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浅论天然产物防治鱼类小瓜虫病的研究

发表时间:2024/07/07 08:58:22  来源:中国水产 2019年4期  作者:宋晨光  浏览次数:562  
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小瓜虫病是由多子小瓜虫(简称小瓜虫)寄生于淡水鱼体表和鳃上引起的危害严重的鱼类原虫病之一。然而,自特效药物(孔雀石绿和汞盐)被禁止使用以来,绝大部分化学药物通过杀死离体阶段小瓜虫达到防治目的,但在体抗虫效果有限且会对鱼体产生毒性,食品安全、环境污染等一系列问题限制了其进一步的使用。天然产物具有易降解、对非靶标生物毒性低、环境友好、资源丰富等优点,是安全无公害水产抗寄生虫药的理想来源。

近年来,天然产物用于防治小瓜虫病得到了广泛关注。研究者发现了一系列中草药提取物以及植物源化合物呈现出极强的抗小瓜虫效果,但是对环境的影响和毒性也同样需要注意。这些天然产物的抗小瓜虫效果如下所述,并且离体及在体的相关研究结果汇总在表1以及相应化合物结构展示在图1中。

Yao等(2011)通过对小果博落回叶使用三氯甲烷抽提后纯化出两种有效抗虫活性成分,分别为二氢血根碱和二氢白屈菜红碱,对离体阶段的小瓜虫有较强的抗虫活性,EC50分别为5.18mg/L和9.43mg/L;而两种化合物对于赤眼鳟的急性毒性(LC50)分别为13.3mg/L和18.2mg/L。Yi等(2012)从30种中草药筛选发现厚朴和苦豆子甲醇提取物,对小瓜虫滋养体、包囊和掠食体均有很好的效果,苦豆子甲醇提取物浓度320mg/L时,对小瓜虫包囊的致死率达到100%;而厚朴甲醇提取物效果更优,10.0mg/L的提取物4h内可100%杀死小瓜虫掠食体,20.0mg/L的提取物处理小瓜虫包囊20h后可完全阻止掠食体的产生,并且使用40.0mg/L的提取物浸泡患病金鱼1h后可将小瓜虫掠食体的繁殖数量降低约50%。

Shan等(2014)从飞龙掌血中分离得到的白屈菜红碱和茵芋碱分别在浓度为1.2mg/L和3.5mg/L时4h内能100%杀灭离体阶段的小瓜虫;在体试验表明,分别用1.8mg/L和8.0mg/L的两种化合物可显著减少寄生金鱼的小瓜虫数量;而白屈菜红碱对金鱼的急性毒性(LC50)为3.3mg/L。Zhang等(2013)对五倍子分离纯化后,得到活性化合物五没食子酰葡萄糖,在使用浓度为2.5mg/L~20.0mg/L处理6min~234min对小瓜虫掠食体有100%的杀灭作用;用1.0mg/L、2.0mg/L和5.0mg/L的五没食子酰葡萄糖能显著降低小瓜虫的感染率,且在浓度为20mg/L能够有效治疗患病的斑点叉尾鮰并阻止小瓜虫感染幼鱼;该化合物对斑点叉尾鮰的LC50值为151.3mg/L。

Ling等(2013)在进行中草药提取物抗原虫的试验中发现,补骨脂的甲醇提取物浓度为1.25mg/L时4h内对小瓜虫掠食体的致死率达100%;且5.0mg/L的提取物能100%杀死包囊前体以及88.89%的包囊;提取物成功阻止小瓜虫感染的最小浓度为1.2mg/L;使用5.0mg/L的提取物浸泡患病金鱼24h可显著降低小瓜虫的存活和繁殖。另一项研究显示,Song等(2015)从补骨脂中分离得到的补骨脂定及异补骨脂素分别进行离体及在体抗小瓜虫活性试验,发现补骨脂定是最有效的。在4h内完全杀灭掠食体的浓度为0.8mg/L;分别用0.9mg/L处理包囊前体或1.2mg/L处理包囊可以终止其繁殖;此外,2.5mg/L的补骨脂定浸泡患病金鱼5h能显著降低小瓜虫掠食体的产生数量。

白桑树的根皮用以研究其潜在的抗小瓜虫效果。Fu等(2014a)采用不同的提取方法从树皮粉末中分离活性物质,但其离体有效抗虫浓度要比提到的其它测试药物高很多。此外,在另一项研究中,Liang等(2015)从桑树根皮中得到的两种类黄酮(桑黄酮G和O)使用浓度超过2.0mg/L可以100%杀死小瓜虫掠食体并且在处理后能降低掠食体的感染力,桑黄酮G和O对草鱼的半数致死浓度分别为38.0mg/L和26.9mg/L。

图1 具有抗小瓜虫活性的植物源化合物化学结构式汇总(1)二氢血根碱 (2)二氢白屈菜红碱 (3)白屈菜红碱(4)茵芋碱 (5)五没食子酰葡萄糖 (6)补骨脂定(7)异补骨脂素 (8)桑黄酮G (9)桑黄酮O(10)纤细薯蓣皂苷 (11)盾叶新苷 (12)白薇苷-C(13)白薇苷-A (14)蔓生白薇苷C (15)姜黄素(16)大黄素 (17)厚朴酚

