CN101258861A - 青蒿提取物作为植物生长调节与抗逆剂的用途 - Google Patents

Abstract

以中药青蒿即菊科植物黄花蒿(Artemisia annua L.)为原料，或用有机溶剂提取青蒿素后，利用在大量的残渣和浓缩母液中十分丰富的次生物质(其中也含有少量未提取完全的青蒿素)，作为植物生长调控剂与抗逆剂。这一方面不影响青蒿素提取用于医药，另一方面提高了青蒿产物的附加值，且变废为宝并有利于环境保护与绿色生产。产品生理效应广泛、安全无毒、无公害、环境友好、原料易得、成本低。

Description

青蒿提取物作为植物生长调节与抗逆剂的用途

技术领域

本发明涉及植物生长调节及抗逆性技术领域，特别是涉及青蒿提取物在农业中的新用途，具体地说是青蒿提取物在植物生长调节与抗逆中的应用。

背景技术

我国科学工作者于二十世纪70年代首次从中药青蒿即菊科植物黄花蒿(Artemisiaannua L.)中分离出青蒿素。国内外大量理化实验、药理研究和临床应用表明青蒿素是抗疟的有效成分，认为青蒿素的发现是抗疟研究史上的重大突破，并成为世界卫生组织推荐的抗疟药品(陈杨等，1998)。我国已建成大规模青蒿生产基地，开发出的系列产品成为国际抗疟市场上必不可少的治疗药物(耿飒等，2002)。

我国民间除了用青蒿叶的鲜汁治疗疟疾外，中医还用青蒿解暑热、除虚寒、健胃、止血、杀虫等，说明青蒿有广泛的药理作用，青蒿中的多种成分具有抗菌、抗虫及促进免疫等作用(肖崇厚等，1993；赵兵等，1999)。

青蒿素是植物次生代谢产物，主要从青蒿叶片中提取，茎杆部分则浪费了，即使在叶中青蒿素也不到1％，大量的其它次生物质、生理活性物质、蛋白质、糖类、叶绿素等则未能充分利用。如果将这些副产物综合利用，可望增加青蒿的产值，并有利于保护环境与可持续农业的发展。

青蒿中化学成分多样，除青蒿素外，还有青蒿酸、香豆素、东莨菪内酯、东莨菪苷、黄酮类物质，有0.3％～0.5％左右的挥发油，其中如蒿酮、异蒿酮、桉油精、丁香烯等(刘鸿鸣等，1981；汪猷等，1988；Averty等，1992；肖崇厚等，1993；Brown，1994；Bharel，1998；刘春朝等，2000)。

天然无公害生物农药与植物生长调节剂的开发研制已成为发展方向，植物源生长调节剂更是前景广阔。在人类越来越关注环境质量的今天，生物农药以每年10％-20％的速度上升，它的发展将为推动无公害农业和绿色食品的生产，为农业的可持续发展做出巨大贡献(张兴等，2002)。

青蒿素用有机溶剂提取后，在大量的残渣和浓缩母液中都有十分丰富的次生物质，如叶绿素、青蒿酸、香豆素、黄酮、豆甾醇、香甾醇、植物生理活性物质等，部分母液现用于生产浴皂、香波等，但其有效成分并未充分利用，特别是未考虑其在农业生产中的应用，而茎杆、残渣则多丢弃或燃烧，既污染环境又浪费资源。

青蒿素是植物次生代谢产物，在其代谢过程中存在着大量其它中间产物(Chan等，1997)。黄敬坚等(1990)采用幼苗水插法和顶株扦插法，在黄花蒿体内以[2-14C]-3，5-二羟基-3-甲基戊酸-δ-内酯为前体成功合成了青蒿酸。汪猷等(1988)以青蒿酸为前体用黄花蒿匀浆系进行了青蒿素及青蒿素B的生物合成。表明青蒿酸是青蒿素代谢的关键性中间体。Sangwan等(1993)用14C标记青蒿酸，也得到相似结果。Jung等(1990)认为黄花蒿中青蒿酸含量是青蒿素的8-10倍，其它次生物质含量则更多。

