頂羽菊生物活性及化學成分研究進展

余海濤 常一明 付慧敏 郭致杰

摘要：頂羽菊為菊科頂羽菊屬植物，廣泛分布在我國北方等地。為深入研究和開發(fā)利用頂羽菊，對頂羽菊國內(nèi)外研究文獻進行查閱和整理，綜述了頂羽菊的生物活性和化學成分研究進展。頂羽菊生物活性以細胞毒性、化感活性、神經(jīng)毒性、抗癌活性、農(nóng)藥活性、抗氧化活性為主，化學成分以倍半萜內(nèi)酯、生物堿、黃酮類化合物、甾醇為主。并討論了頂羽菊的未來研究方向。

關鍵詞：頂羽菊;生物活性;化學成分

中圖分類號：S481? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1001-1463（2022）09-0001-05

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2022.09.001

Research Progress on the Bioactivities and Chemical Constituents of

Acroptilon repens

YU Haitao 1， 2， CHANG Yiming 2， FU Huiming 2， GUO Zhijie 1

（1. Institute of Plant Protection， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China; 2. Institute of Plant Protection， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100193， China）

Abstract： Acroptilon repens is a member of the family Asteraceae and is widely distributed in many places in northern China. To provide a reference for the in-depth research， development， and utilization of Acroptilon repens， in this study， the progress of bioactivities and chemical composition research of Acroptilon repens were systematically reviewed. The biological activities of Acroptilon repens were mainly cytotoxic， chemosensory， neurotoxic， anticancer， pesticide and antioxidant activities， the chemical compositions were sesquiterpene lactones， alkaloids， flavonoids， and sterols. Future research orientation of Acroptilon repens was discussed.

Key words： Acroptilon repens; Bioactivity; Chemical constituent

頂羽菊[Acroptilon repens（L.） DC.]又名苦蒿[1 ]，屬菊科（Compositae）頂羽菊屬（Acroptilon Cass.）多年生草本植物，高25～70 cm，花果期5 — 9月。原產(chǎn)于歐亞大陸的蒙古、伊朗等地，在我國主要分布于北方各省，尤其是西北省份最多，如陜西、寧夏、甘肅、青海、新疆等地，常見于山坡、丘陵、平原、農(nóng)田、荒地、低埂等處[2 ]，屬北方常見野生植物。頂羽菊味辛苦、屬寒性、全草可入中藥，具有清熱解毒、活血化瘀的作用，可用于治療疥瘡、無名腫疼、關節(jié)炎等[3 ]，常以地上部分入藥，具有較好的醫(yī)學應用前景[4 ]。相比其他菊科類植物，頂羽菊的活性和成分的報道較少，為了更好地開拓研究思路，我們系統(tǒng)地總結了頂羽菊的生物活性和化學成分。

1? ?頂羽菊生物活性

1.1? ?細胞毒性

Tukov F F等[5 - 6 ]發(fā)現(xiàn)，repin可以和PC12細胞內(nèi)的谷胱甘肽酶結合形成復合物，進而阻礙細胞內(nèi)多巴胺的釋放，使得谷胱甘肽含量降低，細胞抗氧化能力下降，最終對整個細胞造成傷害。

1.2? ?化感活性

Stermitz F R等[7 ]從頂羽菊根部分泌物中分離得到了1種黃酮類化合物7，8-benzoflavone（α-naphthoflavone），具有強烈的化感活性，在0.1 mg/mL濃度下，可以讓多種植物的根部細胞的細胞質(zhì)凝結，從而抑制了細胞的成長，最終導致整柱植物死亡。另有文獻報道，頂羽菊中所含的倍半萜內(nèi)酯類化合物具有同樣的化感活性[8 ]。

1.3? ?神經(jīng)毒性

頂羽菊中的倍半萜內(nèi)酯類化合物repin對小雞的胚胎中的傳感細胞具有較強的毒性，在80 nM濃度下，可對50%胚胎傳感神經(jīng)細胞生長產(chǎn)生抑制，進而使得傳感神經(jīng)細胞壞死[9 ]。Rodriguez E等[10 ]也得到了類似的研究結果，構-效關系表明，神經(jīng)毒性與repin中17，18位的環(huán)烷氧基的構型有關，R型的神經(jīng)毒性最強。

