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植物源驱避剂研究进展


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植物保护   32 卷第 6 期 ( 2006)   PL AN T PRO TEC TION   第 Vol. 32 No . 6 ( 2006)
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象分析系统作为辅助 ,实现检测自动化 。此外 ,结合 荧光标记技术 ,对病原细菌检测进行定量 ,更好地服 务于病害的测报和防治 。

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(1. 深圳职业技术学院应用化学与生物技术学院 , 深圳   518055 ;   华南农业大学资源环境学院 , 广州   2. 510642)

   化学农药是控制病 、 、 、 虫 草 鼠害的主要手段 。
收稿日期 :   2006 02 28     修订日期 :   2006 05 30 基金项目 :   深圳市科技计划项目 (05 KJ ba002) 3 通讯作者 E2mail : sjiang @oa. szpt . net

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植物源驱避剂研究进展
杨长龙1 ,2 ,   江世宏1 3 ,   徐汉虹2

摘要   综述了植物源驱避剂的市场现状及应用前景 ,植物源驱避活性物质 ,植物源驱避活性物质提取方法 ,植物源 驱避剂剂型的研究现状 ,并对其未来的发展趋势进行了展望 。 关键词   植物源驱避剂 ;   萃取 ;   生物活性 ;   剂型 中图分类号  S 482. 38

(1. School of A p plied Chemist ry and B iological Technology , S henz hen Pol ytechnic , S henz hen   518055 , China;

2. College of Resources and Envi ronment , South China A gricultural University , Guangz hou   510642 , China)

terials ext racted f ro m t he plant s , t he ext ractio n met hods and fo rmulations fo r plant2o riginated repellent s. The f ut ure develop ment t rends of t hem were also p ro spected. Key words   plant2o riginated repellent ;   ractio n ;   ext biological activity ;   rmulation fo

Abstract  This paper summarized t he market Stat us Quo and p ro spect s of plant2originated repellent s , repellent ma2

Research progresses in plant2originated repellents
Yang Changlong1 ,2 ,   Jiang Shihong1 ,  Xu Hanhong2

然而化学农药 , 尤其是化学杀虫剂 , 在带来农作物

t hree Ds of PCR2based genomic analysis of p hytobacteria : Di2 nosis of cit rus canker f ro m field samples [J ] . Phytopat hology ,

sia deteced using PCR2based DNA fingerp rinting [J ] . Phytopa2

植物保护   32 卷第 6 期 ( 2006)   PL AN T PRO TEC TION   第 Vol. 32 No . 6 ( 2006)

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高产和丰收的同时 , 也带来了环境污染 、 害虫抗性 和再猖獗的问题 。随着现代农业和生态环境对化 学农药品种性能的要求日益提高 ,化学农药新品种 的研制和开发风险也在增加 。而植物源农药具有 生物活性多样性 ( 杀虫 、 杀菌 、 除草且作用方式多 种多样 ) 、 无残留 、 对环境安全 、 对高等动物及天敌 安全 、 害虫不易产生抗药性等优点 , 目前已成为人 们研究的热点 。植物源驱避剂是植物源农药的一 种 ,其应用可以追溯至久远的年代 , 早在二千多年 前 《周礼》 “剪氏掌除蠹物 , 以攻萦攻之 , 以莽 , 已有 草熏制之” 的记载 。人们运用各种各样的植物油 、 熏烟 、 焦油驱散昆虫 , 迫使昆虫离开 。植物中对昆 虫产卵有驱 避 作 用 的 次 生 化 合 物 可 以 阻 止 昆 虫 在植物上产卵 , 从 而 使 植 物 免 遭 危 害 。自 20 世 纪 70 年代中后期开始 , 有关植物中的昆 虫产卵 驱避物质的研究受到各国学者的高度重视 , 到目 前为止已在 许 多 植 物 中 提 取 得 到 能 驱 避 昆 虫 产 卵的化 学 组 分 。目 前 , 市 场 上 的 驱 避 剂 , 防 治 对 象大多以卫生害虫为主 , 只有一小部分是用来防 治农业害虫 。

