核桃青皮作为植物源农药的研究进展
2018-09-10刘靖何敏宋娜杨霞
刘靖 何敏 宋娜 杨霞
摘要 核桃青皮由于其利用率比較小,大量弃置于田间地头,污染林农的生产和生活环境。该文查阅大量文献,对核桃青皮的杀虫、抑菌、抗病毒、抑制植物生长的活性进行了总结,核桃青皮中的活性物质可作为植物源农药,大力开发核桃青皮植物源农药资源,可以提高核桃的经济价值,也能对资源进行有效利用。
关键词 核桃青皮;植物源农药;价值
中图分类号:S482.1 文献标识码:A 文章编号:2095-3305(2018)06-012-03
DOI: 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.06.006
Research Progress of Walnut Green Husk as a Botanical Pesticide
LIU Jing et al(Wengan County Forestry Bureau, Wengan, Guizhou 550400)
Abstract Walnut green husk is abandoned in the field because of its low utilization rate, which polluted the production and living environment of forest farmers. In this paper, the insecticidal, bacteriostatic, antiviral and plant growth inhibitory activities of walnut green husk were summarized by consulting a large number of literatures. Active substances in walnut green peel could be used as plant?鄄derived pesticides. Vigorously exploiting the pesticide resources of walnut green husk could improve the economic value of walnut and make effective use of the resources.
Key words Walnut green husk; Botanical pesticides; Value
核桃为胡桃科(Juglanadaceae)胡桃属(Juglans)植物,属于落叶乔木、深根性、喜温树种,适应性较强。在我国21°~44°N,75°~124°E的24个省(区、市)都有分布和栽培,垂直分布海拔为新疆吐鲁番布拉克村的30 m到西藏拉孜的4 200 m[1]。核桃青皮又称青龙衣,是核桃的未成熟外果皮,随着核桃成熟,青果皮会逐渐变黑,最后自然脱落。在中医上,核桃青皮性味苦、涩、平,多以其清热解毒、祛风疗癣、止痛止痢功效入药。
核桃青皮作为核桃生产中的副产物,未能得到充分的开发与利用,在果实采收后成为垃圾堆放在田间地头,造成了资源浪费和环境污染。若对其加以利用,不仅可以减少对环境污染,还可以实现废物循环利用,提高核桃的附加值。近年来,经大量研究表明核桃青皮中的活性物质具有杀虫、抑菌、抗病毒及抑制某些植物生长的作用,核桃青皮可作为植物源杀虫剂、杀菌剂、除草剂来开发利用。
1 核桃青皮的杀虫活性
王海香等研究表明核桃青皮石油醚提取物对朱砂叶螨具有较高的触杀活性,石油醚提取物对Na+,K+?鄄ATPase具有抑制作用[2],其中棕榈酸甲酯是核桃青皮石油醚提取物中对朱砂叶螨产生触杀活性的活性物质[3]。陈卫东等[4]发现核桃青皮乙醇提取物对板栗叶螨在室内室外都表现出较好的触杀作用。
