張焱珍,潘 俊,尚 慧,楊佩文,李晚誼,李家瑞＊

1昆明理工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,昆明 650224;2云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院,昆明 650205

77種植物提取物對(duì)植物病原菌的生長(zhǎng)抑制作用

張焱珍1,2,潘 俊2,尚 慧2,楊佩文2,李晚誼2,李家瑞2＊

1昆明理工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,昆明 650224;2云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院,昆明 650205

以稻瘟病菌 (Pyricularia grisea),水稻惡苗病菌 (Fusarium monilifor me),玉米大斑病菌 (Exserohilu mturcicum)等 12種植物病原菌為供試菌種,采用生長(zhǎng)速率法對(duì) 77種植物的 95%乙醇提取物在 200μg/mL下進(jìn)行室內(nèi)抑菌試驗(yàn)。結(jié)果表明有 15種植物提取物對(duì)植物病原菌有抑制作用,其中華山姜、硬骨藤、龍舌蘭、紅蒜、大花哥納香、海南草珊瑚對(duì)至少一種菌的抑制率在 50%以上,版納青梅、大果巴戟、華山姜等 8種植物提取物對(duì)至少三種病原菌均有不同程度的抑制作用。紅蒜提取物對(duì)百合炭疽病菌、海南草珊瑚提取物對(duì)番茄灰霉病菌,以及龍舌蘭提取物對(duì)玉米大斑病菌的抑制率分別為 61.4%、70.7%、76.6%,與陽(yáng)性對(duì)照抑制率相比效果明顯。

植物提取物;抑菌活性;生長(zhǎng)速率法

Abstract:The antifungal activities of 77 plant extractswere tested againstPyricularia grisea,Fusarium monilifor me,Exserohilu mturcicum,etc.at 200μg/mL with growth rate method.The result showed that 15 plant extracts had inhibitory effects on the mycelia growth.Among them,the extracts ofA lpinia chinensis,Pycnarrhena poilanei,Agave americana,Eleutherrine plicata,Gonioth alamusgriffithii,andSarcandra hainanensishad significant growth inhibitory effects at least on themycelia of one pathogenwith the inhibition ratio over 50%,while other 8 extracts such asVatica xishuangbannensis,Morindu cochinchinensis,andA lpinia chinensisshowed inhibitory actions against at least three pathogens.Compared with the positive control,Eleutherrine plicata,Sarcandra hainanensis,andAgave A mericanahad stronger inhibiting effects(61.4%,70.7%,and 76.6%)againstColletotrichu mliliacearum,Botrytis cinerea,andExserohilu mturcicum,respectively.

Key words:plant extracts;antifungal activities;growth rate method

植物病害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的大敵,每年農(nóng)作物因遭受病害造成的減產(chǎn)為總產(chǎn)量的 12%左右[1]。目前防治植物病害的主要手段為化學(xué)農(nóng)藥?；瘜W(xué)農(nóng)藥因其品種多、見(jiàn)效快、使用方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)在農(nóng)藥市場(chǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位,但存在著在使用中產(chǎn)生了環(huán)境污染、人畜中毒、農(nóng)藥殘留等問(wèn)題。目前,開(kāi)發(fā)生物活性高、對(duì)非靶標(biāo)生物安全、環(huán)境相容性好的生物農(nóng)藥已成為發(fā)展的新趨勢(shì)。植物農(nóng)藥來(lái)源于自然,對(duì)人、畜安全,無(wú)污染,不易引起抗藥性,在自然環(huán)境中易于降解等優(yōu)點(diǎn),成為當(dāng)今新型農(nóng)藥創(chuàng)制研究的熱點(diǎn)。植物是生物活性化合物的天然寶庫(kù),其產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物超過(guò) 40萬(wàn)種,其中的大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)如萜烯類(lèi)、生物堿、類(lèi)黃酮、多糖等均具有殺蟲(chóng)或抗菌活性[2]?！吨袊?guó)有毒植物》一書(shū)列入了有毒植物 1300余種,其中許多種類(lèi)具有殺蟲(chóng)、殺菌作用并被作為植物源農(nóng)藥利用[2]。因此,研究和開(kāi)發(fā)植物抗菌活性物質(zhì),對(duì)于確保食品安全性和提高產(chǎn)品國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,具有十分重要的意義。近幾年來(lái),國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者利用生長(zhǎng)速率法等對(duì)一些植物的有機(jī)溶劑 (如丙酮、甲醇)提取物的抗菌、殺菌活性成分做了調(diào)查和研究[3-6],如從銀杏 (Ginkgo biloba)中提取出的抑菌活性成分銀泰、銀果,是我國(guó)第一個(gè)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的仿生殺菌劑[7,8]。云南省號(hào)稱(chēng)“植物王國(guó)”,幾乎集中了從熱帶、亞熱帶至溫帶甚至寒帶的植物品種。本文所研究的植物提取物以云南特有植物資源為主,測(cè)定了 77種植物提取物對(duì)常見(jiàn)植物病原真菌的生物活性,這些提取物在抑制植物病原菌方面少有報(bào)道,旨在為創(chuàng)制和發(fā)展新型殺菌劑打下基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 植物提取物及供試菌種

