紫莖澤蘭入侵與防控現(xiàn)狀及生物活性物質(zhì)研究進(jìn)展

周啟武 楊國(guó)琴 王朝雯

摘要 紫莖澤蘭被列入我國(guó)首批外來物種之首，它在長(zhǎng)期適應(yīng)各類環(huán)境、對(duì)抗自然界病蟲草害等侵?jǐn)_過程中逐漸合成了相應(yīng)的次級(jí)代謝產(chǎn)物，一些成分還具有潛在的生物活性，是篩選綠色藥物的重要資源。綜述了近年來紫莖澤蘭在我國(guó)的入侵現(xiàn)狀、國(guó)內(nèi)外防控技術(shù)及其植株內(nèi)生物活性物質(zhì)的研究進(jìn)展，為進(jìn)一步高效開發(fā)利用紫莖澤蘭植物資源提供了參考。

關(guān)鍵詞 紫莖澤蘭;防控;生物活性物質(zhì);綜合利用

Abstract Eupatorium adenophorum Spreng was listed as the first batch of alien species in China，it has gradually synthesized corresponding secondary metabolites in the process of adapting to various environments for a long time and fighting against natural pests，diseases and weeds. Some of the components also have potential biological activities and are important resources for screening green drugs.The current situation of E. adenophorum invasion in China in recent years，the research progress of domestic and foreign prevention and control technology and the biological active substances in the plant were reviewed，which provided reference for further efficient development and utilization of E. adenophorum plant resources.

Key words Eupatorium adenophorum Spreng;Prevention and control;Bioactive substances;Comprehensive application

紫莖澤蘭（Eupatorium adenophorum Spreng）屬菊科澤蘭屬多年生草本或亞灌木植物，是一種世界性的惡性雜草，早被列入我國(guó)首批外來入侵物種之首[1]。紫莖澤蘭入侵后產(chǎn)生大量的化感物質(zhì)改善土壤微環(huán)境，使其具有很強(qiáng)的入侵性和生態(tài)適應(yīng)性并在短時(shí)間內(nèi)發(fā)展為單優(yōu)群落，這對(duì)入侵地的生態(tài)環(huán)境、農(nóng)林漁牧業(yè)安全生產(chǎn)、生物多樣性、人畜健康等造成了危害，并對(duì)局部地區(qū)構(gòu)成一定的威脅，產(chǎn)生的各類損傷損失不可計(jì)數(shù)[2]。

早期國(guó)家各級(jí)相關(guān)部門投入了大量的人力、物力和經(jīng)費(fèi)，試圖將紫莖澤蘭作為外來害草鏟除，但一直未取得有效方法，目前研究方向逐步將綜合開發(fā)與防治結(jié)合起來，化害為利，變廢為寶，將生產(chǎn)活性炭、飼料、纖維原料、生物農(nóng)藥等進(jìn)行充分合理利用[2]，且隨著研究的深入，現(xiàn)又將紫莖澤蘭作為一種新型生態(tài)資源或新藥物資源開展了相關(guān)研究。筆者分別對(duì)紫莖澤蘭在我國(guó)的入侵與分布現(xiàn)狀、國(guó)內(nèi)外防控技術(shù)、植株內(nèi)生物活性物質(zhì)等進(jìn)行總結(jié)與展望，以期為進(jìn)一步高效開發(fā)利用紫莖澤蘭植物資源提供參考。

1 紫莖澤蘭入侵與分布現(xiàn)狀

1.1 入侵過程與機(jī)理

紫莖澤蘭入侵后能夠在很短時(shí)間內(nèi)大范圍傳播擴(kuò)散，除了與其擁有繁殖速度快、生長(zhǎng)迅速、適應(yīng)能力與抗逆性強(qiáng)等生物學(xué)特點(diǎn)外，還可能存在生物多樣性阻抗假說、生態(tài)系統(tǒng)干擾假說、空余生態(tài)位假說、天敵逃避假說、入侵進(jìn)化假說等[3-4]。目前研究結(jié)果普遍集中于2方面：①紫莖澤蘭生物入侵與其植物體內(nèi)多種細(xì)胞和細(xì)胞器中的熱激蛋白多樣性表達(dá)物可減輕逆境脅迫的分子機(jī)制[5-7];②與植株合成和分泌各種化感物質(zhì)，從而抑制周圍物種生長(zhǎng)的化學(xué)機(jī)制[8-10]。

