殺蟲植物非洲山毛豆的研究

黃繼光　周利娟　徐漢虹　安玉興

摘要非洲山毛豆原產于熱帶非洲，是一種優異的殺蟲植物。本文對其生物活性、殺蟲有效成分、作用機理、加工使用等方面進行了概述。

關鍵詞農藥學；非洲山毛豆；殺蟲植物；活性

中圖分類號S482．1

非洲山毛豆(Tephrosia vogelii Hook f.)又稱

福氏灰毛豆、窩氏灰葉，屬豆科灰葉屬，多年生灌木或小喬木，具有優異的殺蟲活性，原產于熱帶非洲，主要分布于北緯15℃至南緯20℃的廣大地區。關于其生物活性和有效成分等都有較多的研究報道。華南農業大學昆蟲毒理研究室在20世紀80年代從菲律賓和坦桑尼亞成功引進了非洲山毛豆紫花品種和白花品種，在國內率先對其進行了系統研究。目前，國內多家企業正在或準備發展非洲山毛豆類植物性農藥產品，其種植面積也迅速擴大。根據目前的發展情況，結合非洲山毛豆的研究，本文對其作一概述。

1引種和種植

20世紀80年代，華南農業大學昆蟲毒理研究室從菲律賓和坦桑尼亞分別引進了非洲山毛豆紫花品種和白花品種，并種植于華南農業大學殺蟲植物標本園內。該植物生長迅速，枝葉茂盛，可正常開花結莢。種子于4月份成熟，并能正常發芽，發芽率80％左右，180d即可長至2．0m左右，枝葉產量大，全株均含有活性成分，但不同季節，其含量各不相同。

非洲山毛豆在華南地區種植時，因為華南地區l、2月氣溫相對較低，光線不足，植株生長緩慢，葉片枯黃，新葉生長很少。從3月起，氣溫回升，植株生長加快，但從3月到6月，華南地區雨水過多，光照不很充分，非洲山毛豆植株長勢不旺，葉片中魚藤酮的含量也不高。從7月到12月，天氣干燥，光線充足，氣溫也非常適合植株生長。因而植株在這段時間生長最快，長出大量新鮮葉片，魚藤酮的含量也較高。10、11月開始現蕾開花時，葉片中魚藤酮的含量達到最高，紫花品種魚藤酮含量比白花品種高。

非洲山毛豆根部含有固氮菌，為解決土壤退化問題，廣東省湛江市遂溪縣雷洲林業局將其當作綠肥，與桉樹間種，為桉樹提供營養。另外，廣東省深圳市華農生物工程有限公司準備開發非洲山毛豆植物性殺蟲劑，與當地政府簽約，在廣東省的河源、汕尾等地種植大量非洲山毛豆，長勢良好。在云南、廣西境內也種植有非洲山毛豆。

2生物活性

非洲山毛豆生長迅速，枝葉產量大，葉片有強烈的殺蟲活性。Tattersfield等發現非洲山毛豆葉的乙醇提取物對酸模蚜(AphisrumicisL.)高效，噴霧處理與煙堿有相同的效果，對鱗翅目幼蟲也有很強的忌避作用。Norris報道該植物葉的提取物對茶樹上一種刺蛾幼蟲有效；其種子亦有殺蟲活性，種子丙酮提取物(1：2 000)對Planorbiscorneus有顯著效果。對根結線蟲(Meloidogyne spp．)敏感；葉片石油醚提取物可用作滅殺軟體動物，藥劑含量400g/ml。對蝸牛(Biomphalariaglabra-ta)有很高的防效，但甲醇提取物卻對軟體動物沒有活性。

