植物源除草活性物质研究进展

[摘要]综述了植物源除草活性物质的研究进展，并对植物源除草剂在未来的发展做了展望。

[关键词]植物源除草活性物质；植物源除草剂；研究进展

[Abstract] The paper reviewed research progress of plant resources with herbicidal activity， and the development trend of botanical herbicides was also prospected in the future.

[Key words] plant resources with herbicidal activity； botanical herbicide； research progress

目前世界上已发现30多个科的植物含有近百种具有除草活性的天然化合物，其中有些已被开发成天然除草剂，并得到专利保护和推广应用[1]。广泛筛选植物中有除草活性的天然产物，作为农药先导结构的重要来源，进行结构衍生及优化，已成为新农药创制研究的前沿与热点领域，也是获得具有良好的环境相容性农药的有效途径之一。

1具有除草活性的植物资源

异株克生作用（又称他感作用、化感作用）的概念于1937年由Molisch首次提出，并定义为植物（供体）向环境中释放体内合成的化学物质，该物质对同种或异种的其它植物（受体）的萌芽、生长及发育所产生的直接或间接危害。研究高等植物对杂草的相克作用，在杂草的生物防除及新型生物源除草剂的研究开发等方面具有十分重要的意义。目前世界上已发现上百种具除草活性的天然化合物[2-11]。已被鉴定的他感化学物质大多数是莽草酸和乙酸途径的产物，包括酚类、肉桂酸、苯甲酸、单宁、类黄酮、类萜、生物碱、类固醇、甾类化合物和醌。

郭金春等[12]以反枝苋、野燕麦、紫花苜蓿、多年生黑麦草等4种杂（牧）草种子为供试对象，用种子萌发法测定了筛选出的31种植物样品乙醇提取物的除草活性。结果表明，有24种植物样品对至少1种供试杂（牧）草种子幼芽和幼根的生长有90%以上的抑制作用，其中锦葵科野葵、大戟科蓖麻和葫芦科苦瓜等3种植物样品对供试的4种杂（牧）草种子幼根和幼芽生长的抑制效果均大于85%。

高兴祥等[13]采用顺序提取法制备了泥胡菜（Hemistepta lyrata Bunge）等8种草本植物全草的石油醚、乙酸乙酯和乙醇提取物，并以高粱（Sorghum vulgare Pers）、黄瓜（Cucumis sativus L）、小麦（Triticum aestivum L）和油菜（Brassica campestris L.）为供试对象，用种子萌发法对提取物的除草活性进行了生物测定。结果表明，所有提取物对4种作物幼苗根和茎的生长均有一定的抑制作用，但抑制率有一定差异。泥胡菜和葎草[Humulus scandens（Lour）Merr]的乙酸乙酯提取物对作物幼苗根和茎的抑制作用最强，抑制率随提取物浓度的提高逐渐增高，且对作物幼苗根生长的抑制强度高于茎。在低质量浓度（12.5 g/L）条件下，泥胡菜乙酸乙酯提取物对小麦幼苗根和茎生长的抑制作用最强；葎草乙酸乙酯提取物对高粱幼苗根的生长及油菜幼苗根和茎的生长抑制作用最强。

查友贵等[14]以高粱、小麦、黄瓜和油菜等4种作物种子为供试对象，采用种子萌发法测定了30种植物提取物的除草活性，结果表明：在提取液5mg/mL浓度下，29种植物提取物对至少1种供试植物根长（或茎长）抑制率达80%以上，28种植物提取物对至少2种供试植物根长（或茎长）抑制率达80%以上，19种植物提取物对至少3种供试植物根长（或茎长）抑制率达80%以上，11种植物提取物对4种供试植物根长（或茎长）抑制率达80%以上。

Singh等[15]研究了猪毛蒿（Artemisia scoparia Waldst. et Kit.）精油的除草效果、化学成分及除草机制。研究表明猪毛蒿精油对香附子（Cyperus rotundus L.）、小子虉草（Phalaris minor）和野燕麦（Avena fatua Linn.）具有较强的除草活性，其中对香附子（Cyperus rotundus L.）的活性最强。GC-MS分析表明：猪毛蒿精油含有33个化学成分，占全部精油含量的99.83%，主要成分为单萜类，占全部精油成分的71.6%，其中月桂烯最多，占29.27%，其次是柠檬烯13.3%、罗勒烯13.37%，萜品烯9.51%。猪毛蒿精油处理后香附子（Cyperus rotundus L.）脂质过氧化，细胞膜破裂，内溶物外渗，细胞结构严重损伤。

邓世明等[16]为深入研究假臭草对入侵作物的危害及其入侵机制，用蒸馏水超声提取假臭草的有效成分，以绿豆、萝卜、春菜和牛筋草为受体，利用培养皿滤纸法研究假臭草超声提取物对种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明，高浓度的假臭草超声提取液能显著抑制小颗粒种子萌发，抑制植物幼根的生长；0.2%～0.4%的假臭草超声提取液能显著促进绿豆、萝卜和春菜幼芽的生长，提高其幼叶叶绿素a的含量。