1.2 我國(guó)分布情況

紫莖澤蘭原產(chǎn)于中、南美洲，隨后作為觀賞植物被引進(jìn)夏威夷群島、美國(guó)、英國(guó)和澳大利亞等，現(xiàn)已分布在全世界的70多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，且在新西蘭、泰國(guó)、菲律賓、緬甸、越南和印度等國(guó)家已泛濫成災(zāi)[11]。在我國(guó)，紫莖澤蘭的入侵表現(xiàn)出明顯的時(shí)間與空間變化。20世紀(jì)40年代，紫莖澤蘭從東南亞的印度、緬甸和越南等國(guó)家傳入我國(guó)云南邊境，之后的二三十年間傳播速度相對(duì)較慢，80年代出現(xiàn)快速的大范圍擴(kuò)張，90年代已達(dá)到最初入侵面積的4倍[12]，之后以每年約60 km的速度隨西南風(fēng)向東和向北擴(kuò)散[13]。有學(xué)者利用生態(tài)位模擬方法預(yù)測(cè)，目前紫莖澤蘭在我國(guó)云南、貴州、重慶、湖北、四川、廣西、西藏、臺(tái)灣等省廣泛分布和危害，且可能已傳播擴(kuò)散至甘肅、寧夏、陜西、山西、河南等省區(qū)[14]。目前紫莖澤蘭在我國(guó)一些省區(qū)分布及危害面積見表1。

2 紫莖澤蘭綜合防控與利用

2.1 防控技術(shù)

紫莖澤蘭作為世界性惡性雜草，被稱為“植物殺手”，對(duì)入侵區(qū)的生態(tài)環(huán)境、農(nóng)林牧業(yè)，甚至對(duì)人們的健康生活都產(chǎn)生了極大危害，世界各國(guó)都較為重視紫莖澤蘭的生物入侵，并長(zhǎng)期、持續(xù)和系統(tǒng)地開展了大量的防控工作。我國(guó)將紫莖澤蘭的防治工作視為一項(xiàng)生態(tài)工程來認(rèn)真對(duì)待，明確了指導(dǎo)思想，因地制宜制訂了防治計(jì)劃，形成了有效的技術(shù)治理路線，并提供持續(xù)的資金支持和制度保障，先后采取物理防除、化學(xué)防除、生態(tài)防治等技術(shù)，甚至將幾種防治方法聯(lián)合應(yīng)用于防止入侵區(qū)紫莖澤蘭的傳播擴(kuò)散。筆者綜合比較了國(guó)內(nèi)外有關(guān)紫莖澤蘭的防控技術(shù)（表2），以期為進(jìn)一步開展綜合防控或新型防控技術(shù)研究提供參考。

2.2 綜合利用

近年來，人們逐漸認(rèn)識(shí)到紫莖澤蘭作為一種有用生物所存在的利用價(jià)值，并將思路轉(zhuǎn)向如何開發(fā)利用紫莖澤蘭資源。有學(xué)者從生態(tài)學(xué)的角度考慮，以其不破壞生態(tài)系統(tǒng)平衡為前提，定期收集紫莖澤蘭后經(jīng)復(fù)合菌種發(fā)酵或脫毒處理后作為豬、雞、魚的綠色飼料[2]，充分利用紫莖澤蘭資源促進(jìn)畜牧業(yè)的發(fā)展;有的將其用作綠肥、堆肥原料、沼氣肥原料、地面覆蓋物、鏟草后燒灰作為肥料[26-27];有的將其配合其他纖維物質(zhì)制成清潔炭[28]、蜂窩煤或經(jīng)過加工氣化、熱解產(chǎn)生生物燃?xì)獾茸髂茉词褂肹29];因紫莖澤蘭粗纖維含量高，有的將其開發(fā)制造成刨花板，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)國(guó)家對(duì)木質(zhì)中密度纖維板標(biāo)準(zhǔn)的要求[30];有些地區(qū)將紫莖澤蘭用于扎染工藝，不僅成本比化工染料低，而且不危害健康，具有驅(qū)除蚊蟲的功效，染過的廢料還可作肥料[31];還有的充分提取紫莖澤蘭內(nèi)部的揮發(fā)性物質(zhì)，將其制作成具有獨(dú)特香味的精油，用于配制日用香精[32];紫莖澤蘭內(nèi)部還含有很多生物抑制劑，能夠殺死或抑制倉(cāng)庫(kù)害蟲（如米象）[33]、作物害蟲（如甘藍(lán)蚜）[34]、病原菌（如白僵菌、馬鈴薯晚疫病菌等）[35-36]，可作為很好的生物農(nóng)藥資源進(jìn)行開發(fā)利用。隨著人們觀念的轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步加強(qiáng)應(yīng)用研究與開發(fā)，變害為寶，服務(wù)人民是綜合治理紫莖澤蘭的努力方向。

