蒿類植物研討會(huì)在廣東省中山市召開。目前,有關(guān)其殺蟲殺菌活性及其有效成分方面的研究已進(jìn)行了大量工作。因此,對(duì)蒿屬植物的研究和應(yīng)用有深遠(yuǎn)的意義和價(jià)值。為了進(jìn)一步研究和開發(fā)利用該屬植物,筆者將蒿屬植物的農(nóng)藥活性及其有效成分研究綜述如下。1黃蒿的化學(xué)成分蒿屬植物中許多具有殺蟲活性,研究較多的有黃花蒿(Artenisiaannua)、野艾蒿(Artemisialavandulaefolia)、苦艾(Artemisiaabsinthium)、蔞蒿(Artemisiaselengensis)、毛蓮蒿(Artemisiavestita)、西南牡蒿(Artemisiaparviflora)、大籽蒿(Artemisiasieversiana)、豬毛蒿(Artemisiascoparia)、茵陳蒿(Artemisiacapillaries)、蒙古蒿(Artemisiamongolica)、巴兒古津蒿(Artemisiaborealis)、南亞蒿(Artemisianilagirica)、Artemisiamonosperma和Artemisiajudaica。具有活性并對(duì)活性成分進(jìn)行了研究的植物包括:黃花蒿、野艾蒿、苦艾、蔞蒿、毛蓮蒿、西南牡蒿、大籽蒿、豬毛蒿、茵陳蒿、蒙古蒿、南亞蒿、Artemisiamonosperma和Artemisiajudaica,蒿屬精油的常見成分是桉樹腦、龍腦、樟腦、石竹烯、異石竹烯和β-法呢烯等。只研究了其殺蟲活性而未見活性成分報(bào)道的有:艾蒿(Artemisiaprinceps)、南蒿(Artemisiaabrotanum)和狹葉青蒿(Artemisiadracunculus)。研究涉及害蟲有鱗翅目:麥蛾(Sitotrogacerealella)、斜紋夜蛾(Spodopteralitura)、甜菜夜蛾(Spodopteraexigua)、菜青蟲(Pierisrapae)、豆莢螟(Etiellazinckenella)、谷蛾(Tineadubiella)和泛非絨毛螟(Crocidolomiabinotalis);鞘翅目:赤擬谷盜(Triboliumcastaneum)、黃粉蟲(Tenebriomolitor.)、菜豆象(Acanthoscelidesobtectus)、玉米象(Sitophiluszeamais)和谷蠹(Rhyzoperthadominica));同翅目:棉蚜(Aphisgossypii);雙翅目:致倦庫蚊(Culexquinquefasciatus)和果蠅(Drosophilamelanogaster);等翅目:黑翅土白蟻(Odontotermesformosanus)以及螨類如棉紅蜘蛛(Tetranychusurticae)、朱砂葉螨(Tetranychuscinnabarinus)和大蜂螨(Varroajacobsoni)等。分述如下:黃花蒿粗提物對(duì)黑翅土白蟻、赤擬谷盜、谷蠹拒食活性極強(qiáng),對(duì)棉蚜、棉紅蜘蛛及豇豆莢螟也具有較強(qiáng)的拒食活性。黃花蒿對(duì)菜青蟲有一定的觸殺作用和拒食活性,48h拒食率為72.11%,干物質(zhì)觸殺作用的LC50為1.232g/L。黃花蒿還具有殺螨作用,處理48h后,7月份葉的丙酮提取物對(duì)柑橘全爪螨的LC50為0.4222mg/mL,Zhang等對(duì)葉的丙酮提取物進(jìn)行柱層析得20種不同的組分,其中組分17的殺螨活性最高。黃花蒿對(duì)朱砂葉螨也具有較強(qiáng)的生物活性,不同月份的黃花蒿葉丙酮提取物對(duì)朱砂葉螨48h的LC50為0.5986~1.3817mg/mL。研究表明黃花蒿的化學(xué)成分有青蒿素、青蒿酸、青蒿酸甲酯、青蒿酮、異青蒿酮和丁香烯等。野艾蒿精油對(duì)玉米象有觸殺活性。