虫剂与驱避剂市场总和的 2 % , 低于亚太地区日本 的 4 %、 澳大利亚的 9 % 、 印尼的 11 % 。这意味着中 国的驱避剂市场具有巨大的市场发展潜力 。将杀虫 剂市场的两个最大国家中国与美国进行对比 , 如果 中国的驱避剂市场能赶超美国 , 中国的驱避剂市场 价值将从 2000 年的 1 500 万欧元发展到 2005 年的
2 亿欧元 。这个发展空间比其他杀虫剂市场要大得

多 。数据显示 ,中国有可能成为杀虫剂的最大市场 。 分析中国的驱避剂市场现状与发展趋势 , 中国也完 全有可能成为驱避剂的最大市场 , 这必将给驱避剂 的研发和生产带来无限商机 [ 1 ] 。 与杀虫剂和卫生害虫驱避剂相比 , 防治农业害 虫的驱避剂发展较为缓慢 。但随着人们环保意识的 提高及对自身健康关注意识的加强 , 绿色农业的呼 声越来越高 ,传统的化学合成农药由于其自身的缺 点 ,虽然不会很快的淡出市场 ,但其在市场中的份额 将会减少 ,植物源农药将会在防治农业害虫中扮演 更重要角色 。在人类与农业害虫作斗争的过程中 , 对农业害虫防治的观念也在逐步改变 。通过驱避害 虫的产卵或取食 ,来达到控制害虫的目的 ,这种方法 越来越受到重视 。特别是对那些无法将其直接杀死 的钻蛀性害虫 ,像荔枝蒂蛀虫 、 柑橘潜叶蛾 、 美洲斑 潜蝇等 ,使用驱避剂将是防治它们的较佳手段 。因 此防治农业害虫的植物源驱避剂将会有广阔的市场 前景 。

1  驱避剂的市场现状及前景
驱避剂在防治卫生害虫方面应用较为普遍 , 在 森林 、 草原和荒野等环境中生活 、 工作和旅游的人 们 ,尤其是部队指战员 , 在执勤和训练时 , 使用驱避 剂是重要的防护手段 。防治卫生害虫的驱避剂在市 场上占据了驱避剂绝大部分份额 , 防治农业害虫的 驱避剂所占份额相对较小 ; 在杀虫剂和驱避剂的市 场总和中 ,驱避剂所占比例又相对较小 。与欧美国 家相比 ,中国的驱避剂在市场中所占份额更小 。 据 Michael 统计 ,2000 年全球杀虫剂与驱避剂 的市场总值达到了 54 亿欧元 ,也就是 400 多亿人民 币 。在如此巨大的市场中 ,亚洲占据了 45 %的市场 份额 。美洲占据了 35 % ( 北美 22 % 、 中美 4 % 、 南美 洲 9 %) , 欧洲占据了 20 % 。在全球范围中 , 驱避剂 约占两者总和的 10 % 。按区域划分 ,亚洲杀虫剂市 场占有率为全球最高 ,为 48 % 。但是亚洲驱避剂市 场占有率在全球最低 , 仅为 2 % , 远低于北美与欧 洲 。进一步比较杀虫剂与驱避剂的市场比率 ,欧洲 、 非洲的驱避剂市场占两者总和的 14 % , 南美洲为
6 %~8 % ,北美洲为 20 % , 并呈现进一步的增长趋