3 紫莖澤蘭活性物質(zhì)及其生理功能

在研究紫莖澤蘭入侵機(jī)制過程中，人們發(fā)現(xiàn)植株內(nèi)部合成了豐富的具有化感作用、毒性及抗逆性等相關(guān)的生物活性化學(xué)成分[4]。目前已從紫莖澤蘭的不同部位共分離出逾100個(gè)化學(xué)成分，主要包括單萜類、倍半萜類、三萜類、甾體、黃酮類、苯丙素類及相關(guān)衍生物，其中部分化學(xué)成分已被發(fā)現(xiàn)具有抗菌、抗病毒、拒食、殺蟲、降壓、抗氧化及抗腫瘤等活性[37-39]。通過文獻(xiàn)調(diào)查，筆者對(duì)從紫莖澤蘭中分離鑒定的具有生物活性的主要物質(zhì)進(jìn)行了整理（表3），以期為紫莖澤蘭充分開發(fā)利用并作為新型藥物資源提供參考。

4 結(jié)論與展望

紫莖澤蘭在我國(guó)危害嚴(yán)重、分布面積廣，給入侵地帶來了各種損失，要將其徹底鏟除還需投入大量資金研究有效的防除技術(shù)。若轉(zhuǎn)變研究思路，利用豐富的紫莖澤蘭資源開發(fā)更多具有抗菌、消炎、殺蟲、鎮(zhèn)痛、抗病毒、抗癌等活性的植物源新型藥物或藥物前導(dǎo)物，對(duì)紫莖澤蘭進(jìn)行資源化利用，同時(shí)達(dá)到科學(xué)防控的效果。目前報(bào)道有關(guān)紫莖澤蘭綜合開發(fā)利用的基礎(chǔ)研究較多，功能活性成分的提取物大多為粗提混合物，針對(duì)單體化學(xué)成分的鑒定技術(shù)、活性機(jī)理及其深入利用研究有待進(jìn)一步加強(qiáng)。這些科學(xué)研究和探索將為開發(fā)新型、高效、安全的藥物，實(shí)現(xiàn)紫莖澤蘭“變害為寶”提供前瞻性的科學(xué)指導(dǎo)和依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]LU Z J，MA K P.Spread of the exotic croftonweed（Eupatorium adenophorum）across southwest China along roads and streams[J].Weed science，2006，54（6）：1068-1072.

[2]周啟武，于龍鳳，王紹梅，等.入侵植物紫莖澤蘭的危害及綜合防控與利用[J].動(dòng)物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2014，35（5）：108-113.

[3]牛紅榜.外來植物紫莖澤蘭入侵的土壤微生物學(xué)機(jī)制[D].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2007.

[4]崔昌華，李揚(yáng)，朱朝華.紫莖澤蘭入侵機(jī)制及防治方法的研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（20）：9532-9534.

[5]宮偉娜.低溫脅迫過程中入侵植物紫莖澤蘭熱激蛋白基因的作用[D].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2009.

[6]周凌娟.入侵植物紫莖澤蘭遺傳變異及克隆多樣性研究[D].北京：中國(guó)科學(xué)院植物研究所，2006.

[7]裴熙祥.紫莖澤蘭cDNA文庫(kù)的構(gòu)建及苯丙氨酸解氨酶（PAL）基因家族的研究[D].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2009.

[8]張學(xué)文，劉亦學(xué)，劉萬(wàn)學(xué)，等.植物化感物質(zhì)及其釋放途徑[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007，23（7）：295-297.

