外来入侵物种豚草研究进展

包 颖

(吉林省林业技术推广站，吉林 长春 130022)

豚草(Ambrosiaartemisiifolia)是借助风媒传粉的一年生草本植物，属菊科(Asteraceae)。豚草原产于北美，是外来入侵物种。豚草是雌雄同株植物，据相关研究结果表明，每株豚草都能够长出上千粒种子，2.4 kg鲜重的豚草植株最多可产62 000粒种子，可长到2 m高，如果将豚草种子放在种子库，这些种子在土壤中能够保持39年有效[1]，因此，豚草在许多国家还在持续不断地扩散，这些国家也在采取多种措施抵抗豚草入侵。豚草花粉极易引起过敏反应，极低浓度就会对敏感者造成过敏反应，症状伴有鼻炎和少数皮肤炎及荨麻疹。浓度稍高就会对过敏者产生长期过敏反应。豚草花粉可引起强烈的哮喘反应，这种反应比其他过敏源严重。豚草主要花粉过敏源是多肽类和免疫球蛋白E结合导致，从而引发枯草热相关症状。免疫反应机理受花粉油脂含量和倍半萜内脂影响。目前，在欧洲有3 300万人对豚草过敏，在美国也达到2 300万。在1971年，有报道表明豚草能引发枯草热，然而，其免疫反应机理直到半个世纪后才发现[2]。豚草还对其他农业作物构成威胁，有研究报道表明，豚草能削减大豆产量。豚草因其危害性而受到广泛关注，作为一种农作物杂草和主要空气过敏原对公共卫生造成影响。本文根据目前豚草研究现状，介绍下豚草防治、应用情况，并提出未来研究建议[3]。

1 豚草防治

对豚草的防治相当困难，为消灭豚草，美国、墨西哥、俄罗斯、日本等国每年都投入大量资金,但至今尚未完全根除。俄罗斯利用一种甲虫的专一食性来防除 ,但作为外来有害入侵生物 ,豚草非常难于防治 ,单一采用某种方法都有其不利的一面[4]。利用百草枯等除草剂对豚草进行化学防除一直作为一种有效的方法在世界各地普遍使用，目前，我国以草甘膦、百草枯、 二甲四氯、克芜踪等应用最广泛。豚草物理防治的主要方法是人工拔除和人工刈割。豚草生物防治主要利用昆虫、病原菌、植物替代和化感作用[5]。

作物在种植前使用除草剂对有效防治至关重要，草甘磷可以应用于除草。草甘磷是广谱、系统性的芽后除草剂，有研究表明，种植前可以在早期使用除草剂对抗草甘膦豚草进行防治。然而，后续单独使用草铵磷可以达到长期防治效果。在大豆出芽和齐苗时期，大多数种植前使用的除草剂经测定防治效果均在95 %以上，并且，草铵磷可作为后续除草剂用于防治抗草甘膦豚草，还可根据杂草种类选择与其他除草剂如异丙甲草胺、乙草胺混合使用[1]。

生物入侵通常与多重引入和先前分离的种群遗传混合物有联系。除此以外，进化潜力可能会通过增加遗传变异、混合基因型可能从杂种优势中受益，这可能有助于提高其性能和侵入性。杂种优势可能会导致生物入侵。因此，如何通过基因技术来实现防治也是未来研究方向[6]。

2 豚草应用研究进展

研究者们对豚草的研究主要集中在豚草对作物危害，豚草作为入侵物种对周围环境的影响和豚草防治技术方法与措施。近几年来，对于豚草有了新发现和新利用，张国财、赵杨、张欣倩利用5种不同提取方法提取豚草粗提物，并对提取率、提取物稀释液杀虫效果作对比，杀虫试验效果作显著性分析,表明超声波提取法为最经济实用的提取方法。豚草杀虫抑菌活性物质生物测定研究表明，对天幕毛虫、落叶松毛虫均有不同程度效果。对樟子松枯梢病菌、杨树叶枯病菌、杨树烂皮病菌均有抑菌作用。豚草杀虫抑菌活性物质安全性试验研究表明，根据我国现行农药毒性分级标准可以确定豚草粗提物为低毒等级，根据农药毒性等级划分标准，为微毒，因此，对生态环境及水生生物、哺乳动物都无害,可作为安全植物源农药进行开发利用[7-10]。包颖采用微胶囊化技术，选取复合凝聚法、单凝聚法、原位聚合法来制备豚草提取物微胶囊剂，并设计单因素试验和正交试验得出最优化试验条件配比方案，通过扫描电子显微镜观测、粒度分析、红外光谱检测、热重分析、缓释试验和室内毒力测定试验来测定制备的豚草提取物微胶囊剂性能，结果表明，制备的豚草提取物微胶囊剂成功包覆，粒度均匀，能在一定程度抵抗外界环境干扰，缓释性能良好，具有良好防治效果[11-14]。微胶囊剂是环境友好型农药新剂型，它以水作为助剂取代了二甲苯等有机溶剂，在很大程度上减少了对环境的污染，因此，利用微胶囊化技术来制备植物源农药豚草提取物微胶囊剂也是新尝试。目前，对豚草其他作用、性能及深入利用的研究报道并不多见，未来可进一步进行研究，探索豚草应用新领域。

