衛(wèi)矛科植物的生物活性

衛(wèi)矛科植物的生物活性

cylikorriza經(jīng)常出現(xiàn)在熱帶和亞熱帶地區(qū)，包括許多亞洲、北非和東亞地區(qū)，尤其是中國。該科約有88屬,1300種植物,一般為較小的喬木、灌木或是藤本植物,具有蠟質(zhì)的莖和葉。該科植物在我國有14屬200種以上,大多數(shù)種類分布于長江流域、華南及臺灣等地,少數(shù)種在全國均有分布。衛(wèi)矛科植物中許多化合物所具有的藥用活性,譬如細胞毒性、抗癌活性、逆轉(zhuǎn)多重藥物抗性(MDR)、免疫抑制活性、抗艾滋病等等,已有許多研究報道;另外,許多衛(wèi)矛科植物在中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中用以保護農(nóng)作物免受昆蟲危害。根據(jù)《新華本草綱要》記載,該科有11種植物具有殺蟲活性,主要集中在雷公藤屬、衛(wèi)矛屬、南蛇藤屬。自20世紀(jì)80年代以來,我國學(xué)者對該科許多植物的殺蟲活性進行了廣泛的研究(表1)。1雷公藤的根皮粉及其抽提物對菜粉蝶的病毒作用雷公藤(Tripterygiumwilfordii)屬衛(wèi)矛科雷公藤屬,藤本灌木,又名斷腸草、紅藥,主要分布在我國長江流域以南地區(qū)。雷公藤既是我國優(yōu)良的中草藥資源,也是傳統(tǒng)的植物殺蟲劑,早在20世紀(jì)30年代我國學(xué)者就已開始了雷公藤殺蟲作用的研究,但由于其在醫(yī)學(xué)研究上的巨大潛力,在農(nóng)用殺蟲劑方面的研究比較滯后。雷公藤對葉菜類、瓜果類的多種害蟲具有忌避、拒食、毒殺及抑制生長發(fā)育和產(chǎn)卵忌避作用,但其觸殺作用較弱,主要是胃毒作用。研究報道認為雷公藤的根皮粉及其抽提物對菜粉蝶Pierisrapea、茶尺蠖Ectropisobliqua、斜紋夜蛾P(guān)rodenialitura、粘蟲Mythimnaseparata等多種鱗翅目幼蟲及對豆平腹蝽Megacoptacribraria、猿葉蟲Colaphellusbowringii、黃守瓜Aulacophorafemoralis、黑守瓜Aulacophoracattigarensis成蟲、鐵甲蟲Dicladispaarmigera、二十八星瓢蟲Henosepilachnavigintioctomaculata等有強烈的忌避、拒食、胃毒、麻痹作用,對甘蔗綿蚜Ceratovacunalanigera、棉大卷葉蟲Sylleptaderogata有觸殺作用。1935年雷公藤被引種到美國,藥效試驗表明它對蘋天幕毛蟲Malacosomaamericanum、馬鈴薯葉甲Leptinotarsadecemlineata有拒食和胃毒作用,對小菜蛾P(guān)lutellaxylostella和菜粉蝶1齡幼蟲、蘋果小卷蛾Adoxcphyesorana防治效果很好。趙善歡等首次發(fā)現(xiàn)雷公藤根皮抽提物和雷公滕定堿(wilfordine)對三化螟Tryporyzaincertulas幼蟲有強的內(nèi)吸毒殺作用。隨后又發(fā)現(xiàn)了其對貯糧害蟲玉米象Sitophiluszeamais和米象Sitophilusolyzae有非常顯著的種群抑制作用。1.1菜粉蝶幼苗主要經(jīng)口給予藥物后的毒力作用雷公藤生物堿是從雷公藤中分離鑒定出的殺蟲生物堿,包括雷公藤定堿(wilfordine)、雷公藤精堿(wilforgine)、雷公藤次堿(wilforine)、雷公藤春堿(wilfortrine)和雷公藤嗪堿(wilforzine)。