Yuan等應(yīng)用水蒸氣蒸餾法提取出的精油對(duì)玉米象的熏蒸毒殺活性比用二氧化碳超臨界流體提取法得到的提取物的活性高,應(yīng)用二氧化碳超臨界流體提取法得到的提取物對(duì)玉米象的觸殺活性比用水蒸氣蒸餾法提取出的精油的活性高。水蒸氣蒸餾法提取出的精油主要含31種化合物,主要成分是桉樹腦和α,α-4-三甲基-3-環(huán)己烯-1-甲醇。二氧化碳超臨界流體提取法得到的提取物主要含22種化合物,主要成分是環(huán)葵烯和正十六酸。兩種方法的提取物含有6種相同的成分:桉樹腦、α,α-4-三甲基-3-環(huán)己烯-1-甲醇、石竹烯、[3aS-(3a,3b,4,7,7aS)]-8氫-7-甲基-3-亞甲基-4-(1-甲基乙基)-1H-環(huán)戊二烯環(huán)丙基苯、橙花叔醇和(-)-斯巴醇。Liu等也報(bào)道了野艾蒿對(duì)玉米象有活性,野艾蒿對(duì)玉米象的熏蒸毒殺的LC50值是11.2mg/L,對(duì)玉米象的觸殺的LC50值是55.2μg/頭,用水蒸氣蒸餾法得到的野艾蒿地上部分精油的主要成分是石竹烯(15.5%)、β-側(cè)柏酮(13.8%)、桉樹腦(13.1%)和β-法呢烯(12.3%)。苦艾的提取物對(duì)泛非絨毛螟3齡幼蟲具有明顯的拒食和殺蟲活性;用頂空固相微萃取(HS-SPME)和GS-MS的方法研究苦艾地上部分揮發(fā)油的成分發(fā)現(xiàn)72種成分,占揮發(fā)油的97%,主要成分是樟腦(14.83%)、對(duì)傘花烴(10.35%)、異喇叭茶烯(8.52%)、石竹烯(6.92%)、異蒲勒醇乙酸酯(6.09%)、異戊酸龍腦酯(5.64%)、異石竹烯(5.53%)、異戊二烯(5.09%)和β-法呢烯(3.94%)。蔞蒿精油對(duì)菜青蟲具有較強(qiáng)的拒食和胃毒作用,觸殺作用較弱,無熏蒸作用。處理后,菜青蟲5齡幼蟲24h內(nèi)發(fā)生的取食活動(dòng)和取食間隔的次數(shù)減少,平均每次取食活動(dòng)和取食間隔的時(shí)間延長,在每次取食活動(dòng)中,取食時(shí)間明顯減少,取食量降低。蔞蒿精油對(duì)棉鈴蟲也具有較強(qiáng)的拒食作用,在一定的濃度范圍內(nèi),幼蟲取食量隨濃度的增加而降低,且部分幼蟲死于幼蟲或蛹期,有的成蟲不能正常羽化,其作用方式主要為熏蒸和觸殺作用。應(yīng)用GC/MS/DS鑒定精油化學(xué)成分主要為桉葉油素(37.76%)、龍腦(15.87%)、樟腦(12.34%)、金合歡烯(10.50%)和香草醛(7.12%)。毛蓮蒿精油對(duì)玉米象具有強(qiáng)熏蒸毒殺作用,其LC50值為13.42mg/L,觸殺的LC50值為50.62mg/成蟲,其主要成分是誘殺烯醇(40.29%)、1,8-桉樹腦(14.88%)和樟腦(11.37%)。大籽蒿對(duì)玉米象具有一定的活性,熏蒸毒殺的LC50值是15.0mg/L,觸殺作用的LC50值是112.7μg/頭。用水蒸氣蒸餾法得到的大籽蒿精油的主要成分是桉樹腦(9.2%)、丁酸香葉酯(9.2%)、龍腦(7.9%)和樟腦(7.9%)。茵陳蒿和蒙古蒿精油對(duì)玉米象有熏蒸殺蟲活性,其LC50分別是5.31mg/L和7.35mg/L,同時(shí)也表現(xiàn)出觸殺活性,其LD50分別是105.95μg/頭和87.92μg/頭,茵陳蒿精油的成分為1,8-桉樹腦(13.75%)、大牛兒烯D(10.41%)和樟腦(8.57%),蒙古蒿精油的主要成分是α-蒎烯(12.68%)、大牛兒烯D(8.36%)和萜品烯(8.17%)。豬毛蒿精油對(duì)麥蛾、赤擬谷盜和黃粉蟲具有良好的忌避作用和殺卵作用,其忌避持效期至少可以維持8周以上。其有效成分1-苯基-2,4-己二炔在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%時(shí)對(duì)玉米象F1代的繁殖抑制率達(dá)100%,在質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.02%時(shí)對(duì)玉米象7d的死亡率達(dá)100%。