中国药用植物天然成分及其化感性的探索及其现代农业的应用

1、项目名称

   中国药用植物天然成分及其化感性的探索及其现代农业的应用

2、背景简介

农作物化感作用的研究起步较早 ，也较为深入 ，并且很多研究从农作物中分离出了多种化感物质。目前研究主要集 中在作物间的化感作用 和作物对杂草的作用。其中对大豆、水稻 、小麦的研究较为广泛，涉及了自毒作用 (对 自身的抑制作用)，作物间的作用以及对细菌、真菌的作用 。化感物质的获取方式主要根据植物化感物质的天然释放方式采用植株或其器官 的浸提液、挥发物 、根系分泌物 等 。分离 出 的化 感 物 质 有 酚 类 、醛类 、酮类 以及 生 物碱等多种化学物质 。作用效果多为抑制型，也发现有促进型化感作用。但对分离出的物质 尚缺乏进一步的田间试验 ，也没有比较统一的归类。曾有研究发现 ，胜红蓟挥发油对真菌 、昆虫和植物均具有生物活性 ，对植物致病真菌和害虫 的抑制活性尤其显著 。利用植物化感作用灭螺的效果也有过研究 。这些研究的结论都可 以为杀虫剂的研制提供基础。 Putnam认为，植 物的化感物质是天然 的除草剂 J。 Rice 也指 ，化感物质有可能取代化学农药 ，至少可使用量大大减少。因而 ，从植物中提取的化感 物质 或 人工合成的化感物质可作为新型的除草剂来控制杂草。 目前已研制成功的有 ：按树脑 、大豆根瘤生物毒素 、独脚金酚和麦仙翁素等。

3、产品简介

近年来，化感作用已成为一种利用天然化合物的有效的方法，从中提取的化感物质在可持续发展农业中被广泛作运用于生物源天然除草剂。药用植物中含有相对丰富的次级代谢产物，并且这些植物中的化感活性已经被大量的发现和报道了。本研究的目标是：（1）筛查中国药用植物的化感作用。（2）评价植物候选物对受试杂草种类的化感性。（3）从化感植物中分离和鉴定化感物质。经过三明治培养基法和针对挥发性植物的dish-pack法，通过统计学分析，有9种植物体现出了超过70%抑制率的强植物化感性，其中八角在两种方法中均展示出极强的化感性，达到了对生菜种子的92%的生长抑制率。之后，我们八角对提取液进行了植物毒性评价，在液相色谱上分析，发现其主要含有的酚酸（莽草酸）是八角的主要化感物质（含量通过和纯品对比）。与此同时，八角挥发油的植物毒性和气象色谱分析也显示了桉树油可为八角中的主要挥发性化感物质。

4、需求简介（项目合作方式）

本项目主打环境友好型新型农业，可与科研院所合作，实现共盈共利，并可提高本项目的科研技术含量。因针对多种药用植物的天然活性进行评价，也可在评价抑制杂草，农业病虫害等化感性的同时，开发对人体健康有益的活性物质和作用，如抗氧化剂和抗细胞自由基作用，不仅不浪费原材料，还可以进行副产业的开发与应用。

5、项目优势/市场优势

随着人们保护环境意识的增强、化学除草剂开发难度的增大以及杂草抗药性的蔓延，生物除草剂越来越得到人们的青睐，而化感作用为杂草的防除确定了新的方向。化感作用的本质是植物通过向体外释放化学物质而影响邻近植物，植物分泌的化学物质称为化感物质。通过直接从植物中提取所需要的化感物质或人工合成类似物质制成除草剂，配合少量的化学除草剂使用，有助于减少化学除草剂的使用量，降低杂草抗药性，对生态环境的保护具有重要的意义。据报道，在世界上有 100多种植物具有化感潜势。在 3O多个科的植物中发现了上百种具杀草活性的化合物主要有醌酚类、生物碱类、肉桂酸类、香豆索类、噻吩类、腈类、类黄酮类、萜烯类、氨基酸类等十几种天然杀草化合 物 ，其中有 些 已被开发为除草剂，并得到专利保护和推广应用 。化感物质不仅可开发作为除草剂，还可以作为植物生长抑制剂和种子萌发抑制剂。同时，有些植物分泌的次生代谢物有异昧，可以趋走昆虫，以免受害；有些则有毒，可以杀死昆虫和线虫；有些植物通过抑制真菌作用和抗生作用而表现抗病性。化感作用是控制杂草和病虫害的新途径，是一种具有潜力的可持续发展农业措施，是植物保护的发展方向之一。

6、市场分析/市场机遇/商务机会

本项目定位为生态农业及植物天然代谢成分的开发。因为药用植物虽然作为中药材，在中医的人体健康领域有广泛作为，但在中国的可持续生态农业中的应用却凤毛菱角。本项目基于实验室条件，可对药用植物的化感性进行快速，简单的评价，省时省力，可以批量鉴定化感物质，对于开发药用植物的化感物质和合成天然农药有很大潜力。1-5年内，本项目可以扩展挖掘全世界有收录的1000多种药用植物的化感性，并应用植物毒性实验和质谱系统鉴定较强植物毒性和化感性的化感物质，运用bioassay-guided 和纯化等化学手段，合成天然植物源农药。本项目可与植物科学院共同研究，采用植物多样性的统计普查技术，发掘更有潜力的药用植物品种并对化感物质进行统一分类。

7、项目团队简介

本项目于东京农工大学国际生物资源研究室进行。藤井羲晴教授为总负责人，曾经主要从事香豆素化感性在农业中抵御杂草的实验室培养基和试验田应用研究。曾经针对来自中国，秘鲁，印度，马来西亚，泰国等全世界500多种药用植物的化感性进行探索，对潜在化感物质的植物毒性及其成分含量进行鉴定。本次实验项目主要针对中国新疆，内蒙古和云南的特有药用植物的化感性进行评价，挖掘了地域特色稀有药用植物的化感潜力，对天然产物的开发也起到了启示的作用。利用化感作用进行杂草防除是一项潜力巨大 ,前景广阔的新途径和有效措施。利用化感作用防除杂草 ,减少对化学除草剂的依赖 ,符合可持续发展的要求。利用化感作用控制杂草主要包括在轮作中利用先期种植植物的化感作用抑制杂草为下茬作物的生长创造条件 ;间混种对杂草有抑制作用的作物。