77種植物名稱(chēng)見(jiàn)表 1(由云南省農(nóng)科院藥用植物研究所提供)。

供試菌種:燕麥鐮刀菌Fusariu mavenaceum,煙草赤星病菌Alternaria alternate,稻瘟病菌Pyricularia grisea,水稻惡苗病菌Fusarium monilifor me,玉米大斑病菌Exserohilu mturcicum,番茄灰霉病菌Botrytis cinerea,辣椒疫霉Phytophthora capsiciLeonian,莖腐鐮刀菌Fusarium gram inearum,百合炭疽病菌Colletotrichu mliliacearum,香蕉炭疽病菌Colletotrchum m usae,玉米紋枯病菌Rhizoctonia solani以及馬鈴薯晚疫病菌Phytophthora infestans。(由云南省農(nóng)科院植物病理室提供)。

培養(yǎng)基:PSA(馬鈴薯 200 g,蔗糖 15 g,瓊脂粉15 g,自來(lái)水 1000 mL,pH自然),燕麥培養(yǎng)基 (燕麥50 g,蔗糖 15 g,瓊脂粉 15 g,自來(lái)水 1000 mL,pH自然)。

燕麥鐮刀菌、煙草赤星病菌、稻瘟病菌、水稻惡苗病菌、玉米大斑病菌、番茄灰霉病菌,莖腐鐮刀菌、百合炭疽病菌、香蕉炭疽病菌、玉米紋枯病菌用 PSA培養(yǎng)基培養(yǎng)。馬鈴薯晚疫病菌、辣椒疫霉用燕麥培養(yǎng)基培養(yǎng)。

1.2 方法

1.2.1 植物活性物質(zhì)的提取

將每種植物晾干,粉碎。稱(chēng)量 500 g植物粉末用 95%乙醇按 1∶1回流提取,過(guò)濾。濾液在 30℃以下用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓濃縮,得浸膏,稱(chēng)其質(zhì)量,低溫保存?zhèn)溆?。稱(chēng)取濃縮物 100 mg溶解在 1 mL 95%乙醇中配成質(zhì)量濃度為 105μg/mL的活性物質(zhì)提取物。

1.2.2 植物提取物對(duì)菌絲生長(zhǎng)的影響

采用平皿生長(zhǎng)速率法[9-14]。測(cè)定各樣品對(duì)病原菌生長(zhǎng)速率的抑制效果。取質(zhì)量濃度為 105μg/mL的活性物質(zhì)提取物 200μL,混合于 100 mL、45℃的PSA培養(yǎng)基,制成含毒培養(yǎng)基平板,最終濃度為 200 μg/mL。以添加等體積的 95%乙醇 PSA平板為空白對(duì)照,每個(gè)樣品設(shè) 3個(gè)重復(fù)。將已活化且經(jīng)直徑7 mm打孔器處理的供試菌株菌餅接種到含毒 PSA平板中央,置于生化培養(yǎng)箱中,適宜溫度培養(yǎng)至空白對(duì)照菌落直徑達(dá)到培養(yǎng)皿的 2/3時(shí),用十字交叉法測(cè)量菌落直徑,計(jì)算抑制率 (%),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。按下式計(jì)算抑菌率:

抑制率 (%)=(對(duì)照菌落半徑-處理菌落半徑)/對(duì)照菌落半徑 ×100%

陽(yáng)性對(duì)照稻瘟病菌為 200 ppm 75%三環(huán)唑WP,煙草赤星病菌為 200 ppm 70%代森錳鋅原藥,辣椒疫病病菌及馬鈴薯晚疫病病菌為 200 ppm 50%安克WP,其余均為 200 ppm 75%百菌清 WP。數(shù)據(jù)分析采用 Excel 2003進(jìn)行。