非洲山毛豆葉丙酮提取物對菜粉蝶[Pierisrd-pae(Linnaeus)]幼蟲具有明顯的拒食、抑制生長發育和殺卵作用，以及一定的急性胃毒作用。室內非選擇性葉碟法試驗測定，該植物的復葉、莖皮、小枝、豆莢和莖木丙酮提取物對5齡菜粉蝶幼蟲的拒食中濃度(AFC)分別為：0．03％、0．08％、0．22％、0．4l％和1．64％。其中復葉和莖皮丙酮提取物95％拒食率濃度(AFC)分別為0．36％和0．52％。該提取物對小菜蛾(Plutellaxylostella L)、粘蟲[Mythimnaseparata(Walker)]和斜紋夜蛾[Spo-dopteralitura(F．)]幼蟲亦有顯著的拒食作用。點滴處理能強烈抑制菜粉蝶幼蟲的生長發育，使該蟲在蛻皮變態過程中變為畸形，最后死去。其中非洲山毛豆葉和莖皮丙酮提取物的生物活性較強，對5齡幼蟲半數畸形死亡的有效中濃度(EC)分別為0．12％和0．24％(按植物干材料計，ED分別為2．42、4．84g／頭)。0．05％～0．5％葉提取物點滴3～4齡幼蟲均有顯著效果，4齡小菜蛾接觸取食葉和莖皮丙酮提取物(10％)涂布處理的甘藍葉后，畸形死亡率分別為88％和75．5%。葉丙酮提取物(0．05％)對菜粉蝶卵具有很明顯的殺卵效果，0．2％濃度的殺卵率高達90％以上。5齡菜粉蝶幼蟲對不同濃度的飼喂反應差異較大，10～20倍高濃度有急性胃毒作用，致死中量(LD)為291．7 g／g；100～200倍則使90％以上的幼蟲因拒食、生長發育受抑制而緩慢死去。室外盆栽和田間小區防治試驗結果表明，0．5％～1．0％非洲山毛豆葉丙酮提取物和400g／mL氯仿提取物的常量噴霧可有效防治盛發期危害的菜粉蝶幼蟲，每10天噴藥一次可達到良好的防治效果。并經研究證實，魚藤酮兼具強烈的拒食和抑制生長發育活性，AFC和EC分別為6．22g／mL和57．09g／mL。另外，黃繼光的研究表明，非洲山毛豆粗分物對致倦庫蚊和德國小蠊的具有較高的擊倒活性，對小菜蛾和蘿卜蚜具有明顯的觸殺活性。

3有效成分

非洲山毛豆的主要有效成分為魚藤酮類化合物，最高含量可達4．25％。Hanriot從非洲山毛豆葉中分離出2種物質，一種為黃色針狀結晶，具有很強芳香味，稱為tephrosal(C H O)；另一種為白色結晶，當時鑒定分子式為C H O。(熔點187℃)，稱之為灰毛豆素(tephrosin)。1915年和1926年兩位科學家先后重復Hanroit的實驗，同樣獲得該化合物，并發現它有殺蟲活性。Clark研究發現該物質是兩種化合物的混合結晶，分離鑒定出其中一種化合物是魚藤素(deguelin，C H O，熔點171℃)，另一種化合物為五色結晶，分子式C H O ，熔點198℃。隨后Worsley和Rangaswami等先后從該植物種子中分離出灰毛豆素、魚藤素、去氫魚藤素(C H O，熔點233℃)以及一種淺黃綠色針狀結晶(C H O，熔點284～286℃)。Marston等將非洲山毛豆葉片的石油醚提取物通過硅膠G快速柱層析和低壓色譜，分離出灰葉素和魚藤素，冷凍干燥后，由于兩者都不溶于水，對軟體動物不表現出活性。其中，葉片干粉中魚藤素的含量為0．29％，灰葉素更低，只有0．02％。他們還從葉片的甲醇提取物中首次分離出3種黃酮類化合物，蘆丁、isoquercltrln和quercetm 3-O-arabinopy-ranoside。

Pradhan和Basu用石油醚提取非洲山毛豆豆莢，A1 O作填充劑，柱層析分離得到谷甾醇、豆甾醇、羊毛甾醇、灰葉素和魚藤酮。這是首次從非洲

山毛豆中分離出甾醇類化合物，并且魚藤酮類化合物的含量占豆莢干重的1．4％。張業光從非洲山毛豆葉中分離出了魚藤酮、魚藤醇酮(rotenolone)、去氫魚藤酮和魚藤酚酮。去氫魚藤酮的活性比魚藤酮低10余倍，并且用氣相色譜法測得引自菲律賓的紫花品種所含活性成分以魚藤酮為主，其次為魚藤醇酮；引自非洲坦桑尼亞的白花品種主要含有魚藤醇酮，而魚藤酮的含量很低。兩品種中去氫魚藤酮和魚藤酚酮的含量均甚微。在整個植株體中，復葉和莖皮中活性成分含量較豐富。紫花品種分別為1.45％和0．934％，白花品種分別為1．42％和2．68％。莖木和根活性成分含量較低。有的根、種子、莖甚至全株都含有殺蟲活性物質，不過，魚藤酮不如灰毛豆素在該屬植物中普遍存在，幾乎所有具有殺蟲活性的灰葉屬植物都含有灰毛豆素，而有的非洲山毛豆品種中不含魚藤酮。