雷公藤提取物中最早分離出的殺蟲活性成分為倍半萜類結(jié)構(gòu)的雷公藤定堿和雷公藤次堿,這些生物堿,均具有衛(wèi)矛甙骨架,其600mg/L濃度對歐洲玉米螟Pyraustanubilalis具有很高的毒力(3d后的死亡率為100%);另外,雷公藤次堿對菜粉蝶幼蟲和東亞飛蝗Locustamigratoria具有很高的拒食活性,可與著名的植物性昆蟲拒食劑印楝素相媲美。羅都強等也報道雷公藤總生物堿對菜粉蝶幼蟲有強的拒食、麻醉和毒殺作用,無熏蒸和觸殺作用;同時還觀察到雷公藤總生物堿對粘蟲有毒殺作用,對玉米象有一定的胃毒作用,對棉鈴蟲有一定的抑制生長發(fā)育作用。童紅云等在一系列試驗中發(fā)現(xiàn),雷公藤根皮提取物和雷公滕次堿(wilforine)對3齡和5齡菜粉蝶幼蟲都有強的毒殺作用,高濃度造成幼蟲死亡,低濃度影響幼蟲的生長發(fā)育,造成畸形蛹或幼蟲發(fā)育不良,成蟲的卵巢發(fā)育嚴重受阻;菜粉蝶幼蟲取食雷公滕次堿(wilforine)后出現(xiàn)昏迷時,幼蟲的呼吸和體重變化受到嚴重影響,呼吸節(jié)律不明顯,波幅變小,CO2釋放量減少,處理過的菜粉蝶幼蟲5d后蟲體內(nèi)脂肪體和消化道干癟,中腸腸壁細胞和圍食膜受到破壞。初步認為雷公藤生物堿作用于神經(jīng)系統(tǒng),引起昆蟲麻痹;同時能破壞中腸腸壁細胞,影響取食和代謝。目前,關(guān)于雷公藤生物堿的作用機理研究還比較膚淺。1.2酰胺藥物成分的確定Beroza等發(fā)現(xiàn),雷公藤提取物分離生物堿后剩下的非結(jié)晶物質(zhì)對歐洲玉米螟初孵幼蟲及蚊蟲殺蟲活性很好,雷公藤非生物堿成分和生物堿的中毒癥狀相似。羅都強等就有關(guān)非生物堿的殺蟲活性進行了比較系統(tǒng)的研究,發(fā)現(xiàn)非生物堿成分也是雷公藤中一類主要的殺蟲活性成分,具有多種殺蟲作用方式。雷公藤非生物堿成分對5齡菜粉蝶和粘蟲幼蟲的拒食作用隨濃度增加而增高;對5齡菜粉蝶和粘蟲幼蟲有很強的胃毒作用,處理后的幼蟲大多數(shù)在體表出現(xiàn)黑斑,若黑斑小,蛻皮后能恢復(fù);黑斑大,不能恢復(fù),影響蛻皮變態(tài),形成黑斑部分不能脫去舊的表皮,最終死亡。雷公藤非生物堿成分對菜粉蝶和粘蟲幼蟲具有很強的麻醉作用,幼蟲取食一定量處理葉片后,在葉片周圍慢慢爬動,2h開始麻醉,10h大部分試蟲麻醉,麻醉后蟲體柔軟,可隨意彎曲,大約24h后復(fù)蘇,蘇醒后取食少量處理葉片,又進入麻醉,不斷重復(fù);具有一定觸殺作用和殺卵作用。此外,采用生物活性追蹤的方法,確定了從殺蟲植物雷公藤根皮中提取出來的二萜內(nèi)酯殺蟲活性物質(zhì)為雷公藤甲素。發(fā)現(xiàn)其具有觸殺作用,試蟲中毒后,先表現(xiàn)為興奮,隨之劇烈痙攣、扭動,井伴隨失水,最后麻痹死亡。2山海棠根的化學(xué)成分昆明山海棠(Tripterygiumhypoglaucum)是衛(wèi)矛科雷公藤屬落葉披散蔓狀灌木植物,生長于向陽山坡、路邊或灌木叢中,分布在長江以南部分省區(qū)至西南地區(qū)。該植物是傳統(tǒng)的中草藥,臨床上主要用于治療多種膠元性疾病及自身免疫性疾病,效果良好。對昆明山海棠殺蟲活性的研究最早僅見趙善歡報道,其丙酮提取物對儲糧害蟲有種群抑制活性。而作者最近研究表明,昆明山海棠根皮石油醚、甲醇、乙酸乙酯提取物對4齡粘蟲幼蟲均有一定的拒食活性,其中以乙酸乙酯提取物活性最高,而且主要活性成分也為生物堿。從中分離得到4個化合物分別為wilfortrine、wilforgine、wilfordine和wilforine。