2  植物源驱避活性物质
近几十年来 ,国内外学者对植物源驱避活性物 质做了大量研究工作 ,从大量植物中提取了许多有 活性的成分 。按防治功能可分为两类物质 ,对昆虫 有驱避作用的挥发性植物次生化合物和被认为是 抑制剂的非挥发性植物次生化合物 。前者能使产 卵期雌虫在一定距离内通过嗅觉感受器感觉 , 并 产生负趋性反应 。后者虽然没有挥发性 , 但是当 雌虫与之接触后 , 也会拒绝在上面产卵 [ 2 ] ; 从化学 成分来 看 , 多 为 萜 、 萜 、 、 、 、 类 化 合 物 半 烯 酯 醇 酮 等 , 也有不少其他成分 , 如生物碱 、 黄酮类等 [ 3 ] ; 从防治或有效对象来看 , 对鳞翅目 、 鞘翅目 、 双翅 目、 同翅目 、 半翅目 、 蜱螨目的多 种害 虫有 效 。大 多数昆虫产卵驱避物质是从非寄主植物中分离得 到的 ,有些种类的植物提取物对多种害虫产卵有驱 避作用 。作者将对鳞翅目昆虫有产卵驱避作用的 提取物列表如下 :

势 。相比之下 ,亚洲的驱避剂市场占两者总和比率 偏低 ,仅为 2 % 。就中国而言 ,驱避剂市场也仅占杀

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植物保护   32 卷第 6 期 ( 2006)   PL AN T PRO TEC TION   第 Vol. 32 No . 6 ( 2006) 表1  植物中对鳞翅目昆虫有产卵驱避作用的物质1)
昆虫 植物 植物组分 参考文献
[4]

荔枝 蒂 蛀 虫 ( Conopomor p ha
si nensis)

飞机草 (88. 8 %) 、 大叶桉 (87. 3 %) 、 巴西菊 (79. 7 %) 、 蟛蜞菊 (74. 0 %) 、 乙醇提取物 马缨丹 (71. 3 %) 、 蓖麻 (67. 0 %) 、 木薯 ( 65. 9 %) 、 走马箭 ( 62. 4 %) 、 柑 橘 (62. 7 %) 、 马蔸铃 (60. 2 %) 、 含羞草 (58. 7 %) 、 香茅草 (51. 6 %) 华南毛蕨 (82. 5 %) 、 (75. 0 %) 、 (81. 2 %) 苦瓜 苦艾 山毛 豆 ( 86. 7 %) 、 机 草 ( 86. 7 %) 、 树 ( 83. 1 %) 、 南 毛 蕨 飞 樟 华 (83. 7 %) 、 百千层 (75. 9 %) 、 五爪金龙 ( 67. 2 %) 、 玉米 ( 71. 0 %) 、 苍耳 (73. 3 %) 、 薇甘菊 (66. 7 %) 、 尾叶桉 (80. 0 %) 植物精油 乙醇提取物

[5] [6]

小菜蛾 ( Plutella x ylostella)

菠萝蜜 (88. 89 %) 、 含羞草 (88. 61 %) 、 人心果 (84. 13 %) 、 (80. 38 %) 腰果

乙醇提取物

[6] [7] [8] [9] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 [ 15 14 ] [ 14 ] 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]

反枝苋 (89. 2 %) 、 (89. 6 %) 、 茜草 打碗花 ( 84. 4 %) 、 猪毛草 ( 81. 8 %) 、 乙醇提取物 粪箕笃 (83. 5 %) 羊蹄甲 ( 88. 86 %) 、 叶 桉 ( 87. 29 %) 、 扬 草 ( 87. 21 %) 、 连 翘 细 飞 假 (85. 27 %) 、 花椒 (84. 95 %) 、 荷花玉兰 (84. 89 %) 、 (81. 96 %) 烟草 苦槛蓝 (94. 48 %) 橘皮 飞机草 、 苦槛蓝 印楝 海索草 、 迷迭香 、 鼠尾草 百里香 、 、 番茄 大叶桉 、 蟛蜞菊 、 马缨丹 、 、 水蓼 三叶鬼针草
A n d rog ra p his panicat a

乙醇提取物 挥发油 乙醇提取物 黄酮类提取物 印楝素乳油 乙醇提取物 乙醇提取物 丙酮 、 水提取物 水提取物 甲醇提取物 乙醇鲜提取物

艾菊 苦楝 柑橘叶潜蛾 ( Phy l locnistis cit 2 rell a) 菜粉蝶 ( Pieris ra pae) 马铃薯麦蛾 ( Phthorimaea oper2
culella)