[9]LIAO F，HU Y C，WU L，et al.Induction and mechanism of HeLa cell apoptosis by 9-oxo-10，11-dehydroageraphorone from Eupatorium adenophorum[J].Oncology reports，2015，33（4）：1823-1827.

[10]吳田捷，楊光忠.紫莖澤蘭精油化學(xué)成分的GC/MS研究[J].華中師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1994，28（1）：87-90.

[11]丁暉，徐海根，強(qiáng)勝，等.中國(guó)生物入侵的現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2011，27（3）：35-41.

[12]魯萍，桑衛(wèi)國(guó)，馬克平.外來入侵種紫莖澤蘭研究進(jìn)展與展望[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，29（6）：1029-1037.

[13]萬(wàn)方浩，劉萬(wàn)學(xué)，郭建英，等.外來植物紫莖澤蘭的入侵機(jī)理與控制策略研究進(jìn)展[J].中國(guó)科學(xué)：生命科學(xué)，2011，41（1）：13-21.

[14]SANG W G，ZHU L，AXMACHER J C.Invasion pattern of Eupatorium adenophorum spreng in southern China[J].Biological invasions，2010，12（6）：1721-1730.

[15]QU Y，XIAO Z Q，ZHOU G Q，et al.Mapping the distribution of Crofton weed（Eupatorium adenophorum spreng）in southwest of China using time series remote sensing data[C]∥2011 IEEE international geoscience and remote sensing symposium.Vancouver，BC，Canada：IEEE，2011：660-663.

[16]詹孝慈.黔西南州紫莖澤蘭入侵現(xiàn)狀與對(duì)策研究[J].北京農(nóng)業(yè)，2011（12）：19-20.

[17]CHEN J，QUAN W T，LU K.Remote sensing of Eupatorium adenophorum spreng based on HJ-A satellite data[J].Journal of the Indian society of remote sensing，2012，40（1）：29-36.

[18]盧志軍.中國(guó)西南地區(qū)植物群落的可入侵性與紫莖澤蘭的入侵[D].北京：中國(guó)科學(xué)院植物研究所，2005.

[19]賈桂康，薛躍規(guī).紫莖澤蘭和飛機(jī)草在廣西的入侵生境植物多樣性分析[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2011，20（5）：819-823.

[20]土艷麗，劉林山，劉忠清，等.惡性入侵植物紫莖澤蘭在西藏的入侵現(xiàn)狀及應(yīng)對(duì)建議[J].西藏科技，2018（4）：71-75.

[21]ERASMUS D J.A review of mechanical and chemical control of chromolaena odorata in South Africa[C]∥MUNIAPPAN R.Proceedings of the 1st international workshop on biological control of Chromolaena odorata.Mangilao，Guam：Agricultural Experiment Station，University of Guam，1988：34-40.

[22]陶永紅，李正躍，何月秋.昆明地區(qū)紫莖澤蘭葉斑病的發(fā)生規(guī)律[J].中國(guó)生物防治，2007，23（S1）：37-41.

[23]WILSON C G，WIDAYANTO E B，ZACHARIADES C，et al.The biological control programme against Chromolaena odorata in eastern Indonesia[C]∥ZACHARIADES C，MUNIAPPAN R，STRATHIE L W，et al.Proceedings of the 4th international workshop on biological control and management of Chromolaena odorata.Pretoria：ARC-PPRI，2002：53-57.

[24]朱宏偉，孟玲，李保平.黑麥草與入侵雜草紫莖澤蘭苗期的相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)力[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2007，13（1）：29-32.

[25]唐賽春，呂仕洪，潘玉梅，等.廣西喀斯特地區(qū)割草結(jié)合植樹方法對(duì)飛機(jī)草的控制效果[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，22（7）：1944-1948.

[26]李兵，周金玉，馬武芬.紫莖澤蘭在云南等地的開發(fā)利用前景[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2008（17）：94-95.

[27]李麗，張無(wú)敵，尹芳.紫莖澤蘭的各種利用研究[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2007，27（4）：51-54.

[28]陳俊.紫莖澤蘭可制成清潔炭[N].科學(xué)快報(bào)，2007-12-12（2）.

[29]鄧曉華.紫莖澤蘭在涼山州造成嚴(yán)重危害[N].四川工人日?qǐng)?bào)，2007-01-22（3）.

[30]楊正東.紫莖澤蘭刨花板生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)與研究[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2002，30（4）：10-12.