3 豚草未来研究与利用建议

3.1深入研究豚草重要成分

有研究结果表明，有5种物质与相关文献报道中的5种具杀虫抑菌活性的化学成分分子量一致，即绿原酸、二氢豚草素、豚草素、冠裸穗豚草素和银胶菊酯，5种杀虫抑菌活性成分中有四种为倍半萜类化合物，说明豚草中起主要杀虫和抑菌作用的即为倍半萜类化合物。豚草所具有的杀虫抑菌活性作用来源于其植物体内所含有的大量萜类物质，这些物质在自然界中的化感作用较强,在豚草生长过程中发挥了重要作用，不仅使其在与其他植物的生长竞争中获得优势，并且使昆虫难于取食，造成其危害性蔓延。若利用豚草这一特性,将其开发为植物源杀虫抑菌剂，则将在豚草的控制上发展出一条新路。对于豚草中相关成分分析还有很大研究空间，系统而全面地对豚草具体成分进行剖析非常有必要，了解其成分组成有利于研究其侵入和致过敏机理，从而有效防治和预防。同时，对探索豚草应用领域提供借鉴。

3.2 合理利用豚草植物

根据文献资料，已经从豚草中分离出29种倍半萜内酯，其中许多具有显著药理活性，如抗菌、抗真菌、抗原生动物、抗炎，还对心血管和肝脏具保护作用。豚草属的倍半萜内酯对各种肿瘤细胞系的抗增殖作用已被广泛研究。普通豚草作为食物和药用植物的使用也越来越普遍，这引起了人们的关注。市场上出现几种作为食品添加剂(干燥豚草粉、酒精提取物)的产品或食品(由植物鲜芽制成的果泥)。还有宣传摄入豚草具有抗焦虑、增强免疫系统、解毒、刺激食欲、抗癌、抗过敏、具黏液溶解作用等，但目前没有科学研究结果来支持这些理论。考虑到豚草含有潜在细胞毒性倍半萜内酯物质的事实，建立急性和慢性毒理学研究对于人用的安全性十分必要[2]。因此，在未来对豚草的应用领域作出科学论断之前，请谨慎对其进行开发利用。目前，对于豚草利用的研究相当少，所以豚草合理利用方面还需要大量科学验证。对豚草的研究方向不仅在防，未来在于怎么利用，利用本身也是防治的一种有效途径。对其利用优势在于豚草长势快，易传播，取材较多；但劣势在于真正需要大面积集中利用时，可能因一时无法满足用量而资源枯竭，因为提取其活性物质需大量豚草。利用豚草提取活性物质时提取技术也要改进与提高，需达到生产化，形成工艺。实现上述所有技术还有成本问题，技术与资金成本能否达到预期效果，这都是要思考和解决的问题，今后对于豚草的研究还有很长的路要走，有待于进一步大量试验和验证。

3.3 实现学科交叉

Germann等人利用分子生物学技术对大气颗粒物中菊科植物艾蒿和豚草过敏原进行定量DNA分析[15]，Rasmussen等人对因气候变化而导致欧洲三种能引起过敏症的豚草的分布范围变化及其对人类健康的潜在影响进行研究[16]，Sotillo W. S.等人对豚草中分离的倍半萜内酯和合成衍生物的抗癌干细胞活性进行研究[17]，Turkalj M. I.等人对因豚草花粉过敏引起的过敏性鼻炎患者进行临床疗效、安全性、最新进展及对过敏原特异性免疫治疗进行研究[18]，Albertini, R., M.等人在意大利北部利用工具对豚草属植物进行大气生物监测和制图，从而有针对性地预防[19]。因此，储多对豚草的防治、过敏原及对环境影响的研究都和其他相关学科有联系，生物学与医学、病理学、免疫学等学科紧密结合。国内学者在做此项研究时，建议拓宽思路，运用不同方法，形成学科交叉利用思想，将豚草研究领域在学科方面进行扩大，不同学科间相互影响也有利于发现新的研究内容，具有启发性和延伸性。

4 小结

目前关于豚草的相关研究在国内比较有局限性，主要集中在豚草对其他物种的影响和防治方面。国外学者对其研究范围在不断扩展，通过近几年文献可看出有许多新发现。未来应不断探索新的研究领域、开阔思路，寻求更好、更新、更便捷的方式对其防治，并根据豚草性能实现可持续利用。

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