辣根素是指从辣根等十字花科植物中提取出来的一类次生代谢产物,在化学结构上都含有-N=C=S活性基团,在常温下可以挥发的、外观似油状的液体。辣根素的主要成分为异硫氰酸酯类化合物(isothiocyanates,简称ITCs),其中含量较高的为烯丙基异硫氰酸酯(allyl isothiocyanate,简称AITC)。由于辣根素生物活性广谱,引起了诸多学者的广泛关注,本文就国内外有关辣根素的生物活性研究报道进行归纳和总结。

辣根素对仓储害虫的生物活性研究

　　仓储害虫长期生活在储藏物环境之中，由于种群的高密度繁衍对仓储环境表现出很强适应性，形成了独特的生物学特性。主要表现为个体小，能耐高温、低温，耐饥饿、抗干燥，食性杂，分布广，严重为害仓储物。由于仓储害虫种群繁殖的速度快，密度大，对仓储物造成的经济损失往往十分惊人，据美国农业部估计，20世纪60年代美国在农产品储藏和加工过程中，因害虫造成的损失约23亿美元。至今，全世界已定名的仓储害虫有533种，中国有仓储害虫 383 种，其中分布广、为害大的主要是玉米象、谷盗类、 谷蠹、豆象类、麦蛾、印度谷螟等。近50年来，仓储害虫防治应用最为广泛的是溴甲烷和磷化氢，而溴甲烷在发展中国家于2015年以前必须全面禁止使用，与此同时仓储害虫对磷化氢的广泛抗性使得人们对新熏蒸剂的需求日益强烈。植物源熏蒸剂辣根素正是在这种背景下从植物中筛选并分离提纯出的植物性物质。辣根素化合物对害虫的熏蒸、趋避、引诱活性之间存在剂量关系，大部分辣根素化合物在0.1gmL1以上对害虫表现出很强的熏蒸活性，而极少部分辣根素化合物在浓度为0.01gmL1以下表现出一定的引诱活性，而部分异硫氰酸酯类化合物在浓度为0.01~0.1gmL1范围内对部分仓储害虫呈现出既没有趋避也没有引诱活性。研究表明，辣根素原油(95% AITC)对玉米象、谷蠹、赤拟谷盗和书虱均有较好的熏蒸生物活性，且比常规的熏蒸剂磷化铝的处理剂量要低。在此基础上，利用辣根素油剂(20% AITC)在集装箱和大型国有粮库的空仓和实仓中进行了熏蒸处理。结果表明，当AITC的浓度为5~10gm3 时，能有效处理空仓中的有害生物；当AITC的浓度为30~50gm3时，能将实仓为一般虫粮的仓储降低至基本无虫粮的水平，并且AITC在粮食中的残留量随 粮食贮藏堆积的高度不同而有所差异。上述研究结果充分表明，辣根素是具有开发前景的植物源熏蒸剂物质。

辣根素对病原微生物的生物活性研究

　　在最近的十几年里，研究人员对十字花科植物的次生代谢产物ITCs的杀菌谱进行了广泛的研究。研究表明，山嵛菜的有效成分ITCs在浓度为0.128 gmL1时，对痢疾杆菌有显著性的抑制作用。将甘蓝和芥末的植物组织深翻至小麦田的方法用来控制小麦真菌全蚀病，其试验结果表明，小麦全蚀病能够被甘蓝(主要降解产物为甲基异硫氰酸酯)和芥末(主要降解产物为苯乙基异硫氰酸酯)有效抑制。在室温条件下，辣根素(主要活性成分为ITCs)具有很强的抑菌活性，当辣根素的浓度为200ngL1时，即可完全抑制黄霉菌、青霉菌、灰葡萄孢霉的菌丝生长，并能杀死霉菌孢子；当辣根素的浓度为300ngL1时，即可完全抑制莴苣中的假单孢菌。ITCs对多数植物土传病原菌也有较好的抑制效果。通过对病原菌抑菌试验证实，ITCs可以有效地抑制黑胫病豌豆根腐病、油菜茎基溃疡病菌、小麦根腐病、畸雌腐霉和立枯丝核菌等土传病原菌的菌丝的生长，灰霉菌和内生菌根菌抑制寄生霜霉等病原菌的孢子萌发。ITCs不仅对土传病原菌有抑制作用，对于水果储存期易感染的病原菌也有抑制效果。对储存期梨的病原菌进行了熏蒸，发现 ITCs对青霉、匍枝根霉和梨形毛霉都有较好的防治效果。辣根素对微生物种群良好的生物活性，不仅可以在许多包装的食品中用作食品添加剂，还可以将其用作环境灭菌的消毒剂，同时还可以将其用作贮藏品的防腐保鲜剂，而与之相对应的辣根素缓释剂剂 型的配套研究将对辣根素在杀菌方面的综合开发与利用具有十分重要的作用。

辣根素对线虫的生物活性研究

　　辣根素对线虫也表现出较好的熏蒸活性，不同的ITCs对爪哇根结线虫、根结线虫、胞囊线虫和奇氏根结线虫等都有较高的生物活性。在田间小区试验中，供试的大部分辣根素化合物均对根结线虫表现出了良好的防治效果，但辣根素化合物对不同种类线虫的防治效果具有一定的差异。研究芸薹属植物不同部位对短体线虫的防效，其结果显示，该属植物的根部对短体线虫的防治效果并不明显，但其叶片对短体线虫的防治效果可以达到56.2%~95.2%。而利用芥末油籽饼与呋喃丹混合能够很好地防治番茄根中感染的根结线虫，其芥末油籽饼中的有效成分也为异硫氰酸酯类化合物。研究人员系统测试了15种ITCs对黄瓜根结线虫的生物活性，其中有6种ITCs对黄瓜根结线虫表现出了强烈的熏蒸活性，以AITC和丙烯酰基ITC最为优异，在田间条件下，两者在使用量为1.0kgha1时，均能有效控制黄瓜根结线虫。由于根结线虫常年寄生在土壤和植物根系组织，一般的药剂很难直接作用于根结线虫，根结线虫的防治也一直是困扰研究人员和农业生产的难题，根结线虫也因此有“植物癌症”之称。辣根素中的部分化合物对根结线虫在田间应用中表现出较高的防效，这为辣根素作为土壤熏蒸剂的开发奠定了基础。但在田间的实际应用过程中，由于辣根素具有很强的刺激性，无论是灌根，喷雾还是滴灌，操作者都不方便使用，并且不同的施用方法其有效剂量的控制也比较困难。因此，辣根素土壤熏蒸剂的剂型、施用剂量及其在土壤中的持效期都是辣根素土壤熏蒸亟待解决的关键和核心问题。