對(duì)農(nóng)業(yè)害蟲斜紋夜蛾、菜青蟲等也有生物活性。西南牡蒿葉片甲醇粗提物對(duì)史氏按蚊具有活性,對(duì)1齡和4齡幼蟲的LC50分別是45.61μg/mL和59.60μg/mL。其主要成分是石竹烯、大牛兒烯D、樟腦、蒿酮、1-8桉樹腦、D-可巴烯和乙烯基醋酸酯。Artemisiamonosperma精油對(duì)果蠅具有生物活性,其中主要含有氧芴、1-苯基-雙環(huán)-2-壬烯-9-醇苯甲酸和八羥基菲,HPLC分析表明,含有二苯撐氧化物的部分是其主要活性成分。Artemisiajudaica有效成分是薄荷酮和反式肉桂酸乙酯。反式肉桂酸乙酯對(duì)海灰翅夜蛾的LD50是0.37μg/頭,薄荷酮對(duì)?；页嵋苟甑腖D50是0.68μg/頭,1000μg/mL的薄荷酮和反式肉桂酸乙酯完全抑制其取食。巴兒古津蒿對(duì)埃及伊蚊具有殺蟲活性。Wang等通過活性追蹤,從巴兒古津蒿的二氯甲烷提取物中分離出活性物質(zhì)1,9,16-十七碳三烯-4,6-二炔-3,8-二醇。南亞蒿的石油醚提取物對(duì)致倦庫蚊的3齡幼蟲具有活性,其活性成分毛蒿素。其他只報(bào)道殺蟲活性而未見活性成分研究的植物包括:艾蒿的不同溶劑抽提物對(duì)蚜蟲、朱砂葉螨、鱗翅目幼蟲等有一定的殺蟲作用,對(duì)菜青蟲具有較強(qiáng)的拒食活性和一定的觸殺活性,對(duì)馬鈴薯甲蟲有強(qiáng)烈的忌避作用。張玲春等通過柱層析方法獲得了艾蒿的苯、乙酸乙酯、丙酮和乙醇淋洗物,其中,丙酮淋洗物對(duì)甜菜夜蛾產(chǎn)卵忌避作用和抑制作用最好,其次是乙酸乙酯淋洗物,而苯和乙醇淋洗物的作用較小。在室內(nèi)用南蒿提取物處理谷蛾后,產(chǎn)生明顯的驅(qū)避作用,并對(duì)其產(chǎn)卵也存在強(qiáng)烈的影響。狹葉青蒿的提取物對(duì)菜豆象具有忌避作用。蒿屬的提取物具有殺螨活性,可控制蜜蜂身上的大蜂螨。2對(duì)真菌和微生物的保護(hù)作用一些蒿屬植物的精油或有機(jī)溶劑的提取物對(duì)真菌和細(xì)菌有活性。研究較多的有:黃花蒿、銀葉艾蒿(Artemisialudoviciana)、濕地蒿(Artemisiatournefortiana)、苦艾(Artemisiaabsinthium)、阿拉伯艾蒿(Artemisiaherbaalba)、牛蒿(Artemisiataurica)、猶地蒿(Artemisiajudaica)、巴兒古津蒿、Artemisiamolinieri、蔞蒿和寬葉山蒿(Artemisiastolonifera)。具有活性并對(duì)活性成分進(jìn)行了研究的植物包括:黃花蒿、銀葉艾蒿、濕地蒿、苦艾、阿拉伯艾蒿、牛蒿、巴兒古津蒿、蔞蒿、寬葉山蒿、Artemisiajudaica和Artemisiamolinieri。只研究了其殺菌活性而未見活性成分報(bào)道的有:非洲蒿(Artemisiaafra)、蘭艾(Artemisiacaerulescenssubsp.gallica)、東方魁蒿(Artemisiaprincepsvar.orientalis)、三齒蒿(Artemisiatridentata)、Artemisiamendozana和大籽蒿。