其中wilfordine和wilforine對粘蟲、銀紋夜蛾P(guān)lusiaagnata、甘藍夜蛾Barathrabrassicae、小菜蛾、蘋果瘤蚜Myzusmalisuctus均具有一定的觸殺活性,對小地老虎Agrotisypsilon、菜青蟲、小菜蛾具有胃毒活性,wilfortrine和wilforgine對粘蟲具有胃毒活性。這些與已報道的wilfortrine、wilforgine、wilfordine、wilforzine和wilforine等生物堿僅對昆蟲具有拒食、胃毒活性,無觸殺活性有所不同。3苦皮藤的藥物苦皮藤(Celastrusangulatus)是衛(wèi)矛科南蛇藤屬的一種多年生灌木,廣泛分布在我國長江和黃河流域的丘陵淺山區(qū)。產(chǎn)區(qū)農(nóng)民很早就知其根皮具有殺蟲活性,可以防治某些蔬菜害蟲,故又稱苦皮藤為“菜蟲藥”。苦皮藤中殺蟲活性物質(zhì)主要存在于根皮,其葉、果、木質(zhì)部也有一定的殺蟲作用,但殺蟲毒力遠不如根皮。研究表明苦皮藤中的殺蟲有效成分均是以β-二氫沉香呋喃為骨架的多元醇酯,該植物中尚未見具其它結(jié)構(gòu)的殺蟲活性化合物。從苦皮藤中已發(fā)現(xiàn)的二氫沉香呋喃多元醇酯類化合物對昆蟲具有3種活性:拒食活性、麻醉活性和毒殺活性,沒有發(fā)現(xiàn)對昆蟲有保幼激素、蛻皮激素及不育活性,也沒有真正的忌避活性。此外,苦皮藤的果實中還含有農(nóng)用殺菌活性和醫(yī)用抗癌活性成分。3.1苦皮藤酯類化合物對黃守瓜的拒食活性利用非選擇性葉碟法測定苦皮藤的拒食活性,發(fā)現(xiàn)苦皮藤根皮粉對東亞飛蝗、蕪菁葉蜂Athaliarosae有強烈的拒食作用,而小菜蛾幼蟲對苦皮藤根皮提取物也表現(xiàn)出絕對的拒食作用?？轮螄仁覂?nèi)生測結(jié)果表明,不同濃度的苦皮藤種油對黃守瓜、二十八星瓢蟲、斜紋夜蛾、菜粉蝶、猿葉蟲、小菜蛾等6種害蟲,均顯示出拒食作用。從苦皮藤植物的不同部位,已分離鑒定出多個具有拒食活性的β-二氫沉香呋喃類化合物,最著名的當(dāng)屬苦皮藤素(celangulin)Ⅰ,其活性成分在5mg/L和222mg/L對粘蟲和菜青蟲具有很高的拒食活性。從苦皮藤種油中分離的苦皮藤酯Ⅰ、Ⅳ250mg/L時,對黃守瓜的拒食效果分別為92.4%和88.8%;苦皮藤酯Ⅱ、Ⅲ500mg/L對黃守瓜拒食效果分別為67.66%和26.88%。3.2麻醉活性的化合物苦皮藤素Ⅳ是第1個從苦皮藤中分離鑒定的對昆蟲具有麻醉活性的化合物,其后從中又分離出多個具有麻醉活性的的同類化合物。這些化合物被試蟲經(jīng)消化道攝入蟲體后約30min,試蟲被麻醉:試蟲蟲體平直,不卷曲。無法活動,無法取食。蟲體完全癱軟,對外界的任何刺激(無論物理的還是化學(xué)的)毫無反應(yīng)。攝入劑量較小時,麻醉試蟲經(jīng)一定時間會蘇醒;劑量較大時,麻醉試蟲不再蘇醒,將緩慢死亡。3.3缺失毒類化合物首先報道對昆蟲具有毒殺活性的化合物是苦皮藤素Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ,其中苦皮藤素Ⅱ、Ⅲ是一對異構(gòu)體。這3個化合物與后來分離得到的其它毒殺活性化合物一樣,也沒有觸殺作用,只有胃毒作用。中毒試蟲先表現(xiàn)為興奮,快速爬行,繼而被擊倒,蟲體扭曲、翻滾;體液(主要是血淋巴)從口器及肛門大量排出,最后試蟲失水,蟲體極度縮短,死亡。4油的倍半成分對粘蟲幼蟲的麻醉活性研究姚松林等報道南蛇藤屬4種植物苦皮藤、穗花南蛇藤(Celastrusvaniotii)、大芽南蛇藤(C.gemmatus)和顯柱南蛇藤(C.stylosus)的根皮乙醇提取物對二斑波緣龜甲Basiprionotabisignsata、菜粉蝶和家蠶Bombyxmori幼蟲拒食作用的測定結(jié)果表明,4種植物的根皮乙醇提取物均表現(xiàn)出顯著的拒食作用,比較4種植物的拒食活性差異,其活性大小為:苦皮藤、穗花南蛇藤>大芽南蛇藤>顯柱南蛇藤,說明在南蛇藤屬植物中除了苦皮藤外,穗花南蛇藤、大芽南蛇藤和顯柱南蛇藤也是具拒食作用的殺蟲植物資源。