金光 菊 ( 100 %) 、 油 乳 剂 ( 94. 9 %) 、 苷 菊 ( 93. 4 %) 、 红 蓟 机 薇 胜 (92. 5 %) 、 芒萁 ( 92. 8 %) 、 野苋 ( 89. 9 %) 、 香茅草 ( 85. 1 %) 、 假连翘 (84. 4 %) 、 三裂蟛蜞菊 (82. 9 %) 、 (82. 9 %) 、 樟 大叶丰花草 (81. 9 %) 苍耳 (87. 3 %) 、 红包巾 (80. 8 %) 番茄枝叶 (87. 14 %) 。 艾菊 菊科 、 、 、 樟科 豆科 伞形科 桂竹 、 香粉芥 、 荠菜 非寄主植物 寄主植物 苦楝种子 番茄枝叶干粉 松 ( Pi nus rox bur g hii) 、 、 蓝桉 克尼格式九里香 、 马缨丹 、 大麻 、 烟草 、 薄 荷、 伞形楝 、 黄荆 黑杨 ( Pop ul us ni g ra)

乙醇提取物 乙醇提取物 水提取物 香豆素 、 芸香苷 乙醇提取物 、 卡 烯内只酯 水提取物 乙烷提取物 乙醚、 醇、 乙 石 油醚提取物 乙醇提取物 乙醇提取物 水 杨 醛、 香 丁 粉、 苯 二 酚、 邻 肉桂酸甲酯 、 对 羟基肉桂酸 水提取物 乙醇 、 水提取物 槲皮酮 乙醚、 乙醇提取物 水、 醇、 氯 甲 二 甲烷、 烷、 己 乙 醚提取物 干粉 水提取物 极性 和 非 极 性 溶剂提取物 乙醇 、 水提取物 甲基2tert2Iarbutyl 叶片榨出物
[ 24 [ 27

[ 21 ] [ 22 ] [ 18 ] [ 23 ] 26 ] 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]

豆荚斑螟 ( Etiell a z i nckenell a)

甜菜夜蛾 ( L a p hy gma e x i g ua) 柑橘凤蝶 ( Papilio x ut hus) 翠纹金刚钻 ( Eari as f abi a)
gi per da)

板栗叶 白色三叶草 、 苋草 日本常山 ( Ori x a j a ponica) 玫瑰茄花萼 玉米 ( Pioneer X304C)

[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]

  表格内的百分数为驱避率 。 1)

草地贪夜蛾 ( S podoptera f ru2 烟芽夜蛾 ( Heliot his vi rescens) 甘蓝夜蛾 ( Mamest ra brassicae) 粉纹夜蛾 ( T richopl usi a ni)

鹿角菜 不同非寄主植物 接骨木 佛罗里达接骨木 苦楝 不同寄主 、 非寄主植物

[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]