1.4? ?抗癌活性

頂羽菊中的倍半萜內(nèi)酯可以抑制磷酸果糖激酶，從而能有效抑制癌細胞的發(fā)生成長[11 ]。

1.5? ?農(nóng)藥活性

頂羽菊具有較好的抑菌和殺蟲效果。李玉平等[12 ]研究發(fā)現(xiàn)，頂羽菊全草干樣在0.1 g/mL濃度下，采用菌絲生長抑制法，72 h后對番茄灰霉（Botrytis cirerea）、小麥赤霉（Fusarium graminearum）、玉米大斑（Exerohilum turcicum）、辣椒疫霉（Phytophthora capsici）、蘋果炭疽（Glomerella cingulata）病原菌的抑制率分別為45.45%、48.39%、73.85%、100%、63.33%;采用孢子萌發(fā)法測定同樣病原菌抑制率，分別為0、92.83%、100%、96.00%、73.85%。在0.05 g/mL干樣濃度下，5～7 d后對小麥（陜225）赤霉菌的治療作用和保護作用分別為51.25%、20.84%;在0.1 g/mL干樣濃度下，對番茄灰霉菌（Botrytis cirerea Pers et Tris）的72 h菌絲生長抑制率為31.25%;在0.05 g/mL干樣濃度下，對蘋果炭疽菌（Glomerella cingulata Schr）的72 h菌絲生長抑制率為30.89%。郭致杰等[13 ]研究發(fā)現(xiàn)，頂羽菊全草乙酸乙酯粗提物之石油醚萃取段對蘿卜蚜（Lipaphis nnabarinus Boisduval）、玉米蚜（Rhopalosiphum maidis Fitch）和禾谷縊管蚜（Rhopalosiphum padi）具有較強的觸殺活性，在3.21 g/L濃度下，校正死亡率分別為96.15%、94.17%、90.74%;對朱砂葉螨（Tetranychus innabarinus Boisduval ）也具有很強的觸殺活性，在0.96 g/L濃度下的校正死亡率可達94.81%，但對甘藍蚜（Brevicoryne brassicae L.）、桃蚜（Myzus persicae Sulzer）、棉蚜（Aphis gossypii Glover）、豆蚜（A.craccivora Koch）、麥長管蚜（Sitobion avenae Fabricius）和麥無網(wǎng)長管蚜（Metopolophium dirhodum Walker）沒有觸殺活性。王新華等[14 ]研究發(fā)現(xiàn)，頂羽菊乙酸乙酯提取物對黏蟲（Mythimna separate）5齡幼蟲具有很強的觸殺作用，稀釋5倍液的校正死亡率為80.00%。其石油醚萃取物稀釋5倍液的校正死亡率為86.88%，有一定的胃毒作用，在96.4 g/L濃度下的校正死亡率為21.8%，有較強的生長發(fā)育抑制作用，處理后第2、3、4天的生長發(fā)育抑制率分別為60.61%、51.94%、43.53%，有較強的麻醉作用，1 h內(nèi)的麻醉率為53.00%，但是無拒食、內(nèi)吸及熏蒸作用，無殺卵和殺蛹作用。同時，該石油醚萃取物對小菜蛾（Plutella xylostella）、菜粉蝶（Pieris rapae）、大菜粉蝶（Pieris brassicae）和云斑粉蝶（Pontia daplidice L.）幼蟲具有很強的觸殺作用，稀釋5倍液（小菜蛾4倍液）的校正死亡率分別為85.00%、100%、93.33%、100%;對棉鈴蟲[Helicoverpa armigera（Hübner）]幼蟲具有較強的觸殺作用，稀釋5倍液的校正死亡率為62.50%。但相關研究多限于在植物提取物活性方面，更進一步分離活性化合物的研究，還未見報道。

1.6? ?抗氧化活性

庫爾班·吐松等[15 ]發(fā)現(xiàn)，頂羽菊水提物和醇提物具有較強的還原性，對O2、-OH有較強的清除活性，且這種清除活性與其濃度呈量效關系。頂羽菊的水提物對亞硝酸鹽的清除率高于醇提物，最大清除率為 60.40%;醇提物對亞硝胺合成的阻斷率高于水提物，最高為 86.60%。

2? ?頂羽菊化學成分

頂羽菊中的化學成分以倍半萜內(nèi)酯、黃酮類化合物為主，此外還有生物堿、甾醇等。

2.1? ?倍半萜內(nèi)酯類化合物

從頂羽菊中分離得到的倍半萜內(nèi)酯類化合物共有9種。Evstratova R I 等[16 ]從頂羽菊的花和葉中分離得到了2個倍半萜內(nèi)酯repin和acroptilin。Harley Mason J等[17 ]從頂羽菊中分離得到1個倍半萜內(nèi)酯：centaurepensin[18 ]。Rustaiyan A等[19 ]從頂羽菊地上部分分離得到repin、acroptilin、centaurepensin和3個新的倍半萜內(nèi)酯：jaerin、acrorepiolide、rediolide（2，3-dihydroxy- 8α methacryloxydehydrocos-tuslactone）。Stevens K L [20 ]從頂羽菊地上部分分離得到多個倍半萜內(nèi)酯：cynaropicrin、aguerin B、epoxyrepdiolide、picrolide A（圖1）。

