杀虫植物非洲山毛豆的研究

黄继光　周利娟　徐汉虹　安玉兴

摘要非洲山毛豆原产于热带非洲，是一种优异的杀虫植物。本文对其生物活性、杀虫有效成分、作用机理、加工使用等方面进行了概述。

关键词农药学；非洲山毛豆；杀虫植物；活性

中图分类号S 482．1

非洲山毛豆(Tephrosia vogelii Hook f．)又称福氏灰毛豆、窝氏灰叶，属豆科灰叶属，多年生灌木或小乔木，具有优异的杀虫活性，原产于热带非洲，主要分布于北纬15度至南纬20度的广大地区。关于其生物活性和有效成分等都有较多的研究报道。华南农业大学昆虫毒理研究室在20世纪80年代从菲律宾和坦桑尼亚成功引进了非洲山毛豆紫花品种和白花品种，在国内率先对其进行了系统研究。目前，国内多家企业正在或准备发展非洲山毛豆类植物性农药产品，其种植面积也迅速扩大。根据目前的发展情况，结合非洲山毛豆的研究，本文对其作一概述。

1引种和种植

20世纪80年代，华南农业大学昆虫毒理研究室从菲律宾和坦桑尼亚分别引进了非洲山毛豆紫花品种和白花品种，并种植于华南农业大学杀虫植物标本园内。该植物生长迅速，枝叶茂盛，可正常开花结荚。种子于4月份成熟，并能正常发芽，发芽率80％左右，180d即可长至2．0m左右，枝叶产量大，全株均含有活性成分，但不同季节，其含量各不相同。

非洲山毛豆在华南地区种植时，因为华南地区1、2月气温相对较低，光线不足，植株生长缓慢，叶片枯黄，新叶生长很少。从3月起，气温回升，植株生长加快，但从3月到6月，华南地区雨水过多，光照不很充分，非洲山毛豆植株长势不旺，叶片中鱼藤酮的含量也不高。从7月到12月，天气干燥，光线充足，气温也非常适合植株生长。因而植株在这段时间生长最快，长出大量新鲜叶片，鱼藤酮的含量也较高。10、11月开始现蕾开花时，叶片中鱼藤酮的含量达到最高，紫花品种鱼藤酮含量比白花品种高。

非洲山毛豆根部含有固氮菌，为解决土壤退化问题，广东省湛江市遂溪县雷洲林业局将其当作绿肥，与桉树间种，为桉树提供营养。另外，广东省深圳市华农生物工程有限公司准备开发非洲山毛豆植物性杀虫剂，与当地政府签约，在广东省的河源、汕尾等地种植大量非洲山毛豆，长势良好。在云南、广西境内也种植有非洲山毛豆。

2生物活性

非洲山毛豆生长迅速，枝叫—产量大，叶片有强烈的杀虫活性。Tattersfield等发现非洲III毛豆叶的乙醇提取物对酸模蚜(Aphisrumicis L．)高效，喷雾处理与烟碱有相同的效果，对鳞翅目幼虫也有很强的忌避作用。Norris报道该植物叶的提取物对茶树上一种刺蛾幼虫有效；其种子亦有杀虫活性，种子丙酮提取物(1:2 000)对Planorbisconeus有显著效果。对根结线虫(Meloidogyne spp．)敏感；叶片石油醚提取物可用作灭杀软体动物，药剂含量400μg／mL对蜗牛(Biomphalariaglabra—cd)有很高的防效，但甲醇提取物却对软体动物没有活性。