表1 參試植物樣品名錄Table 1 Catalogue of plants tested

2 結(jié)果與分析

77種植物提取物中 15種有活性的植物提取物抑菌活性見(jiàn)表 2。從表 2可以看出它們不同程度的存在抑菌活性物質(zhì)。其中華山姜、硬骨藤、龍舌蘭、紅蒜、大花哥納香、海南草珊瑚在 200μg/mL對(duì)至少一種菌的抑制率在 50%以上,華山姜對(duì)煙草赤星病菌抑制率為 52.9%;硬骨藤對(duì)玉米大斑病菌抑制率為 55.6%;龍舌蘭對(duì)玉米大斑病菌、稻瘟病菌、燕麥鐮刀病菌的抑制率分別達(dá)到 76.6%、64.6和57.6%,與陽(yáng)性對(duì)照對(duì)玉米大斑、燕麥鐮刀的抑制效果 72.4%、52.1%相比,植物提取物的活性稍高;紅蒜對(duì)百合炭疽病菌的抑制率為 61.4%,活性高于陽(yáng)性對(duì)照 52.1%;大花哥納香對(duì)玉米紋枯病菌、辣椒疫病病菌、馬鈴薯晚疫病菌抑制效果分別為51.7%、69.3%和 100%;海南草珊瑚對(duì)番茄灰霉病菌、香蕉炭疽病菌、水稻惡苗病菌及馬鈴薯晚疫病菌抑制效果較好,分別達(dá)到 70.7%、54.5%、61.6%和56.75%,且對(duì)番茄灰霉病菌和水稻惡苗病菌的抑制率均超過(guò)陽(yáng)性對(duì)照 69.7%、47.8%。本文所選取的陽(yáng)性對(duì)照均為農(nóng)業(yè)中抑制上述病原菌常用殺菌劑,與植物提取物在同一濃度下,部分提取物活性較好。

在所有供試提取物中版納青梅、大果巴戟、華山姜、藍(lán)果蛇葡萄、龍舌蘭、紅蒜、大花哥納香以及海南草珊瑚提取物對(duì)至少三種病原菌有抑制作用,具有廣譜性。

表2 15種植物提取物對(duì)植物病原菌的生長(zhǎng)抑制作用Table 2 The growth inhibitory actions of 15 plant extracts on pathogensmycelial(%)

下圖是對(duì)每一種病原菌抑制活性最強(qiáng)的植物提取物,可以看出,海南草珊瑚、大花哥納香、龍舌蘭三種植物提取物活性較好,具有廣譜性,值得深入研究。

3 討論

云南地處我國(guó)西南,由于受東南季風(fēng)和西南季風(fēng)控制,以及青藏高原的影響,形成復(fù)雜多樣的自然地理環(huán)境,匯集了從寒帶到熱帶的 7個(gè)氣候類(lèi)型,豐富的自然環(huán)境孕育了豐富的植物資源,在全國(guó) 3萬(wàn)多種高等植物中云南占了 62.9%,1.7萬(wàn)種。本文研究的 77種植物提取物以云南特有植物資源為主。結(jié)果表明,龍舌蘭、海南草珊瑚、大花哥納香等植物提取物對(duì)病原真菌菌絲生長(zhǎng)抑制效果較好,最高抑制率達(dá)到 76.6%、70.7%及 100%。本試驗(yàn)中植物提取物濃度為粗提物濃度,而植物中有效的殺菌成分含量很低,因而認(rèn)為這些植物體內(nèi)的有效成分具有強(qiáng)烈的抗菌活性,分離這些活性物質(zhì)并鑒定其分子結(jié)構(gòu),有可能發(fā)現(xiàn)具有新型殺菌活性的先導(dǎo)化合物。

關(guān)于活性較好的幾種植物的化學(xué)成分文獻(xiàn)均有報(bào)道,李朝明、陳四保等人對(duì)大花哥納香的化學(xué)成分進(jìn)行了研究,并從中分離出了一些化合物。曹聰梅等人對(duì)海南草珊瑚的化學(xué)成分進(jìn)行了研究,從中分離得到棕櫚酸、花生酸、β-谷甾醇等 9種化合物[15,16]。龍舌蘭屬的化學(xué)成分研究較多。龍舌蘭是龍舌蘭科龍舌蘭屬多年生常綠植物。主要是從中分離得到多種甾體皂苷元和甾體皂苷。皂苷是存在于植物界的一類(lèi)比較復(fù)雜的苷類(lèi)化合物,大多可溶于水,經(jīng)臨床及藥理證明,皂苷具有較明顯的抗炎、抗菌、止血、抗衰老和降血糖的活性,對(duì)皂苷類(lèi)化學(xué)成分的研究已得到了國(guó)內(nèi)外的普遍重視[17,18]。目前,龍舌蘭、海南草珊瑚、大花哥納香等植物提取物在抑制植物病原菌方面還未見(jiàn)報(bào)道,本文研究了其提取物對(duì)植物病原菌的抑制,可以看出這些植物在農(nóng)藥領(lǐng)域也有很好的應(yīng)用前景,對(duì)其殺菌有效成分有待進(jìn)一步研究。

1 Vivek KB,Savita S,Sun CK.Chemical composition and antifungal activity of essential oil and various extract ofSilene a rmeriaL.B ioresTechnol,2008:8903-8908.