利用生物制剂调节植物生长、防治病虫害的方法生产绿色食品已成为当今农业生产的发展趋势。而青蒿在植物生态系统中的相生相克、防病除草等作用可能为植物生长调节剂的研制提供可行的途径。特别是在大规模生产青蒿的原料基地，大量的废弃茎杆、残渣和母液都有可能为生理活性物质提取和生长调节剂的制备提供充足的原料，为规模化综合利用创造有利条件。

在人类越来越关注环境质量的今天，生物农药以每年10％～20％的速度上升，它的发展将为推动无公害农业和绿色食品的生产，为农业的可持续发展做出巨大贡献。随着规模化青蒿生产种植基地的建立，如果能使青蒿素综合利用的产品用于生产，可增加产品价值，仅需在青蒿素生产基地、提炼中心或制药厂添加少量仪器或利用原有仪器设备就能够开工生产。如一个年产1吨青蒿素的工厂，其青蒿母液就有14余吨，青蒿残渣就达130余吨，而废弃的茎杆等就更多了，开发其在农业生产中的综合应用可为这些废弃物找到新的用途，又减少了环境污染和三废排放，其经济效益将会相当可观。

与青蒿有关的100多个专利中，大多是医药方面的，以及青蒿素提取方法或提高青蒿素含量方面，农业综合利用的很少，而且大多数是青蒿与其它植物配合利用，用于病虫害防治方面。如赵信尧等(1997)发明以霍花条，秃疮瓢、青蒿、狗尾蕨、野菊花、苦杏仁、翻白草、曼陀罗、苦参、北五加、鬼针子等为主要成分，添加骨油尸氨或动物尸氨、平平加、碳酸钾、硫酸亚铁、经混合反应、乳化制成，能防治植物黄萎病，枯萎病，能破坏害虫新陈代谢，抑制脱皮致死。房志仲(1991)选择苦参、蛇床子、雷丸、百部、使君子、鹤虱、大蒜、丁香、白芷、贯众、青蒿、大凤子等组方。经蒸煮、过滤、浓缩、调pH值、包装而成的中草药合剂。赵培洁(1995)采用医学真菌木霉和中药黄桕、青蒿、大黄与皂角有效地配比，达到防治蔬菜和果树的霜霉病目的。赵信甥等(1995)的发明由松针枝、狗尾蕨、霍花条、冬青叶、苦杏仁、铁杆蒿、苦参、节节草、野菊花，北五加、淫草藿、青蒿等中草药制成的中草药制剂，添加骨油尸氨、鸡毛或动物尸氨、萘、苯酚、硫、磷、氧化钾，经混合反应，加太古油乳化制成乳剂，对脱皮增龄害虫可以影响生理代谢，可灭绝根治。吴日章等(1995)发明主要由苦参、白花除虫菊、狼毒、苦楝、百部、雷公藤、烟草、鱼藤、青蒿、毒芹等多种中草药物原生植物的提取物构成；可广泛用于各种农作物防治病虫害，兼有杀菌、抗病等作用。贾春健等(1998)发明的原料包括过氧乙酸、乙醇、赤糖、细胞分裂素及青蒿、苟酱叶、谷精草、地肤孑、使君子、儿茶、血竭、芜夷等23种中药，主要用于蔬菜、水稻、棉花、果树、花卉和茶树作物的真菌性病害。他们的另一种发明(1998)内容同上，但剂型是液体中药杀菌剂。李金山等(2000，2003)发明涉及生物植物性杀虫剂及其制备工艺，其主要特点是由生物菌阿维菌素，植物性物质苦参碱、鱼藤、马鞭草、百部、除虫菊、青蒿、打破碗碗花及防腐剂、乳化剂、稳定剂等辅料构成。闫宝琴等(2000)发明能够高效防治植物病虫害多发病、促进植物生长发育的植物绿色护生剂由中草药、矿物质微量元素和载体组成，中草药组分为鱼腥草，苦参，陈皮，青蒿，苍术等。武长安等(2005)的杀菌剂的配方是由百步、青蒿、苦豆子、山仓子油、松针油、迷迭香油所组成。

陈华玲(2004，2005，2006)先后公开发明了花椒素或胡椒素或胡椒碱杀虫剂及其制备方法。这些杀虫剂的重量份组分为花椒素13～70(或胡椒素13～70、或胡椒碱0～70)、青蒿素0～6、香樟醇0～17、增效剂0.1～3、稳定剂3～11、表面活性剂11～16、防腐剂0.4～7、有机溶剂13～60、pH调节剂0.08～0.3；将花椒树(或胡椒树)的果实和/或叶粉碎、浸泡，采用有机溶剂萃取法或其它现有的萃取法获得；杀虫剂对小麦、水稻、果树、蔬菜、花卉、林木中的多种害虫有明显的杀灭和防治效果。