2.2? ?生物堿

僅見鄭尚珍等[21 ]從頂羽菊中分離得到1個偶氮類生物堿：2，4-二（鄰甲基偶氮苯）-萘酚-1（圖2）。

2.3? ?黃酮類化合物

從頂羽菊中分離到的黃酮類化合物共6種。Frank R 等[22 ]從頂羽菊根部的分泌液中分離得到7，8-benzoflavone（α-naphthoflavone）。鄭尚珍等[21 ]從頂羽菊中分離得到洋芹素-5-O-β-D-葡萄糖苷。鄭旭東等[23 ]從頂羽菊中分離得到洋芹素、5-羥基-6，7-二甲氧基黃酮、5-羥基-6-甲基- 7-O-α-半乳吡喃糖雙氫黃酮苷、山奈素-3-O- β-D-葡萄糖苷（圖3）。

2.4? ?甾醇

從頂羽菊中分離得到的甾醇類化合物有4種，分別為豆甾醇、豆甾-7-烯-3-醇、β-谷甾醇、β-胡蘿卜苷[3， 23 ] （圖4）。

3? ?小結與展望

目前從頂羽菊中分離得到的活性化合物以倍半萜內(nèi)酯類化合物和黃酮類化合物居多，分別為9、6個，占從頂羽菊中分離到所有化合物的75%。在頂羽菊的活性方面，目前的研究主要集中在細胞毒性、化感活性、神經(jīng)毒性、抗癌活性、農(nóng)藥活性和抗氧化活性等方面。我們討論頂羽菊在農(nóng)藥活性方面的研究發(fā)展趨勢。

倍半萜內(nèi)酯類化合物廣泛存在于大戟科、傘形科、木蘭科、防己科和菊科等植物。僅從菊科植物中分離得到的倍半萜內(nèi)酯類化合物就已經(jīng)超過了3 000種，屬于菊科植物大量存在的化合物類型，該類化合物主要活性為：抗腫瘤、強心、神經(jīng)毒性、抗瘧活性、抗菌作用[24 ]。在農(nóng)用活性方面，以倍半萜內(nèi)酯為主要成分的植物中，馬桑和天名精是典型的代表，活性以殺蟲和抑菌為主。馬桑中的羥基馬桑毒素（tutin）、馬桑亭（coriatin）和馬桑寧（corianin）均有較好的殺蟲活性[25 ]，天名精中的天名精內(nèi)酯酮是其主要殺菌成分[26 ]對小麥紋枯病菌、小麥全蝕病菌、小麥赤霉病菌、辣椒疫霉病菌、蘋果炭疽病菌、黃瓜炭疽病菌、蘋果干腐病菌、南瓜枯萎病菌、番茄灰霉病菌和番茄葉霉病菌菌絲生長具有較強的抑制作用，EC50為4.894 7～43.856 9 mg/L，其中對小麥全蝕病菌的毒力最強，EC50為4.894 7 mg/L。在殺蟲活性方面，馬桑提取物和頂羽菊提取物均表現(xiàn)出高度一致性，對黏蟲均有較好的毒殺活性;在抑菌方面，天名精內(nèi)酯酮對小麥全蝕病菌具有極強的活性，但在頂羽菊中還未見報道，值得后續(xù)借鑒并研究。

黃酮類化合物在農(nóng)用活性方面的研究較多。以黃酮類化合物為主要活性成分的植物有狼毒、苦參、魚藤等[27 - 29 ]，均為以殺蟲活性為主的植物，尤其在殺蚜蟲方面，苦參和魚藤均有商業(yè)化產(chǎn)品誕生。前期研究發(fā)現(xiàn)，頂羽菊對蘿卜蚜、玉米蚜和禾谷縊管蚜均有強烈的觸殺活性，且在植物中前期分離得到6個黃酮類的化合物，但還未對構效關系進行研究，后續(xù)應該重點關注此類化合物的活性。在頂羽菊中分離到的甾醇類和生物堿化合物較少，但對其農(nóng)藥活性方面的研究最為廣泛。以生物堿為主要成分的植物有曼陀羅、煙草等[30 - 32 ]，在殺蚜活性等方面誕生了新煙堿類農(nóng)藥，但從頂羽菊中只分離到1個生物堿，還需要對其農(nóng)藥活性進一步研究。

總而言之，在頂羽菊農(nóng)藥活性方面，后續(xù)研究應多關注抑菌活性篩選，如全蝕病菌等，并針對其最佳活性開展后續(xù)分離。此外，還應深入研究具有殺蚜活性的化學物質(zhì)分離，很有可能會開發(fā)出新型的農(nóng)藥。

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