苏秀等[5]发现山核桃外果皮甲醇提取物对小麦蚜虫具有较好的触杀活性。粱永锋发现核桃青皮乙醇-水萃取物对枸杞蚜虫表现出较强的触杀和拒食活性[6],核桃青皮甲醇-水萃取物对萝卜蚜虫表现出较强的触杀和拒食活性[7]。王宏虬等[8]发现核桃青皮乙醇提取物对马铃薯蚜虫和马铃薯瓢虫均表现出较高的触杀活性,且对马铃薯蚜虫的触杀活性要好于对马铃薯瓢虫。邵鸣等[9]发现核桃青皮乙醇提取物浓度为100 mg/ml、温度为25℃、时间为48h时核桃青皮提取物对玉米蚜虫毒杀活性最高。
孙等[10]发现核桃青皮乙醇-氯仿萃取物与乙醇提取物对2~3龄舞毒蛾幼虫的杀虫活性相当,氯仿萃取物中胡桃醌含量最多。王军等[11]研究表明核桃青皮乙醇提取物在高浓度下对斜纹夜蛾3龄幼虫具有较强的毒杀作用,核桃青皮乙醇提取物在低浓度下对斜纹夜蛾3龄幼虫具有抑制生长发育作用,主要表现为处理组幼虫体质量增长缓慢,幼虫期和蛹期延长,蛹质量和化蛹率显著低于对照。胡等[12]研究表明核桃青皮中胡桃醌和白花丹素两种活性物质对菜青虫和棉铃虫表现出较好的杀虫活性。
大量研究表明核桃青皮中含有对昆虫具有生物活性的化学物质,如胡桃醌、棕榈酸甲酯和白花丹素等。这些化学物质可用于对螨类、蚜虫、鳞翅目等农业害虫的防治,其对昆虫具有触杀、胃毒、抑制生长发育等作用。
2 核桃青皮的抑菌活性
Oliveira I、Fernández?鄄Agulló A等[13-14]发现核桃青皮水提取物对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、表皮葡萄球菌具有较好的抑制作用。翟梅枝[15]发现核桃青皮乙醇-乙酸乙酯萃取物对枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌具有较好的抑制作用。综上核桃青皮中含有对革兰氏阳性菌有抑制作用的活性物质,这些活性物质是一类极性化学物质。
苏学友等[16]发现核桃青皮的水提取物对6种植物病原真菌的抑制效果最好,石油醚提取物的抑制效果最差。翟梅枝等[15]发现核桃青皮乙醇-乙酸乙酯萃取物对真菌的抑制效果最好,其中对番茄灰霉病、棉花立枯病和小麦纹枯病的病原真菌的抑制率都达到100%。马良进等[17-18]研究表明核桃青皮甲醇-正丁醇萃取物对植物病原真菌表现出较好的保护作用,其中的活性成分主要为5?鄄羟基?鄄2?鄄甲氧基?鄄1.4?鄄萘醌、β?鄄谷甾醇,其对真菌孢子萌发有一定的抑制作用。乔永刚等[19]发现核桃青皮甲醇提取物对茄子枯萎病菌、黄瓜枯萎病菌、辣椒枯萎病菌和西瓜枯萎病菌的抑制效果最好。王刚霞等[20]发现核桃青皮乙醇提取物对青霉菌、匍枝根霉、灰葡萄孢、镰刀菌和交链孢属的菌丝生长和孢子萌发均表现出明显的抑制效果。黄支权等[21]研究发现核桃青皮中胡桃素对葡萄蔓枯病菌和辣椒疫霉病菌均有良好的抑菌活性。Wianowska D等[22]发现5个品种的核桃青皮氯仿提取物对致病疫霉菌、蜜蜂球囊菌均表现出较好的抑制效果,其活性物质主要为胡桃醌,但是每个品种的抑制效果存在一定差异,其影响因素主要是不同品种间辅助物质成分不一样。黄云峰[23]发现核桃青皮甲醇-乙酸乙酯萃取物和甲醇-水萃取物对茶藨子葡萄座腔菌均表现出较高的抑制作用。
研究表明核桃青皮中含有對真菌有抑制作用的活性物质,如胡桃醌、胡桃素、5?鄄羟基?鄄2?鄄甲氧基?鄄1.4?鄄萘醌、β?鄄谷甾醇等。这些活性物质对真菌的作用主要表现为保护作用,能抑制菌丝生长和孢子萌发。
3 核桃青皮的抗病毒活性
黄海玲[24]研究表明核桃青皮石油醚相中的抗烟草花叶病毒活性成分为木质素类化合物,其对TMV具有体外钝化、预防初侵染和抑制复制增殖作用,该化合物处理的烟草叶片中 TMV粒体发生断裂,叶绿体和线粒体的解体得到减轻,并产生大量嗜锇颗粒和膜体。何念武等[25]发现核桃青皮乙酸乙酯提取物对烟草花叶病毒和烟草黄瓜花叶病毒的抑制效果较好。
研究表明核桃青皮中含有对病毒有抑制作用的活性物质,如木质素类化合物,这些活性物质对病毒的作用表现为钝化、预防初侵染和抑制复制增殖作用,使病毒粒体发生断裂。
4 核桃青皮的化感作用