研究涉及病原真菌有:小麥白粉病菌(Erysiphegraminis)、蘋果炭疽病菌(Glomerellacingulata)、疫霉屬(Phytophthora)、惡疫霉(Phytophthoracactorum)、南瓜疫病菌(Phytophthoracapsici)、樟疫霉(Phytophthoracinnamomi)、馬鈴薯晚疫病菌(Phytophthorainfestans)和(Phytophthoramirabilis)、馬鈴薯早疫病鏈格孢(Alternariasolani)、鏈格孢(Alternariaalternata)、瓜瘡痂枝孢霉菌(Cladosporiumcucumerinum)、赭曲霉(Aspergillusochraceus)、黑曲霉(Aspergillusniger)、煙曲霉(Aspergillusfumigatus)、構(gòu)巢曲霉(Aspergillusnidulans)、寄生曲霉(Aspergillusparasiticus)、桔青霉(Penicilliumcitrinum)、白假絲酵母(Candidaalbicans)、啤酒酵母(Saccharomycescerevisiae)、深紅酵母(Rhodotorularubra)、白地霉(Geotrichumcandidum)、大刀鐮孢(Fusariumculmorum)、腐皮鐮孢(Fusariumsolani)、石膏樣小孢子菌(Microsporumgypseum)、須發(fā)毛菌(Trichophytonmentagrophytes)、須發(fā)癬菌(Trichophytonrubrum)和長蠕孢菌(Helminthosporiumsp.)。研究涉及的細(xì)菌有:金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)、枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)、大腸桿菌(Escherichiacoli)和銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)。分述如下:黃花蒿對(duì)小麥白粉病菌有50%以上保護(hù)作用,對(duì)蘋果炭疽病菌的抑制侵染率在80%以上;其乙醇提取物具有抑菌作用,對(duì)白假絲酵母和大腸桿菌的效果比對(duì)銅綠假單胞菌、啤酒酵母和金黃色葡萄球菌的抑菌效果好。應(yīng)用GC和GC/MS分析出黃花蒿精油的32種成分,其主要成分是樟腦(48.00%)、1,8-桉樹腦(9.39%)、莰烯(6.98%)和斯巴醇(4.89%)。銀葉艾蒿地上部分粗提物對(duì)疫霉屬包括惡疫霉、南瓜疫病菌、樟疫霉、馬鈴薯晚疫病菌和Phytophthoramirabilis都有活性。應(yīng)用TLC方法分離了活性化合物,發(fā)現(xiàn)活性部分的Rf值為0.72,其有效抑制濃度為0.2~0.4mg/mL,活性部分主要成分是龍腦(16.28%)、樟腦(7.41%)和順-馬鞭草烯醇(1.69%),只有它們的混合物(比例為:63∶28∶6.5g/mL)對(duì)5種菌的活性與粗提物相當(dāng)。濕地蒿揮發(fā)油的主要化學(xué)成分為7,11-二甲基-1,6,10-十二碳三烯(56.20%)、1R-α-蒎烯(18.63%)、3-(苯二甲酰亞氨甲基)-苯甲酸(4.8%)、1-甲基-4-(1-甲基乙基)-1,4-環(huán)己二烯(3.46%)、6,6-二甲基-2-亞甲基-二環(huán)庚烷(1.41%)及庚烷(1.28%)等,上述6種化合物的含量占總量的85.78%,化合物類型以烯烴、萜烴、烷烴、有機(jī)酸為主。α-蒎烯有抗真菌作用,檸檬烯對(duì)金黃色葡萄球菌有很強(qiáng)的抑制作用?？喟瑢?duì)革蘭氏陽性菌的效果比革蘭氏陰性菌好。Artemisiakulbadica精油對(duì)白假絲酵母具有抑菌作用,分離鑒定了精油中占總量92.9%的27個(gè)化合物,主要是側(cè)柏烯(25.1%)、反式側(cè)柏酮(18.7%)和δ-杜松烯(16.0%)。應(yīng)用抑菌圈法研究表明阿拉伯艾蒿對(duì)6種細(xì)菌和3種真菌均具有活性,并鑒定了48種成分,氧化單萜類占50.53%,包括21種化合物,其中cis-chrysantenylacetate(10.60%)、sabinylacetate(9.13%)和側(cè)柏酮(8.73%)是主要的氧化單萜類化合物。