分离自植物闭鞘姜的纤细薯蓣皂苷和盾叶新苷展现出很好的离体及在体抗小瓜虫活性。Zheng等(2015)发现浓度分别为0.8mg/L和4.5mg/L的纤细薯蓣皂苷和盾叶新苷可以100%致死小瓜虫掠食体,而两种化合物分别在1.0mg/L和5.0mg/L时能够在处理6小时后完全杀死小瓜虫包囊前体及包囊;在体试验表明浓度分别为1.0mg/L和5.0mg/L的纤细薯蓣皂苷和盾叶新苷极大地提高了患病草鱼的存活率并能减少寄生的滋养体数量;两者的急性毒性(LC50)分别为1.64mg/L和20.7mg/L。

三种植物白薇、姜、徐长卿的乙醇提取物,分别进行抗小瓜虫掠食体、包囊前体和包囊的活性试验,并通过饲料添加用于治疗已感染的草鱼。浓度为8.0mg/L的姜提取物能100%致死小瓜虫掠食体,4.0mg/L的白薇提取物可以完全杀死小瓜虫包囊,但添加在饲料中的提取物发挥效果有限(Linetal.2016)。另一项研究表明,Fu等(2014b,2015)从白薇中分离出的白薇苷-C在较低浓度0.25mg/L约5h能100%杀死离体阶段的小瓜虫。相同的浓度用于在体感染试验,仍然有很好的保护和治疗效果。此外,在毒性试验中发现,对草鱼的半数致死浓度(LC50)为46.8mg/L,因此认为可以安全地用于防治小瓜虫病。Wen等(2017)从中药徐长卿中分离到两种抗小瓜虫活性化合物白薇苷-A和蔓生白薇苷C,两种化合物均在10.0mg/L时100%致死小瓜虫掠食体,在8.0mg/L时都能完全杀死小瓜虫包囊;用浓度为15.0mg/L的两种化合物浸泡患病金鱼10d均能显著降低寄生的滋养体数量。

Liu等(2017)报道来自姜黄的姜黄素在浓度为1.0mg/L时21.7min能100%致死小瓜虫掠食体,且在31.0min内用8.0mg/L的姜黄素可完全杀死小瓜虫包囊;而4.0mg/L的姜黄素处理16h能完全阻止包囊的繁殖;同时,患病草鱼在4.0mg/L的姜黄素中浸泡10d后被完全治愈并且该浓度可使幼鱼免遭小瓜虫感染;姜黄素对草鱼96h的LC50值为56.8mg/L。

近期,Zhou等(2018)从植物虎杖中分离到的抗小瓜虫活性化合物大黄素,用1.0mg/L的大黄素96min能杀灭所有小瓜虫掠食体;尽管在浓度等于或小于0.5mg/L无法完全致死掠食体,但预处理2h可显著降低掠食体的感染力;使用浓度为1.0mg/L和2.0mg/L的大黄素能够分别终止小瓜虫包囊前体及包囊的繁殖;在体试验中,添加0.5mg/L的大黄素浸泡10d可治愈患病草鱼并有效保护幼鱼不被感染;而其对草鱼的半数致死浓度为3.15mg/L。Song等(2018)研究发现天然化合物厚朴酚作为中草药厚朴中的主要活性成分之一,在杀灭小瓜虫上有较好的效果,由于其化学结构简单,易于人工合成和修饰改造,是进行药物开发的理想先导化合物。当厚朴酚浓度大于0.6mg/L时能导致100%的小瓜虫掠食体死亡;浓度为0.8mg/L的厚朴酚,可导致约48%的包囊前体无法发育成包囊,且不能进一步繁殖;而当厚朴酚浓度大于1.0mg/L时,所有包囊均不能繁殖出掠食体。在体试验表明,1.5mg/L的厚朴酚浸泡患病金鱼5h后可使小瓜虫繁殖力下降约40%。此外,通过形态学观察发现,厚朴酚可以直接破坏小瓜虫细胞膜的完整性,并抑制小瓜虫二分裂繁殖。

以上大部分药物对离体的小瓜虫均有较好的杀灭活性,但直接对寄生在鱼类身上的小瓜虫进行的实验探究较少。滋养体阶段的小瓜虫外面包被一层较厚的宿主保护层,对药物相对不敏感,只有离体阶段的小瓜虫对药物较敏感。天然产物对幼虫期、包囊期的小瓜虫杀灭效果明显,有效药物也较多,亟须积极开发能作用于滋养体阶段小瓜虫的药物。大多数中草药提取物抗虫活性一般,且提取工艺复杂、成本较高;而天然化合物即便拥有良好的抗虫活性,但由于产率低或化学结构复杂无法进行人工合成,从而限制了其进一步地开发和利用。同时,对天然产物药效、毒力及药理作用尚未进行细致深入的研究,大多数天然产物作用机制尚不明确。开发出一款防治小瓜虫病安全、高效、廉价的替代药物,还需要研究者们不断地努力。

表1 近年来天然产物离体及在体抗小瓜虫活性研究汇总表

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