植物化感作用由H.Molish首先提出[26],Rice于1984年,在其书中[27]将“植物化感作用”较为完整的定义为“植物或微生物的代谢分泌物对环境中其他植物或微生物有利或不利的作用”。这个定义现已被广泛的接受。
Segura?鄄Aguilar等[28]研究表明胡桃醌对云杉种子的作用为推迟萌发,而不是抑制萌发。别智鑫等[29]发现核桃青皮鲜样热提取方式的水提取物对小麦和三叶草的抑制率要高于其他提取方式,核桃青皮水提取物对三叶草的抑制率高于小麦。史洪洲等[30]发现核桃青皮施入土壤的75d内,显著抑制了小白菜地上部分生物量的积累,对小白菜产生了明显的化感作用,其强度随着分解时间延长呈先强后弱的变化趋势。Bajalan I等[31]发现核桃果实提取物对小麦萌发的抑制作用高于叶提取物、根提取物。黄云峰[23]发现核桃青皮甲醇-乙酸乙酯萃取物和甲醇-石油醚萃取物对芥菜种子萌发的抑制率高达50%。
研究表明核桃青皮对植物具有化感作用,其活性物质可能为胡桃醌,目前对其作用机制还未见报导,在这方面还需进行深入研究。
5 展望
我国的核桃栽培面积居世界首位,2014年我国核桃产量为271万t[32]。可产生核桃青皮上百万吨。大量的核桃青皮作为废弃物被丢弃在田间地头,严重污染了林农的生产环境。如何将核桃青皮的最大价值开发出来,将其变废为宝,成为人们密切关注的一个课题。
核桃青皮中含有多种活性物质,如醌类、黄酮类、酚类、多糖类、二芳基庚烷类、萜类、甾体等[33]。大量研究表明,核桃青皮中的活性物质对昆虫、细菌、真菌等具有抑制作用,核桃青皮可作为杀虫剂、杀菌剂、除草剂等植物源农药的来源,其具有广阔的研究空间和应用前景。
通过对核桃青皮研发应用,使其能够工业化运用。这样可以提升核桃青皮的工业附加值,提高农民的收入水平,带动林农种植核桃的积极性和信心,从而可以实现核桃青皮的循环再利用,同时改善了农村的生态环境。
参考文献
[1] 李志美.核桃的开发利用[J]. 林业调查规划,2004,29(B5):199-201.
[2] 王海香,申照静,杜娟,等. 核桃青皮提取物对朱砂叶螨的毒力及相关酶活性的测定[J].林业科学,2008,44(5):70-74.
[3] WANG Y N,WANG H X,SHEN Z J,et al. Methyl palmitate,an acaricidal compound occurring in green walnut husks[J]. Journal of economic entomology,2009,102(1):196-202.
[4] 陈卫东,李建飞,吴桂军. 核桃青皮萃取物防治板栗叶螨试验[J]. 河北果树,2009 (5):8.
[5] 苏秀,马良进,李健,等. 山核桃外果皮提取物的杀虫活性[J]. 东北林业大学学报,2010,38(11):128-129.
[6] 梁永锋. 核桃青皮提取物对枸杞蚜虫的触杀和拒食活性研究[J]. 河南农业科学,2010,39(11):70-72.
[7] 梁永锋.核桃青皮提取物对萝卜蚜虫毒杀和拒食活性研究[J]. 江苏农业科学,2011,39 (2):187-188.
[8] 王宏虬,缪福俊,李彪,等.核桃青皮提取物对马铃薯蚜虫与瓢虫的杀虫活性[J]. 江苏农业科学,2012,40(7):112-114.
[9] 邵鸣,邹玉,付文龙,等. 核桃青皮提取物对玉米蚜的毒杀活性[J]. 中国林副特产,2017 (2):26-28.
[10] SUN M L,WANG Y M,SONG Z Q,et al. Insecticidal activities and active compon?鄄ents of the alcohol extract from green peel of Juglans mandshurica[J]. Journal of Forestry Research,2007,18(1):62-64.
[11] 王军,闫超,李益,等. 核桃青皮提取物对斜纹夜蛾的生物活性[J]. 热带生物学报,2015,6(3):293-297.