非洲山毛豆叶丙酮提取物对菜粉蝶[Pieris rd-pae(Linnaeus)]幼虫具有明显的拒食、抑制生长发育和杀卵作用，以及一定的急性胃毒作用。室内非选择性叶碟法试验测定，该植物的复叶、茎皮、小枝、豆荚和茎木丙酮提取物对5龄菜粉蝶幼虫的拒食中浓度(AFC₅₀)分别为：0．03％、0．08％、0．22％、0．41％和1．64％。其中复叶和茎皮丙酮提取物95％拒食率浓度(AFC₉₅)分别为0．36％和0．52％。该提取物对小菜蛾(Plutellamylostetla L.)、粘虫[Mythimnaseparata(Walker)]和斜纹夜蛾[Spo—dopteralitura(F．)]幼虫亦有显著的拒食作用。点滴处理能强烈抑制菜粉蝶幼虫的生长发育，使该虫在蜕皮变态过程中变为畸形，最后死去。其中非洲山毛豆叶和茎皮丙酮提取物的生物活性较强，对5龄幼虫半数畸形死亡的有效中浓度(EC₅₀)分别为0．12％和0．24％(按植物干材料汁，ED₅₀分别为2．42、4．84μg／头)。0．05％～0．5％叶提取物点滴3～4龄幼虫均有显著效果，4龄小菜蛾接触取食叶和茎皮丙酮提取物(10％)涂布处理的甘蓝叶后，畸形死亡率分别为88％和75．5％)。叶丙酮提取物(0．05％)对菜粉蝶卵具有很明显的杀卵效果，0．2％浓度的杀卵率高达90％以上。5龄菜粉蝶幼虫对不同浓度的饲喂反应差异较大，10～20倍高浓度有急性胃毒作用，致死中量(L.D₅₀)为291．7 μg／g；100～200倍则使90％以上的幼虫因拒食、生长发育受抑制而缓慢死去。室外盆栽和田间小区防治试验结果表明，0，5％～1．0％非洲山毛豆叶丙酮提取物和400 μg／mi。氯仿提取物的常量喷雾可有效防治盛发期危害的菜粉蝶幼虫，每10天喷药一次可达到良好的防治效果。并经研究证实，鱼藤酮兼具强烈的拒食和抑制生长发育活性，AFC₅₀和EC₅₀分别为6．22 μg／mL和57．09μg／mL。另外，黄继光的研究表明，非洲山毛豆粗分物对致倦库蚊和德国小蠊的具有较高的击倒活性，对小菜蛾和萝卜蚜具有明显的触杀活性。

3有效成分

非洲山毛豆的主要有效成分为鱼藤酮类化合物，最高含量可达4．25％。Hanriot从非洲山毛豆叶中分离出2种物质，一种为黄色针状结晶，具有很强芳香味，称为t．ephrosal(C₁₀H₁₆O)；另一种为白色结晶，当时鉴定分子式为C₃₁H₂₆₁₀(熔点187℃)，称之为灰毛豆素(tephrosin)。1915年和1926年两位科学家先后重复Hanroit的实验，同样获得该化合物，并发现它有杀虫活性。Clark研究发现该物质是两种化合物的混合结晶，分离鉴定出其中一种化合物是鱼藤素(deguelin，C₂₃H₂₂O₆,熔点171 C)，另一种化合物为无色结晶，分子C₂₃H₂₂O₇，熔点198℃。随后Worsley和Rangaswami等先后从该植物种子中分离出灰毛豆素、鱼藤素、去氢鱼藤素(C₂₃H₂₂O₆，熔点233℃)以及一种浅黄绿色针状结晶(C₁₈H₁₄O₇，熔点284～286℃)，Marston等将非洲山毛豆叶片的石油醚提取物通过硅胶G快速柱层析和低压色谱，分离出灰叶素和鱼藤素，冷冻干燥后，由于两者都不溶于水，对软体动物不表现出活性。其中，叶片于粉中鱼藤素的含量为0．29％，灰叶素更低，只有0．02％。他们还从叶片的甲醇提取物中首次分离出3种黄酮类化合物，芦丁、isoquercitrin和quercetm 3-○-arabinopy-ranoside。

Pradhan和Basu用石油醚提取非洲山毛豆豆荚，Al₂O₃作填充剂，柱层析分离得到户谷甾醇、正甾醇、羊毛甾醇、灰叶素和鱼藤酮。这是首次从非洲111毛豆中分离出甾醇类化合物，并且鱼藤酮类化合物的含量占豆荚干重的1．4％。张业光从非洲山毛豆叶中分离出了鱼藤酮、鱼藤醇酮(rotenolone)、去氢鱼藤酮和鱼藤酚酮。去氢鱼藤酮的活性比鱼藤酮低10余倍，并Ⅱ用气相色谱法测得引自菲律宾的紫花品种所含活性成分以鱼藤酮为主，其次为鱼藤醇酮；引自非洲坦桑尼亚的白花品种主要含有鱼藤醇酮，而鱼藤酮的含量很低。两品种中去氢鱼藤酮和鱼藤酚酮的含量均甚微。在整个植株体中，复叶和茎皮中活性成分含量较丰富。紫花品种分别为1.45％和0．934％，白花品种分别为1．42％和2．68％。茎木和根活性成分含量较低。有的根、种子、茎甚至全株都含有杀虫活性物质，不过，鱼藤酮不如灰毛豆素在该属植物中普遍存在，几乎所有具有杀虫活性的灰叶属植物都含有灰毛豆素，而有的非洲山毛正品种中不含鱼藤酮。