涂永強等從云南白杜(Euonymusbungeanus)種油中分得4個二氫沉香呋喃型倍半萜多醇酯,其中化合物Ⅰ對4齡菜粉蝶幼蟲具有一定的拒食和毒殺活性,拒食率為40.4%,死亡率50%。從褐柄南蛇藤(Celastrusrosshornianus)中分得5個二氫沉香呋喃型倍半萜多醇酯,均有一定程度的拒食和毒殺活性。南蛇藤(Celastrusorbiculatus)也是我國傳統(tǒng)的殺蟲植物,王明安等對南蛇藤種子油的倍半萜成分的殺蟲活性進行了研究,從中分離得到的3個新倍半萜化合物,在有效成分為0.05%時,對2~3齡粘蟲幼蟲的拒食率在82.2%~96.5%之間。孔祥清等在生物活性追蹤指導(dǎo)下,從疣枝衛(wèi)矛(Euonymusverrucosides)根皮的甲醇提取物中,分離出一種具有二氫沉香呋喃骨架化合物,其對粘蟲幼蟲具有強烈麻醉活性。朱靖博從疣枝衛(wèi)矛中分離得到3個對粘蟲具有強烈的麻醉作用的β-二氫沉香呋喃類大環(huán)生物堿,分別為euoverrineA(麻醉中量ND50為269.9μg/g)和euoverrineB(ND50為21.6μg/g)、euojaponineC(ND50為102.5μg/g),這也是首次發(fā)現(xiàn)該類生物堿對昆蟲具有麻醉作用。從拴翅衛(wèi)矛(Euonymusphellomana)中也分離得到2種對昆蟲具有高度麻醉作用的化合物,均為以二氫沉香呋喃為母體的大環(huán)生物堿,其中1個為丙酰基取代的β-二氫沉香呋喃類大環(huán)生物堿(euophenine),ND50為168.2μg/g,另一化合物為euojaponineC。另外還從扶芳藤(Euonymusforunei)中分離得到了對粘蟲幼蟲具有高度麻醉作用euoverrineB。最近,黃軍海等報道了13種衛(wèi)矛科植物的殺蟲活性研究結(jié)果,其中粉背南蛇藤(Celastrushypoleucus)的甲醇提取物,披針葉衛(wèi)矛(E.hamiltonianus)的乙酸乙酯和甲醇提取物,西南衛(wèi)矛(E.hamiltonianus)的乙酸乙酯和甲醇提取物,纖齒衛(wèi)矛(E.giraldii)的石油醚和甲醇提取物,無柄衛(wèi)矛(E.subsessilis)的石油醚、乙酸乙酯和甲醇提取物,陜西衛(wèi)矛(E.schensianus)的乙酸乙酯提取物對粘蟲3齡幼蟲表現(xiàn)明顯的麻醉活性。有6種植物表現(xiàn)毒殺活性,分別為霜葉南蛇藤(C.glaucophyllus)的石油醚提取物,短枝南蛇藤(C.rosthornianus)的乙酸乙酯提取物,大芽南蛇藤(C.gemmatus)的乙酸乙酯提取物,冬青衛(wèi)矛(E.japonicus)的石油醚和乙酸乙酯提取物,綠花衛(wèi)矛(E.chloranthoides)的石油醚提取物,衛(wèi)矛(E.alatus)的石油醚、乙酸乙酯和甲醇提取物。其中對5齡粘蟲幼蟲毒殺活性大于或等于50%的有霜葉南蛇藤的石油醚提取物,衛(wèi)矛的石油醚,短枝南蛇藤的乙酸乙酯提取物,大芽南蛇藤的乙酸乙酯提取物,冬青衛(wèi)矛的乙酸乙酯提取物,活性分別為50,50,60,60和60%。另外,最近作者從大芽南蛇藤根皮中首次分離得到對昆蟲具有毒殺活性的三取代β-二氫沉香呋喃骨架的新化合物,其中1α-呋喃甲酰氧基-6β-乙酰氧基-9β-苯甲酰氧基-β-二氫沉香呋喃在有效成分2.5%和1.25%時,對5齡粘蟲幼蟲的死亡率分別為10