[12] HU W Y,DU W X,BAI S M,et al. Phen?鄄oloxidase,an effective bioactivity target for botanical insecticide screening from green walnut husks[J]. Natural product research,2017:1-4.
[13] OLIVEIRA I,SOUSA A,FERREIRA I C.F.R,et al. Total phenols,antioxidant potential and antimicrobial activity of walnut (Juglans regia L.) green husks[J]. Food and chemical toxicology,2008,46(7):2326-2331.
[14] FERN?魣NDEZ?鄄AGULL?譫 A,PEREIRA E,FREIRE M S,et al. Influence of solvent on the antioxidant and antimicrobial properties of walnut(Juglans regia L.) green husk extracts[J]. Industrial crops and products,2013,42:126-132.
[15] 翟梅枝,王磊,何文君,等. 核桃青皮乙醇提取物抑菌活性研究[J]. 西北植物学报,2009 (12):2542-2547.
[16] 苏学友,李疆,师光禄,等. 核桃青皮提取物对 6 种植物病原真菌的抑菌活性研究[J]. 北京农学院学报,2008,23(1):42-44.
[17] 马良进,吴美卿,苏秀,等. 山核桃外果皮提取物活体抑菌活性[J]. 浙江林學院學報,2009,26(5):620-624.
[18] 林君阳,马良进,陈安良,等. 山核桃外果皮化学成分及抑菌活性初步研究[J]. 浙江林學院學報,2009,26(1):100-104.
[19] 乔永刚,牛颜冰,乔木,等. 核桃青皮提取物对四种植物枯萎病菌的抑菌作用[J]. 农学学报,2011 (5):9-12.
[20] 王刚霞,彭新媛,吴忠红,等. 核桃青皮提取物对几种采后病原真菌抑制作用的研究[J]. 食品工业科技,2014,10:037.
[21] 黄支权,任建军,成军,等. 核桃青皮抑真菌物质的分离鉴定与抑菌活性[J]. 北京农学院学报,2016 (1):23-27.
[22] WIANOWSAK D,GARBACZEWSKA S,CIENIECKA?鄄ROSLONKIEWICZ A,et al. Comparison of antifungal activity of extracts from different Juglans regia cultivars and juglone[J]. Microbial patho?鄄genesis,2016,100:263-267.
[23] 黄云峰,万众,吴夏雷,等. 薄壳山核桃外果皮提取液的抑菌活性研究[J]. 分子植物育种,2017,15(6):2389-2393.
[24] 黄海玲. 核桃青皮中次生物质抗烟草花叶病毒作用机理研究(Ⅱ)[D]. 西北农林科技大学,2009.
[25] 何念武,黄金辉,张永锋,等. 核桃青皮提取物对烟草病毒的生长抑制作用[J]. 价值工程,2016,35(34):209-211.
[26] MOLISCH H. Der einfluss einer pflanze auf die andere,allelopathie[J]. Protopl?鄄asma,1938,29(1):472-473.
[27] RICE E L. Allelopathy[M]. 2nd ed. New York:Acdemic Press Inc,FL.,1984:267-290.
[28] SEGURA?鄄AGUILAR J,HAKMAN I,RY?鄄DSTR?魻M J. The effect of 5OH?鄄1,4?鄄naphthoquinone on Norway spruce seeds during germination[J]. Plant Physiology,1992,100(4):1955-1961.
[29] 別智鑫,翟梅枝,贺立虎,等. 核桃青皮水提液对小麦和三叶草的化感作用研究[J]. 西北林學院學報,2007,22(6):108-110.
[30] 史洪洲,胡庭兴,陈洪,等. 核桃青皮分解对小白菜生长及生理特性的影响[J]. 西北植物学报,2014,34(12):2467-2474.
[31] BAJALAN I,ZAND M,REZAEE S. Allelopathic effect of various organs of walnut (Juglans regia) on seed germina?鄄tion of wheat[J]. Canadian Journal of Pure and Applied Sciences,2014:2859.
[32] 国家林业局. 中国林业统计年鉴[J]. 北京:中国林业出版社,2014.
[33] 李海洋,韩军岐,李志西. 核桃青皮有效化学成分提取分离研究综述[J]. 现代园艺,2012 (15):9-11.