毛焕旭(2004)的发明特征是以青蒿植物为主要原料制备而成的农药，含青蒿植物提取物68％～98％、展着剂1.6％～31.6％和余量防腐剂；其制备方法主要是将青蒿全草鲜品或干品经浸泡后打浆、榨汁、过滤静置、浓缩得青蒿提取液或青蒿提取粉剂，用于广谱的杀虫、杀菌。

综上所述，有关青蒿的应用，除了提取青蒿作为医药外，主要是与其它中药配合制成各种防病杀虫剂使用。到目前为止，尚未见有关将青蒿特别是提取青蒿之后的副产物用作植物生长调节剂或抗逆剂的研究报道。

发明内容

本发明是以中药青蒿即菊科植物黄花蒿(Artemisia annua L.)为原料，或用有机溶剂提取青蒿素后，利用在大量的残渣和浓缩母液中十分丰富的次生物质(其中也含有少量未提取完全的青蒿素)开发植物生长调控剂与抗逆剂，这一方面不影响青蒿素提取用于医药，另一方面提高了青蒿产物的附加值，且变废为宝并有利于环境保护与绿色生产。

本发明的目的在于，提供一种含有多种活性成分的青蒿提取物，或青蒿素生产过程的副产物(滤出浓缩液、残渣、茎杆等)，在调控作物生长、提高作物抗逆性方面的新用途，同时变废为宝并有利于环境保护。

本发明提供的青蒿提取物，或青蒿素生产过程的副产物的用途为：

青蒿提取物或青蒿素生产过程的副产物作为植物生长调节剂的应用。

青蒿提取物或青蒿素生产过程的副产物作为植物抗逆剂的应用。

青蒿素生产过程的副产物主要有：

1、滤出浓缩液。青蒿叶用有机物提取青蒿素，将提取液过柱，冲洗液进一步浓缩、过滤等得青蒿素；滤出液浓缩得浓缩物。提取青蒿素后，在浓缩物中还有少量的青蒿素及十分丰富的次生物质，如叶绿素、绿原酸、青蒿酸、香豆素、黄酮、豆甾醇、香甾醇及其它植物生理活性物质等。

2、有机物提取青蒿素后的残渣。青蒿素用有机溶剂提取后，在大量的残渣中还有微量的青蒿素和许多次生物质，如叶绿素、绿原酸、青蒿酸、香豆素、黄酮、豆甾醇、香甾醇及其它植物生理活性物质等。

3.青蒿茎杆。青蒿叶用于提取青蒿素，余下的茎杆可以用有机物提取有效成分。青蒿茎杆用有机物提取，提取液中有青蒿素、叶绿素、绿原酸、青蒿酸、香豆素、黄酮、豆甾醇、香甾醇及其它植物生理活性物质等。

本发明所述的青蒿提取物，或青蒿素生产过程的副产物是指含有青蒿素、叶绿素、绿原酸、青蒿酸、香豆素、黄酮、豆甾醇、香甾醇及其它植物生理活性物质的药物组合物。可用下述方法得到：

青蒿素生产过程的副产物用于植物生长调节及提高抗逆性，可从以下环节获得：叶片滤出液浓缩得到的浓缩物可稀释后直接应用；提取青蒿素后的残渣，或不用的茎杆，可采用乙醇加热连续回流提取法，取残渣或粉碎后的茎杆，按W∶V＝1∶5～7的比例加入乙醇，用索氏提取仪回流提取，合并抽提液，用旋转蒸发仪浓缩，溶剂可回收重复利用；青蒿提取物获得方法如上，与提取青蒿素后的残渣、茎杆提取方法相同。

本发明的青蒿提取物或青蒿素生产副产物及其提取物在应用时根据需要进行稀释，可用于作物浸种，拌种，根灌，涂抹，喷施等；如果作涂抹与喷施，使用时可加乳化剂以增强效果。乳化剂如吐温、十二烷基磺酸钠是常用的试剂；在应用于调控作物生长时可与多种植物生长调节剂和农药混合使用，以增强其效果。