王静等[17]以指示植物高粱、小麦、油菜、黄瓜为测试对象，采用种子萌发法，测定3种桉树叶提取物对其幼苗根长和茎长的影响，并评价其除草活性。3种桉树叶提取物对高粱、小麦、黄瓜、油菜幼苗根长和茎长均有较强的抑制作用，对高粱根长IC50分别为0.5076、0.5540、0.6493mg/mL，茎长IC50分别为0.5187、0.5811、0.6882mg/mL；对小麦根长IC50分别为0.5117、0.6717、0.9062mg/mL，茎长IC50分别为0.4448、0.4740、1.5659mg/mL；对黄瓜根长IC50分别为1.7126、2.3397、1.8512mg/mL，茎长IC50分别为3.0538、2.0922、4.0444mg/mL；对油菜根长IC50分别为0.0258、0.8069、0.9425mg/mL，茎长IC50分别为0.2462、1.3375、1.4521mg/mL。3种桉树叶提取物对高粱、小麦、黄瓜、油菜幼苗根长和茎长均有较强的抑制作用，均具有较强的除草活性，其中，大叶桉叶提取物除草活性最强，蓝桉次之，直杆蓝桉最弱，若以桉树为资源开发除草剂，宜种植大叶桉。

AL-SHERIF等[18]在实验室和温室条件下研究了黑芥菜（Brassica nigra）提取液和根系分泌物对两种杂草奇异虉草（Phalaris paradoxa）和水荠菜（Sisymbrium irio）的活性。研究结果表明：黑芥菜水提取液质量浓度为4%完全抑制奇异虉草和水荠菜萌发，奇异虉草对黑芥菜的水、乙醇和氯仿三种提取液最敏感，在3种溶剂提取液最低浓度时显著抑制萌发，最高浓度时完全抑制萌发。黑芥菜根系分泌物显著抑制奇异虉草和水荠菜出苗和生长。高效液相色谱测定表明：黑芥菜水提取液中的主要化感物质是阿魏酸和丁香酸。

易自成等[19]以滤纸生测方法测定了麦冬（Ophiopogon japonicus）不同部位去离子水浸提液对黑麦草（Lollum multiflorum）、紫云英（Astragalus sinicus）、菜心（Brassica parachinensis）、萝卜（Raphanus sativus）以及三叶鬼针草（Bidens pilosa）等几种南方常见植物种子萌发和幼苗生长的化感效应，结果表明低浓度麦冬水浸提液促进了受体种子萌发和幼苗根长，而高浓度则均表现出抑制作，水提液的浓度越高抑制效果越强。水提液对萝卜幼苗苗高和生物量均表现出显著的化感促进作用，而高浓度的麦冬地上部水提液对黑麦草、紫云英和三叶鬼针草幼苗的株高和生物量存在显著化感抑制作用。且麦冬不同部位水浸提液对同一受体的化感效应强度有差异，地上部水浸提液化感作用强于地下部分。

田学军等[20]采用培养皿培养法用肿柄菊（Tithonia diversifolia A.Gray）不同含量（0.8%、1.6%、2.4%、3.2%）的叶片提取液胁迫处理三叶鬼针草（Bidens pilosa L.）的种子和幼苗，通过测定后者种子活力及幼苗生长量、抗氧化酶活性和细胞膜透性，探讨肿柄菊对三叶鬼针草的化感作用，进而为前者用于后者防控提供理论依据。结果表明，随着肿柄菊叶片提取液含量的提高，三叶鬼针草种子发芽指数和种子活力及幼苗生长量逐渐下降，化感效应指数小于0；相对电导率逐渐提高，幼苗细胞膜的完整性下降；而超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）的活性则随之提高，化感效应指数大于0。肿柄菊叶提取含量达3.2%时，鬼针草种子发芽指数、活力指数和幼苗生长量仅分别为对照的25.7%、2.1%和9.4%。对照的SOD、CAT和POD活性分别为68.3±2.3、0.6±0.0和0.5±0.1，而提取液含量3.2%时则分别为117.2±3.2、1.2±0.1和0.9±0.2。

陶宏征等[21]以蒲公英试材，采用培养皿法和水培法，研究了入侵植物三叶鬼针草（Bidens pilosa）水提液对蒲公英（Taraxacum mongolicum）种子萌发和幼苗生长的化感作用。结果表明：不同浓度的三叶鬼针草水提液处理均降低了蒲公英种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数，抑制了蒲公英幼苗的根长、苗高和叶宽生长，增加了丙二醛含量及相对电导率。说明入侵植物三叶鬼针草水提液对蒲公英有较强化感作用，使蒲公英种子萌发及幼苗生长受到抑制。

2对未来植物源除草剂的展望

植物是天然活性物质的丰富来源。虽然可作为除草剂先导物的新活性物质的发现以及实用、高效的植物源除草剂的开发，需要相当长的时间和较大资金的投入，但是勿庸置疑，植物源除草剂是一种环保型的除草剂，具有易生物降解、毒性低、开发费用少、化学结构新奇、作用方式独特、靶标选择性高等合成除草剂无法比拟的优势，在环境越来越受到关注的21世纪，它的研究和应用必将具有广阔的前景。

参考文献：

[1]滕春红， 陶波， 吕志超，等. 植物源除草剂研究进展[J]. 农药，2013，52（9）： 632-634.