[31]張玉娟.紫莖澤蘭中染色成分的提取研究[J].科技與生活，2012（12）：212-213.

[32]丁靖塏，余珍，王鵬，等.紫莖澤蘭精油的香氣成分及應(yīng)用研究[J].云南植物研究，1991，13（4）：441-444.

[33]李云壽，鄒華英，佴注，等.紫莖澤蘭精油各餾份對(duì)4種倉(cāng)庫(kù)害蟲的殺蟲活性[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，22（4）：331-332.

[34]徐銳，吳迪，楊松，等.紫莖澤蘭發(fā)酵液對(duì)甘藍(lán)蚜的防治效果及對(duì)天敵的影響[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007，13（16）：71-73.

[35]馮玉元.紫莖澤蘭生產(chǎn)白僵菌研究[J].中國(guó)森林病蟲，2006，25（2）：4-6.

[36]鄒學(xué)潤(rùn).紫莖澤蘭開發(fā)利用大有可為[N].云南科技報(bào)，2008-10-30.

[37]桂麗梅，蘇梅，丁艷芬，等.紫莖澤蘭的特征特性與綜合開發(fā)利用研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012（19）：108-110，112.

[38]李永明，李正躍，葉敏.紫莖澤蘭不同部位的化學(xué)成分及其生物活性[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，23（1）：42-46，72.

[39]莊啟明，侯婧，周東新，等.紫莖澤蘭化學(xué)成分化感作用及生物活性[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，44（6）：610-613.

[40]胡覺，張無(wú)敵.紫莖澤蘭的毒理研究[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2006，26（3）：48-53.

[41]梁國(guó)興，趙媛，王彩芳.入侵物種飛機(jī)草（Eupatorium odoratum）化學(xué)成分及生物活性研究進(jìn)展[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，47（6）：611-617.

[42]許云龍，單欣宙，王宗玉，等.紫莖澤蘭的化學(xué)成分初報(bào)[J].云南植物研究，1988，10（2）：238-240.

[43]張梅，劉偉麗，高峽，等.紫莖澤蘭的化學(xué)成分研究[J].熱帶亞熱帶植物學(xué)報(bào)，2015，23（6）：697-702.

[44]閆乾勝，楊婕，李華民，等.入侵物種紫莖澤蘭化學(xué)成分及生物活性研究進(jìn)展[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，42（1）：70-73.

[45]宋曉靜.紫莖澤蘭中綠原酸提取純化工藝研究及薇甘菊的化學(xué)成分分析[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2010.

[46]郭章碧.兩種菊科植物的生物活性研究[D].長(zhǎng)沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010.

[47]侯太平.草地有毒植物紫莖澤蘭滅蚜活性物質(zhì)及制劑研究[D].蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2000.

[48]程麗坤，任琴，劉小俠，等.棉蚜和七星瓢蟲對(duì)紫莖澤蘭揮發(fā)物的行為反應(yīng)及揮發(fā)物化學(xué)成分初步分析[J].昆蟲學(xué)報(bào)，2007，50（11）：1194-1199.

[49]譚仁祥.植物成分功能[M].北京：科學(xué)出版社，2003.

[50]劉松鑫.紫莖澤蘭揮發(fā)油的抗菌活性研究[J].醫(yī)學(xué)美學(xué)美容，2014（10）：153，154.

[51]韋會(huì)平，趙牧，李勇，等.大孔樹脂柱層析法提取分離紫莖澤蘭中β-欖香烯[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（22）：11245-11247，11292.

[52]王一丁.紫莖澤蘭滅蚜活性物質(zhì)的分離純化、結(jié)構(gòu)鑒定和滅蚜機(jī)理研究[D].成都：四川大學(xué)，2002.

[53]任慧，張梅，周忠玉，等.紫莖澤蘭中的酚酸衍生物和甾類化學(xué)成分[J].熱帶亞熱帶植物學(xué)報(bào)，2014，22（4）：413-418.

[54]楊婕，曹坳程，周東星，等.紫莖澤蘭脂溶性化學(xué)成分的研究[J].中草藥，2006，37（1）：30-31.

[55]李余釗，章仁，郝吉，等.紫莖澤蘭的化學(xué)成分研究[J].中藥材，2019，42（9）：2058-2061.