通过大量实验研究表明，本发明具有以下优点：

1、生理效应广泛。充分利用了青蒿体内多种活性有效成分的协同增效作用，弥补了通常的化学制剂成分单一的缺陷，可调节作物生长和促进干物质积累，提高根系活力与叶绿素含量高，增强光合速率，同时提高植物抗逆性。

2、安全无毒。我国民间长期利用青蒿作中草药，现代生产上大量用青蒿提取青蒿素作医药，也有部分母液用于生产浴皂、香波等，正确应用对人畜安全无害，符合生物源农药开发方向，对于发展有机农业和绿色农业意义重大。

3、无公害、环境友好。青蒿素用有机溶剂提取后，在大量的残渣和浓缩母液中的有效成分以前未充分利用，特别是未考虑其在农业生产中的应用，而茎杆、残渣则多丢弃或燃烧，既污染环境又浪费资源。将其用于调控作物生长，提高了青蒿产物的附加值，变废为宝并有利于环境保护与绿色生产。

4、综合利用、原料易得、成本低。仅需在青蒿素生产基地、提炼中心或制药厂添加少量仪器或利用原有仪器设备就能够开工生产。开发其在农业生产中的综合应用可为这些废弃物找到新的用途，又减少了环境污染和三废排放，用生物农药取代化学农药，其原料易得、成本低廉、经济效益可观。

具体实施方式

实施例1：

制取青蒿素后的残渣或青蒿茎杆，用前述方法提取获得的浓缩液，稀释至不同浓度。选取均匀一致的玉米种子，消毒清洗后用不同浓度青蒿素提取液浸泡、催芽、播种，以清水试验作对照。适当浓度的青蒿素提取液浸种处理，对种子生长率和活力提高有重要作用，其中以10^-2～10^-4ml/L与对照相比均达到显著水平。该处理还促进玉米幼苗的粗壮和干物质积累，根系发达，根系活力提高，淀粉酶活性增强，光合速率增加，这对于植株迅速从异养向自养转化，通过光合作用积累有机物有极大帮助。表明青蒿素提取液处理后，植株对矿质元素的吸收能力以及对养分的分解调运能力增强。如果浓度过高，则不利于种子活力提高，反而会抑制生长。

表1青蒿提取液对玉米幼苗生长的影响

实施例2：

青蒿素提取滤出浓缩液稀释至不同浓度。选取均匀一致的玉米种子，消毒清洗后用不同浓度青蒿素提取液浸泡1天，以清水浸泡试验作对照。昼夜温度30/20℃培养幼苗备用。试验采取PEG(聚乙二醇)浓度(W/V)15％(-0.4MPa)形成干旱胁迫，将幼苗转移到干旱胁迫下，继续培养。适当浓度的青蒿素提取液浸种处理，对生长率和活力提高有重要作用。其中以10^-3ml/L与对照相比多项指标到显著水平。如果在此基础上加入浓度为0.5μg.L^-1的细胞分裂素类物质KT-30，比单纯用青蒿素提取滤出浓缩液效果更好。该处理还促进玉米幼苗的粗壮和干物质积累，根系发达，根系活力增加。表明青蒿素提取滤出浓缩液处理后，植株对矿质元素的吸收以及对养分的分解调运能力增强，从而提高了植物的抗旱性。

表2青蒿提取液对玉米干旱胁迫下叶绿素含量、根系活力和可溶性蛋白含量的影响

实施例3：

青蒿素提取滤出浓缩液稀释至不同浓度，喷施玉米幼苗，对照仅喷同等量的清水。试验采取PEG(聚乙二醇)浓度(W/V)15％(-0.4MPa)形成干旱胁迫，将二叶至三叶的玉米幼苗转移到干旱胁迫条件下继续培养。经过适当浓度青蒿素提取液处理后，可调控玉米幼苗生长，不仅植株生长健壮，而且叶色浓、叶绿素含量高，光合速率增加，同时植株可溶性糖和蛋白质含量也明显提高，其中以10^-2ml/L浓度液最为有效。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性比对照显著提高，丙二醛(MDA)含量则下降，新陈代谢旺盛，提高作物的抗氧化能力。如果在此基础上加入浓度为0.1μg.L^-1的6-苄基腺嘌呤(6-BA)，比单纯用青蒿素提取浓缩液效果更好。