巴兒古津蒿全株的二氯甲烷提取物對(duì)瓜瘡痂枝孢霉菌具有抗菌活性,其活性成分是2種多炔類化合物及其醋酸鹽。Swiader等從Artemisiamolinieri、蔞蒿、寬葉山蒿中分離出類黃酮,3種植物中的類黃酮對(duì)白假絲酵母、深紅酵母、煙曲霉、大刀鐮孢和馬鈴薯早疫病鏈格孢具有抗菌活性。其他:非洲蒿地上部分的蒸餾精油對(duì)赭曲霉、白假絲酵母、鏈格孢、白地霉、黑曲霉、桔青霉和寄生曲霉有特別的抗菌活性,其甲醇提取物也有抗菌活性?？锞蛯?duì)白假絲酵母、啤酒酵母、黑曲霉具有殺真菌活性,對(duì)枯草芽孢桿菌和大腸桿菌具有殺細(xì)菌活性。東方魁蒿精油對(duì)枯草芽孢桿菌、構(gòu)巢曲霉和腐皮鐮孢等具有明顯的抗細(xì)菌作用。陸德威蒿和三齒蒿的地上部分具有抗菌活性。Artemisiamendozana精油對(duì)石膏樣小孢子菌、須發(fā)毛菌和須發(fā)癬菌有中等活性。艾蒿對(duì)具有抗藥性的金黃色葡萄球菌具有體外抗菌活性。大籽蒿對(duì)蘋果炭疽病菌的抑制侵染率在80%以上。3活性成分研究該屬中具有除草活性的植物有:魁蒿、油蒿(Artemisiaordosica)、灰孢蒿(Artemisiaroxburghiana)、黃花蒿、三齒蒿、豬毛蒿和牛蒿。研究涉及的作用對(duì)象如下:甘菊(Chrysanthemumboreale)、車前(Plantagoasiatica)、日本龍常草(Diarrhenajaponica)、牛膝(AchyranthesBidentata)、堅(jiān)硬女婁菜(Melandriumfirmum)、稗(Echinochloacrusgalli)、漸狹葉煙草(Nicotianaattenuata)、土牛膝(Achyranthesaspera)、望江南(Cassiaoccidentalis)、銀膠菊(Partheniumhysterophorus)和勝紅薊(Ageratumconyzoides)以及黑麥(Secalecereale)、大麥(Hordeumvulgare)、白莧(Amaranthusalbus)、豚草(Ambrosiaartemisiifolia)以及萵苣屬、莧、蘿卜、生菜、油菜、黃瓜、小麥和高粱等常見作物。具有活性并對(duì)活性成分進(jìn)行了研究的植物包括:油蒿、黃花蒿、三齒蒿和牛蒿。只研究了其除草活性而未見活性成分研究的有:豬毛蒿、魁蒿和灰孢蒿。分述如下:油蒿是我國西北部地區(qū)鄂爾多斯-阿拉善的特有種,富含揮發(fā)油,主要成分是單萜、倍半萜類化合物。于鳳蘭等用GC、GC-MS-DS聯(lián)用方法,共鑒定43個(gè)化合物,其中相對(duì)百分含量在1.5%以上的化合物有如下14種:α-蒎烯、檜烯、β-蒎烯、月桂烯、對(duì)傘花烴、檸檬烯、β-水芹烯、β-順式羅勒烯、β-反式羅勒烯、松油烯-4-醇、α-姜黃烯、茵陳炔、橙花叔醇及匙葉桉油烯醇;油蒿揮發(fā)油對(duì)莧、諸葛菜、蘿卜種子萌發(fā)和幼苗生長具有不同程度的抑制作用;對(duì)小麥種子萌發(fā)幾乎無影響,但對(duì)其幼芽和幼根的生長具一定影響。抑制作用最強(qiáng)的是對(duì)莧種子,揮發(fā)油處理組最終萌發(fā)率為18%,比對(duì)照組減少71%,對(duì)其幼芽和幼根的生長影響也很明顯。黃花蒿中的青蒿素具有除草活性,其衍生物蒿乙醚對(duì)黑麥和大麥的根生長抑制中濃度為1μg/mL,對(duì)生菜芽生長抑制中濃度為1μg/mL。黃花蒿的提取物能影響小麥根尖細(xì)胞的有絲分裂,根尖產(chǎn)生有絲分裂的細(xì)胞減少,根尖細(xì)胞的可溶性蛋白含量減少,根細(xì)胞的核酸含量升高,幼苗的核酸含量減少,還能顯著減少葉綠素的含量。三齒蒿地上部分產(chǎn)生茉莉酸甲酯對(duì)一種野生煙草———漸狹葉煙草的生長具有抑制作用,用頂空固相微萃取(HS-SPME)和GS-MS的方