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3  植物源驱避活性物质提取方法
在实验室内植物源活性物质的提取方法主要有 : 冷浸法、 索氏提取法 、 水蒸汽蒸馏法、 超临界萃取法、 超声波萃取法 、 加速溶剂萃取法、 微波萃取法。冷浸 法、 索氏提取法、 水蒸汽蒸馏法是比较传统的提取方 法 ,应用时间较长。特点是提取范围广 ,选择性小 ,可 以一次性将材料中大部分物质提取出来 ,设备简单 , 易学易用 ;但费时耗力 ,需要耗费大量有机溶剂 (水蒸 汽蒸馏法除外) 。超声波萃取法、 加速溶剂萃取法则 是近几十年发展起来的萃取分离方法 ,应用时间相对 较短。特点是有机溶剂用量少 ,萃取速度快 ,产率高 , 选择性强 ,具有广泛的适应性 ; 但是设备复杂 ,运行成 本高。超临界萃取法是近 20 年来国际上取得迅速发 展的化工分离高新技术 ,在食品、 香料、 药物和化工等 领域有着广泛的应用前景 ,并已取得一系列工业应用 成果。其特点是具有广泛的适应性 ; 萃取效率高 ,过 程易于调节 ; 分离工艺流程简单 ,有可能在接近室温 下完成 ;但必须在高压下操作 ,设备及工艺技术要求 高 ,投资比较大[ 44 ] 。微波萃取法由于能对萃取体系中 的不同组分进行选择性加热 ,因而成为至今唯一能使 目标组分直接从基体分离的萃取方法 ,具有较好的选 择性 ;另一方面 ,微波萃取由于受溶剂亲和力的限制 较小 ,可供选择的溶剂较多 ; 此外 ,一般加热的方法由 于其热传导 、 热辐射造成的热量损失往往热效率较 低 ,而微波加热利用分子极化或离子导电效应直接对 物质进行加热 ,因此热效率较高 ,升温快速均匀 ,大大 缩短了萃取时间 ,提高了萃取效率[ 45 ] 。

如 27 %避蚊胺微胶囊对埃及伊蚊 8 h 保护率为93 % , 而 75 %乙醇液保护率只有 60 %[ 50 ] 。 目前市场上用于专门用作驱避剂的植物源农药 比较少 ,绝大多数植物源农药以杀虫或拒食为主要活 性 ,驱避活性为辅 。因其主要成分为复杂的混合物 , 理化性质比较复杂 ,因此其剂型相对较少。主要以传 统剂型为主 ,如乳油 、 粉剂、 可湿性粉剂、 水剂等。

5  展望
为解决人类面临的环境安全问题 , 开发高效、 低 毒、 易分解、 选择性高、 对人类安全 、 无污染的农药 ,成 了时代的潮流 ,而植物源驱避剂恰好符合这一潮流 。 特别是对那些杀虫剂难以防治的而又因其危害造成 较大经济损失的农林害虫 ,如荔枝蒂蛀虫等 , 将会极 大的推动植物源驱避剂的发展 。在提取技术方面 ,新 兴的提取技术 ,因其消耗有机溶剂少 ,提取效率高 ,将 会得到较好的发展 ,有可能取代传统的提取技术 ,进 行工业化生产。在剂型方面 ,将会有以乳油为基质的 传统剂型向以水为基质的新剂型发展 ,比如水溶剂、 微 乳剂、 乳剂、 悬浮剂、 悬浮乳剂、 微胶囊剂等。这样可以 减少使用有机溶剂 ,节约能源 ,降低价格 ,提高安全性 , 减少污染 ,减轻对作物的危害 ,提高生物利用率和药效。 这一类农药越来越受到重视 ,将会得到长足的发展。

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4  植物源驱避剂剂型的研究现状
我国防治卫生害虫的植物源驱避剂已经商品化 的比较多 ,剂型多样 ; 防治农业害虫的植物源驱避剂 商品化相对较少 ,剂型也比较单一 。 防治卫生害虫的驱避剂主要剂型有 : 乳剂、 油膏、 霜膏、 、 酊剂 喷雾剂、 气雾剂 、 片剂 、 粉剂等 ,还有像驱 蚊摩丝、 驱蚊纸巾、 驱蚊皂或蜡块等[ 5 ,46 49 ] 。对同一种 驱避剂来说 ,其剂型不同驱避效果也不同 。一些普通 剂型 ,在有效成分含量或浓度相同情况下 ,膏剂优于 乳剂和酊剂 ,霜剂优于乳剂和膏剂。近年来 ,国内不 同剂型驱避剂的驱蚊效果排序为霜剂 > 酊剂、 摩丝、 爽身粉 > 喷射剂、 气雾剂 > 驱蚊皂。缓释剂与普通 剂型效果有明显差别 ,在有效成分含量较低情况下 , 缓释剂的效果超过含量较高的酊剂或其他普通剂型。

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t hus x allionii Hrte Bois) : a nat urally occurring contact deter2

ant and antioviposition activities of fractions of ext ract from a tropi2 mondback mot h , Plutella x ylostella (Lepidoptera : Yponomeutid2 St rop hant hidine glycoside in t he Siberianwallflower ( Chri ran2

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rence and ovicidal properties of so me plant ext ract s against po2

non 2 ho st plant s deterring ovipo sition by t he cabbage butter2

植物保护   32 卷第 6 期 ( 2006)   PL AN T PRO TEC TION   第 Vol. 32 No . 6 ( 2006)
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?9 ?