植株的叶片、茎杆、豆荚、根、种子等部位都含有活性成分，其含量变化差异较大。黄继光等用索氏、冷浸和振荡抽提3种方法和6种不同的溶剂对非洲山毛豆叶片进行提取研究，并用HPI《测定了提取物和植物叶片干粉中鱼藤酮的含量。结果表明，用氯仿振荡抽提紫花品种叶片得到的粗提物中鱼藤酮的含量最高，为9．70％；丙酮索氏抽提紫花品种叶片所求得的植物干粉中鱼藤酮的含量最高，为0．72％。中等极性溶剂如氯仿、苯、乙酸乙酯、丙酮等对鱼藤酮的提取率较高，建议实验室内提取溶剂用氯仿或丙酮、工厂化生产时用苯较好。

4作用机理

非洲山毛豆中有效成分含有鱼藤酮及其类似物，除了切断害虫的呼吸链等传统的作用机理外，研究还发现可以抑制害虫表皮的形成，具有牛K发育抑制作用。徐汉虹等研究了非洲山毛豆对菜粉蝶幼虫化蛹以及体壁的影响，结果表明，非洲山毛豆能影响菜粉蝶的发育，50倍丙酮提取物点滴菜粉蝶5龄前期(蜕皮后1～8 h)幼虫后，74．4％出现死亡，25．6％未死幼虫均变为畸形蛹；处理5龄中后期幼虫时，绝大多数幼虫均在化蛹时出现畸形。对畸形幼虫和畸形蛹的真皮细胞和内外表皮分别进行了超显微结构观察，发现鱼藤酮及其类似物影响昆虫旧表皮的分解和新表皮的合成是导致虫体畸形的主要原因，并对畸形蛹体壁的几丁质、粗脂肪、粗蛋白的含量进行测定，结果表明处理组与对照组存在明显的差异。

5加工与应用

将含鱼藤酮较多的非洲山毛豆品种枝叶加上成粉剂防治禽畜体外的虱子、跳蚤，配成液体洗杀牲口的蜱螨等寄生虫，也可用于灭蚊、蟑螂和家蝇等卫生害虫。Reyes报道了非洲山毛豆提取物的制备和测定、制剂加工、稳定性试验和毒力测定。制剂加要部分报道了助剂的选择、乳油的加工和可湿性粉剂的加工过程，并确定了将非洲山毛豆提取物加工成乳油和可湿性粉剂的加工方法及各组分的6-分比例。并且，还对加工成的乳汕和可湿性粉剂进行了乳化稳定性试验、悬浮性试验、溶解试验和加速储存试验。黄继光在非洲山毛豆叶提取物中加入甲苯、丙酮、0214(乳化剂)等，将其配制成含鱼藤酮1％乳油制剂，各方面的性能都能达到指标要求；将凡士林与200目的非洲山毛豆叶片干粉混合，加工戊油膏，可防治家畜和宠物体外的寄生虫；鱼藤酮晶体与丙酮、煤油、内丁烷混合，加工成气雾剂，对致倦库蚊有较高的防治效果。

6结语

经在华南农业大学杀虫植物标本园种植结果表明，非洲山毛豆在我国能够成活，其生长迅速，180 d就可长至1．5～2m；枝叶产量大，可以常年采摘；结荚率高，种子产量大，并可种子繁殖。非洲山毛豆的根部含有根瘤菌，可以固定空气中的游离氮，当作绿肥使用；对环境要求不严，町在坡地、荒地种植，是开荒改良土壤的先锋作物；还可作隔离植物，篱笆屏障植物。该植物分枝很多，羽状复叶茂密，乍长迅速，有紫花、白花、蓝花、红花等多个品种。

在雷州半岛，将非洲山毛豆与桉树种植，为植树提供营养，防止土壤退化，目前已经种植厂近万公顷。另外，在云南、广东、广西等地，都种植有大量的非洲山毛豆。非洲山毛豆的推广种植和新品种的引进以及相关系列产品的开发，一方面可以为鱼藤酮的资源提供保障，另一方面可改善土壤，改良我国的生态环境，促进山区经济的发展，具有广阔的发展前景。