植物源农药研发及中药材生产中的应用现状

[摘要] 中药农残和重金属超标等问题是制约中药材产业健康发展的瓶颈，与传统化学农药相比，以植物源农药为代表的生物农药安全、环保，有利于中药材的无公害生产和质量提高。目前植物源农药在政策利好和市场需求升温的契机下迎来重大发展机遇，尽管基础研究薄弱，因其低毒安全和生态无污染，未来发展空间巨大。该文综述了中药材生产中植物源农药研发的发展现状，并针对现存的问题和挑战提出了策略性建议。植物源农药的研发有望成为解决中药材农残和重金属超标问题的利器，促进中药产业源头的健康发展。

[关键词] 植物源农药；中药材生产；农残；植物资源

随着中药现代化的逐步发展，中药农残和重金属超标等问题日益受到国际关注，也严重影响了中药的临床安全疗效与国际化进程。目前国内中药材生产多以技术水平有限的散户种植为主，主要采用瓜果蔬菜等化学农业模式（很多中药材同时也是农产品），使用具有3R效应（抗性resistance、再增猖獗resurgence和残留residue）的化学农药进行病虫害防治，操作极不规范，使用次数和用量均大幅超过限量标准，已成为影响药物疗效和安全性的重要因素，也成为中药国际化的最大“瓶颈”之一[1]。2013年6月，绿色和平组织在北京召开的《药中药——中药材农药污染调查报告》新闻发布会上报道了多家中药知名品牌企业的产品抽检结果，超七成含农药残留，继硫磺熏蒸、重金属超标后，中药材又遭遇了“农药残留”的尴尬[2]。但中药材产量与农药的使用量并不呈正比，农药过量使用反而会对人类健康（如急慢性中毒、呼吸系统和生殖系统疾病、致癌等）和生态环境（土壤、水源、空气污染）造成沉重压力。生态失衡[3]（如昆虫天敌和蜜蜂等授粉媒介的锐减）则进一步影响中药材的产量，形成恶性循环。以美国农业为例，从1942年到1989年，为增加产量，杀虫剂的使用量和毒性都增加了10倍以上，但是因虫害造成的产量损失所占百分比却翻了1倍[4]。我国部分中药材农药残留及非法使用近年文献报道部分结果见表1。

与传统化学农药相比，低残留可降解、低毒安全的生物农药逐渐受到重视。生物农药又称天然农药，系指非化学合成、来自天然的具有类似农药作用的化学物质或生命体，其中来源于植物的，包括植物自身、从中提取的活性成分和按活性结构合成的化合物及衍生物，称为植物源农药。近几年全球农药市场整体疲软甚至陷入“寒冬”，然而生物农药却呈现出逆势强劲增长。截止至2014年，我国已登记包括农用抗生素在内的生物农药有效成分仅占农药登记总数的16.7%，登记产品数占13.6%，环保趋严造就的行业发展机会却遭遇产品瓶颈的尴尬[20]。另一方面，2015年我国植物提取物（包括许多中药提取物）出口额达21.63亿美元，占中药出口额的57.38%，但仍以粗提物为主，科技含量低，而且存在农药残留、重金属残留等问题，被国外企业以低价竞相收购，这种依靠低成本、低价格、低附加值产品参与国际竞争是不可持续的[21]，也是对我国植物资源的极大浪费。所以，开发植物源农药用于中药材种养植过程中的病虫害防治，不仅有利于植物资源的综合利用，而且能提高我国中药产品质量，有利于中药产业的健康可持续发展，是当前中药行业发展的当务之急。

1 植物源农药分类

目前大部分的植物源农药是用于农作物的生产，专门用于中药生产的鲜有报道。由于中药材和其他农产品的生产过程中的许多相似性（如葫芦科的瓜蒌与黄瓜）甚至同质性（如稻芽和稻谷），适用于中药材生产的植物源农药可从农作物的植物源农药研究和应用中获得宝贵经验。但是中药材生产、加工及储运过程中的病虫害防治具有自身的特殊性，比如一些特殊的处理过程，不同的农残、重金属限度等，迫切要求针对性较高的专用农药产品。根据作用功能不同，中药材生产中植物源农药种类有除草剂、杀虫剂、抑菌剂、土壤改良剂和生长调节剂等。

1.1 除草剂

几乎所有的植物都能产生具有植物毒性的次生代谢产物，以此获得生长优势，但能够开发为除草剂的成分（植物毒性较强）只有极少数。而一些植物毒性较弱的次生代谢产物可以通过卤代反应变得具有应用前景，如苯甲酸衍生物百草敌[22]。现在研究较多的植物源除草剂主要是各种精油，Ismail等[23]对3种地中海植物（腓尼基桧Juniperus phoniceae，开心果树Pistacia vera，红脂乳香树P. terebinthus）的香精油进行成分分析，并以2种双子叶植物（新疆白芥Sinapis arvensis，草原车轴草Trifolium campestre）和2种单子叶植物（硬直黑麦草Lolium rigidium，加那利虉草Phalaris canariensis）杂草为对象评估其除草活性，发现这3种香精油对4种杂草种子的萌发和幼苗的生长具有很强的抑制作用，在4 mL·L-1时均能完全抑制S. arvensis和T. campestre的发芽，

这些精油能破坏杂草根膜系统的完整性，并诱导脯氨酸累积，表明林业树种的香精油对杂草种子萌发和种苗生长有重要的植物毒性效应。Vishwakarma等[24]发现细叶桉树叶精油能抑制稗草的生长并影响其生理机能：250 mg·L-1的精油能将稗草幼苗叶绿素含量减至20%，同时降低其呼吸活性至40%，其对稗草中大分子（如糖类和蛋白质）具有类似的效果。因此细叶桉树叶精油有开发成为植物源除草剂的潜力，用于中药材种植。

1.2 杀虫剂

植物源杀虫剂杀虫机制包括毒杀、拒食、忌避、拒产卵等。“苦参碱等杀虫水乳剂”经试验证实对枸杞蚜虫具有防治效果，可用于采果期枸杞害虫的防控。根结线虫是黄瓜种植过程中重要的地下病虫害之一，张莹等[25]通过田间试验发现，植物源配方组分农药不仅仅在对黄瓜根结线虫有良好的综合治理效果，而且可调控黄瓜植株的内源激素，促进黄瓜提前开花，缩短黄瓜上市时间，增加黄瓜单株产量。Ribeiro Ldo P等[26]通过研究发现含番荔素的ESAM （番荔枝科Annona mucosa种子的乙醇提取物）的杀螨活力优于3种商业化植物源杀螨剂，与化学杀螨剂螺螨酯相近。Gong等[27]研究认为喜树碱诱导细胞凋亡与Pcdp 11基因表达有关，喜树碱可通过诱导斜纹夜蛾中肠上皮细胞凋亡而展现出强烈的毒性。Singh等[28]发现每克含100 μL番茄毛状根酚类提取物的人工饲料在6 d内能杀灭53%的棉铃虫Helicoverpa armigera和40%的斜纹夜蛾Spodoptera litura，85%的残余幼虫表现出生长迟缓。另外，研究发现闹羊花毒素Ⅲ对小菜蛾Plutella xyllostella、斜纹夜蛾Spodoptera litura和东方果实蝇Bactrocera dorsalis等产卵忌避和拒食效果显著[2934]。

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