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性信息素在害虫测报中的应用研究进展
焦晓国1 , 2 ,   宣维健2 ,   盛承发2 3
Y 07)

( 1. 湖北大学生命科学学院生态研究所 , 武汉   430062 ;   中国科学院动物研究所 , 北京   2. 100080)

摘要   昆虫性信息素以其专一 、 高效 、 无毒 、 无污染 、 不伤益虫等优点 ,在害虫预测预报中广泛应用 。本文简要论述 昆虫性信息素在国内外虫情测报中应用现状及研究进展 ,主要包括害虫的发生期 、 发生量 、 作物受害水平和害虫分 布区域的预测等方面 。同时 ,对昆虫性信息素测报研究中存在的一些问题及前景进行了展望 。 关键词   性信息素 ;   预测预报 ;   发生期 ;   发生量 ;   作物受害水平 中图分类号  S 431

Research advances in applying sex pheromones to f orecasting and prediction of insect pests
Jiao Xiaoguo 1 , 2 ,  Xuan Weijian2 ,   Sheng Chengfa2

( 1 . I nstit ute of Ecolog y , Col le ge of L i f e S ciences , H ubei U ni versit y , W uhan   430062 , Chi na;  

2 . I nstit ute of Zoolog y , Chi nese A ca dem y of S ciences , B ei j i n g   100080 , Chi na)

Abstract   overview of applying sex p heromones to forecasting and p redictio n of insect pest s was given in t he An p resent paper , including t he periods of occurrence , t he quantity of occurrence , t he plant injury levels and t he pest dist ribution. The p ro spect s for f ut ure research were also mentioned.

K words   pheromone ;   ey sex forecasting and prediction ;   period of occurrence ;   quantity of occurrence ;   plant injury levels

   目前农业生产上害虫防治的主要手段还是依赖 于化学农药 ,但长期无节制的使用化学农药带来许多 副作用 ,一是害虫抗药性的产生 ,致使用药量和用药 浓度不断增加 ,成本逐年增加 ,防治日益困难 ; 二是破 坏生态平衡 ,在控制害虫的同时 ,大量天敌被杀伤 ,造 为降低化学农药导致的上述不良影响 ,可采用两条途 径 ,一是采用无公害防治措施 ; 二是提高预测预报水 平 ,提高化学防治效果和减少农药的使用量。而在害 虫预测预报中 ,性信息素具有广泛应用前景 。
收稿日期 :   2006 01 20 基金项目 :   中国科学院东北农业创新工程重大项目 ( KZCX1 3 通讯作者

应用昆虫信息素监测害虫是 20 世纪 60 年代发展

起来的一种新技术 ,具有专一、 高效、 无毒、 无污染、 不伤 益虫等优点 ,满足农业可持续发展的要求 ,国外对其在 害虫监测中的研究与应用非常广泛。本文简要论述昆 虫性信息素在国内外虫情测报中应用现状及研究进展。 害虫防治的首要问题是研究害虫的发生时期和种 群数量对寄主作物产量损失的影响 ,以确定防治适期 和防治指标。准确测报是搞好防治的重要前提。昆虫 性信息素以其灵敏度高 ,准确性好 ,使用方便 ,费用低廉 等优点 ,在害虫测报上应用日益广泛 ,技术日臻成熟[1 ] 。

成次要害虫猖獗 ; 三是污染环境 , 给人畜带来危害。


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