表3青蒿提取液对干旱胁迫下玉米SOD、POD酶活性和MDA含量的影响

实施例4：

小白菜和生菜试验采用盆栽试验。青蒿素提取滤出浓缩液或青蒿茎杆有机物提取液，稀释后隔天喷施幼苗，对照仅喷同等量的清水。1月后取其可食用部分剪碎混合取样。适当浓度青蒿素提取液处理后，可调控幼苗生长，不仅植株生长健壮，而且叶色浓、叶绿素含量高，光合速率增加，同时植株氨基酸、Vc、可溶性糖和蛋白质含量也明显提高，产量增加。其中以10^-2～10^-4ml/L浓度液最为有效。

表4青蒿提取液对小白菜的影响

表5青蒿提取液对生菜的影响

实施例5：

青蒿提取物，处理干旱胁迫的小白菜幼苗。青蒿提取物不同浓度喷施小白菜幼苗，对照仅喷同等量的清水。试验采取PEG(聚乙二醇)浓度(W/V)15％(-0.4MPa)形成干旱胁迫，将小白菜转移到干旱胁迫条件下继续培养。青蒿提取液可促进幼苗生长，比对照植株生长健壮，根系发达，叶绿素含量高，提高对干旱胁迫的抗性。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性比对照显著提高。SOD、CAT和POD是植物重要的膜保护酶，可清除组织中的自由基，增强植物的抗逆性。如果在此基础上加入浓度为0.1μg.L^-1的6-苄基腺嘌呤(6-BA)，比单纯用青蒿提取物效果更好。

表6青蒿提取物对干旱胁迫下小白菜SOD、POD和CAT酶活性的影响

实施例6：

制取青蒿素后的残渣或青蒿茎杆，用前述方法提取获得的浓缩液，稀释至不同浓度，喷施生菜的幼苗，对照仅喷同等量的清水。试验采取PEG(聚乙二醇)浓度(W/V)15％(-0.4MPa)形成干旱胁迫，将生菜转移到干旱胁迫条件下继续培养。青蒿提取液可促进幼苗生长，比对照植株生长健壮，叶色浓绿，光合速率增加，提高对干旱胁迫的抗性。脯氨酸、可溶性糖与蛋白质含量比对照显著提高，新陈代谢旺盛，提高作物的抗氧化能力。

表7青蒿提取液对干旱胁迫下生菜幼苗生长的影响

Claims (2)

1、青蒿提取物或青蒿素生产过程的副产物作为植物生长调节剂的应用，青蒿提取物或青蒿素生产过程的副产物是指含有青蒿素、叶绿素、绿原酸、青蒿酸、香豆素、黄酮、豆甾醇、香甾醇及其它植物生理活性物质的药物组合物，可用下述方法得到：

青蒿素生产过程的副产物用于植物生长调节及提高抗逆性，可从以下环节获得：叶片滤出液浓缩得到的浓缩物可稀释后直接应用；提取青蒿素后的残渣，或不用的茎杆，可采用乙醇加热连续回流提取法，取残渣或粉碎后的茎杆，按W∶V＝1∶5～7的比例加入乙醇，用索氏提取仪回流提取，合并抽提液，用旋转蒸发仪浓缩，溶剂可回收重复利用；青蒿提取物获得方法如上，与提取青蒿素后的残渣、茎杆提取方法相同。

2、青蒿提取物或青蒿素生产过程的副产物作为植物抗逆剂的应用，青蒿提取物或青蒿素生产过程的副产物是指含有青蒿素、叶绿素、绿原酸、青蒿酸、香豆素、黄酮、豆甾醇、香甾醇及其它植物生理活性物质的药物组合物，可用下述方法得到：

青蒿素生产过程的副产物用于植物生长调节及提高抗逆性，可从以下环节获得：叶片滤出液浓缩得到的浓缩物可稀释后直接应用；提取青蒿素后的残渣，或不用的茎杆，可采用乙醇加热连续回流提取法，取残渣或粉碎后的茎杆，按W∶V＝1∶5～7的比例加入乙醇，用索氏提取仪回流提取，合并抽提液，用旋转蒸发仪浓缩，溶剂可回收重复利用；青蒿提取物获得方法如上，与提取青蒿素后的残渣、茎杆提取方法相同。