植株的葉片、莖桿、豆莢、根、種子等部位都含有活性成分，其含量變化差異較大。黃繼光等用索氏、冷浸和振蕩抽提3種方法和6種不同的溶劑對非洲山毛豆葉片進行提取研究，并用HPLC測定了提取物和植物葉片干粉中魚藤酮的含量。結果表明，用氯仿振蕩抽提紫花品種葉片得到的粗提物中魚藤酮的含量最高，為9．70％；丙酮索氏抽提紫花品種葉片所求得的植物干粉中魚藤酮的含量最高，為0．72％。中等極性溶劑如氯仿、苯、乙酸乙酯、丙酮等對魚藤酮的提取率較高，建議實驗室內提取溶劑用氯仿或丙酮、工廠化生產時用苯較好”。

4作用機理

非洲山毛豆中有效成分含有魚藤酮及其類似物，除了切斷害蟲的呼吸鏈等傳統的作用機理外，研究還發現可以抑制害蟲表皮的形成，具有生長發育抑制作用。徐漢虹等研究了非洲山毛豆對菜粉蝶幼蟲化蛹以及體壁的影響，結果表明，非洲山毛豆能影響菜粉蝶的發育，50倍丙酮提取物點滴菜粉蝶5齡前期(蛻皮后1～8h)幼蟲后，74．4％出現死亡，25．6％未死幼蟲均變為畸形蛹；處理5齡中后期幼蟲時，絕大多數幼蟲均在化蛹時出現畸形。對畸形幼蟲和畸形蛹的真皮細胞和內外表皮分別進行廠超顯微結構觀察，發現魚藤酮及其類似物影響昆蟲舊表皮的分解和新表皮的合成是導致蟲體畸形的主要原因，并對畸形蛹體壁的幾丁質、粗脂肪、粗蛋白的含量進行測定，結果表明處理組與對照組存在明顯的差異。

5加工與應用

將含魚藤酮較多的非洲山毛豆品種枝葉加上成粉劑防治禽畜體外的虱子、跳蚤，配成液體洗殺牲口的蜱螨等寄生蟲，也可用于滅蚊、蟑螂和家蠅等衛生害蟲。Reyes報道了非洲山毛豆提取物的制備和測定、制劑加工、穩定性試驗和毒力測定。制劑加工部分報道了助劑的選擇、乳油的加工和可濕性粉劑的加工過程，并確定了將非洲山毛豆提取物加工成乳油和可濕性粉劑的加工方法及各組分的百分比例。并且，還對加工成的乳汕和可濕性粉劑進行了乳化穩定性試驗、懸浮性試驗、溶解試驗和加速儲存試驗。黃繼光在非洲山毛豆葉提取物中加入甲苯、丙酮、0214(乳化劑)等，將其配制成含魚藤酮1％乳油制劑，各方面的性能都能達到指標要求；將凡士林與200目的非洲山毛豆葉片干粉混合，加工成油膏，可防治家畜和寵物體外的寄生蟲；魚藤酮晶體與丙酮、煤油、內丁烷混合，加工成氣霧劑，對致倦庫蚊有較高的防治效果。

6結語

經在華南農業大學殺蟲植物標本園種植結果表明，非洲山毛豆在我國能夠成活，其生長迅速，180 d就可長至1．5～2m；枝葉產量大，可以常年采摘；結莢率高，種子產量大，并可種子繁殖。非洲山毛豆的根部含有根瘤菌，可以固定空氣中的游離氮，當作綠肥使用；對環境要求不嚴，可在坡地、荒地種植，是開荒改良土壤的先鋒作物；還可作隔離植物，籬笆屏障植物。該植物分枝很多，羽狀復葉茂密，生長迅速，有紫花、白花、藍花、紅花等多個品種。

在雷州半島，將非洲山毛豆與桉樹種植，為桉樹提供營養，防止土壤退化，目前已經種植了近萬公頃。另外，在云南、廣東、廣西等地，都種植有大量的非洲山毛豆。非洲山毛豆的推廣種植和新品種的引進以及相關系列產品的開發，一方面可以為魚藤酮的資源提供保障，另一方面可改善土壤，改良我國的生態環境，促進山區經濟的發展，具有廣闊的發展前景。