[2]李雪枫，王 坚，许文博，等. 冷蒿对三种禾本科植物种子萌发和幼苗生长的化感作用[J].应用生态学报， 2010，21（7）： 1702- 1708.

[3]赵利，牛俊义，李长江，等. 地肤水浸提液对胡麻化感效应的研究[J]. 草业学报， 2010，19（2）： 190-195.

[4]AYENI M J， KAYODE J，TEDELA P O. Allelopathic Potentials of Some Crop Residues on the Germination and Growth of Bidens pilosa L[J]. J Agri Sci Tech， 2010，4（1）： 21-24.

[5]AYENI M J， KAYODE J. Allelopathic Potentials of Some Crop Residues on the Germination and Seedling Growth of Chromolaena odoratum L[J]. J Sci，2011，5（3）：220-223.

[6]AYENIL M J， KAYODE J. Allelopathic Effects of Extracts from Maize Roots and Rice Husks’ Residues on the Germination and Growth of Bidens pilosa L[J]. Journal of Agricultural Science， 2013， 5（4）：146-152.

[7]GHOLINEJAD B， FARAJOLLAHI A， POUZESH H， et al. Comparative Allelopathic Effect of Thymus kotschyanus on Germination and Early Growth of Achillea millefolium under Laboratory and Pot conditions[J]. Annals of Biological Research，2012， 3 （8）：3978-3983.

[8]MARINOV-SERAFIMOV P. Determination of Allelopathic Effect of Some Invasive Weed Species on Germination and Initial Development of Grain Legume Crops[J]. Pestic Phytomed （Belgrade），2010，25（3）：251-259.

[9]ROMEL A， MOHAMMAD B U， MOHAMMAD A S A K， et al. Allelopathic Effects of Lantana camara on Germination and Growth Behavior of Some Agricultural Crops in Bangladesh[J]. Journal of Forestry Research，2012，18（4）： 301-304.

[10]SAMUEL G， DEMISSEW S， WOLDEMRIAM T. Allelopathic Effects of the Invasive Prosopis juliflora （Sw.） DC. on Selected Native Plant Species in Middle Awash， Southern Afar Rift of Ethiopia[J]. Management of Biological Invasions，2012，3（2）：105-114.

[11]WHEELER G S， SCHAFFNER U. Improved Understanding of Weed Biological Control Safety and Impact with Chemical Ecology： A Review[J]. Invasive Plant Science and Management，2013，6（1）： 16-29.

[12]郭金春， 郝双红， 江志利， 等. 31种植物提取物除草作用研究初报[J]. 西北农林科技大学学报（自然科学版） ，2004，（11）：37-40.

[13]高兴祥，李美，高宗军，等. 泥胡菜等8种草本植物提取物除草活性的生物测定[J]. 植物资源与环境学报， 2008，17（ 4） ：31- 36.

[14]查友贵， 吴义玲， 刘林， 等. 30种植物提取物的除草活性初步研究[J].现代农业科技，2009，（24）：147-149，151.

[15]SINGH H P， KAUR S， MITTAL S， et al. Essential Oil of Artemisia scoparia Inhibits Plant Growth by Generating Reactive Oxygen Species and Causing Oxidative Damage[J]. J Chem Ecol，2009，35：154-162.

[16]邓世明，王宁，汤丽昌，等. 外来入侵植物假臭草的化感作用研究[J].中国农学通报，2010，（16）

[17]王静，王磊，李永青，等. 3种桉树叶提取物除草活性研究[J]. 中国农学通报，2013， 29（6）：191-194.

[18]Al-SHERIF E， HEGAZY A K， GOMMAA，N H， et al. Allelopathic Effect of Black Mustard Tissues and Root Exudates on Some Crops and Weeds[J]. Planta Daninha， 2013，31（1）：11-19.

[19]易自成，黎华寿，付浩洋，等. 麦冬不同部位水浸提液对5种植物的化感作用研究[J]. 生态科学，2014， 33（5）： 979-983.

[20]田学军，沈云玫，陶宏征，等. 入侵植物肿柄菊对三叶鬼针草的化感作用[J].生态环境学报，2015，24（7）： 1128-1131.

[21]陶宏征，田学军，夏芳，等. 三叶鬼针草水提液对蒲公英种子萌发和幼苗生长的化感作用[J]. 北方园艺，2015（10）：87-90.

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