2 Yang YP(楊玉萍),LiAL(李艾蓮).Research advances on botanicalfungicides.Rev China Agric Sci Technol(中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)),2006,8(1):49-53.

3 DuraipandiyanV,Ignac imuthu S.Antibacterial and antifungal activity of flindersine isolated from the traditional edicinal plant,Toddalia asiatica(L.)Lam.J Ethnopha rmacol,2009:494-498.

4 Jung RL,Seung SL,Seong CP.Functional characterization of pathogen-responsive protein AtDabb1 with an antifungal activity fromA rabidopsis thaliana.B iochim B iophys Acta,2008:1918-1923.

5 Menga FY,Zuo Gy,Hao XY.Antifungal activity of the benzo[c]phenanthridine alkaloids fromChelidonium majusLinn against resistant clinical yeast isolates.J Ethnopha rmacol,2009:1-3.

6 Bianca JS,Marcos Jose SV,Adrian MP,et al.Antibacterial and antifungal activity of extracts and exudatesof theAmazonian medicinal treeHimatanthus articulatus(Vahl)Woodson(common name:sucuba).M em InstOswaldo Cruz,2009,104:659-661.

7 Meng ZL(孟昭禮),Wu XZ(吳獻(xiàn)忠),Gao QX(高慶霄).The Inhibitory effect of extract from ginkao on four kinds of plant pathogens.Acta Phytopathol Sin(植物病理學(xué)報(bào)),1995,25:357-360.

8 Meng ZL(孟昭禮 ),Luo L(羅蘭 ),Shang J(尚堅(jiān) ).A bioassay of yintai(an artificial synthetic fungicide)on ten kinds of pathogens of plant disease.J Laiyang Agric Coll(萊陽(yáng)農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)),1999,16(2):124-126.

9 Zhao Y Q(趙永強(qiáng) ),Zhang CL(張成玲 ),ZhangW(張薇 ),et al.Toxicity of four fungicides toThielaviopsis basicolain tobacco.Acta Tabac Sin(中國(guó)煙草報(bào)),2009,15(1):49-51.

10 Luo YP(駱焱平),Zheng FC(鄭服叢 ),Yang Y(楊葉).Antifungal activities of 128 southern chinese herbs against 6 pathogens.Chin J Trop Crops(熱帶作物學(xué)報(bào)),2004,25(4):106-111.

11 LiLL(李麗娜),JiMS(紀(jì)明山),Li YL(李艷麗),et al.Preliminary studies on plant pathogen inhibition using four plant extracts.Chin J Pest(農(nóng)藥),2006,1(45):61-63.

12 Deng YC(鄧業(yè)成),YangLL(楊林林),Liu XL(劉香玲),et al.Fungal inhibitory activity of 50 plant extracts againstMycosphaerella sentina.Chin J Pest(農(nóng)藥),2006.45(3):206-208.

13 Yang SY(楊 順義 ),Guo DY(郭 東艷 ),Shen HM(沈 慧敏),et al.Antifungal activityof 14 plants to phytopathogens.Plant Prot(植物保護(hù)),2006,32(3):68-71.

14 Chang HT,Cheng YH,Wu CL,et al.Antifungal activity of essential oil and its constituents fromCalocedrus macrolepisvar.fo rmosanaFlorin leaf against plant pathogenic fungi.B iores Technol,2008:6266-6270.

15 Chen SB(陳四保),Yu JG(余競(jìng)光).The chemical constituents in the stem ofGoniothala mus griffithii.Acta Bot Sin(植物學(xué)報(bào)),1999,41:330-333.

16 Li CM(李朝明 ),Liu ZL(劉正蓮),Mu Q(穆青 ),et al.Studies on chemical constituents from leaves ofGoniothalamus griffithii.Acta Bot Yunnan(云南植物研究),1997,19:321-323.

17 Zhang YH(張?jiān)?,Wang FP(王鋒鵬).Recent advances of chemical constituents ofAgavespp.plant.Nat Prod Res Dev(天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā)),2003,15:349-353.

18 Wang C(王川).Extracting technology of total saponin from Maguey.Food Fe rment Ind(食品與發(fā)酵工業(yè)),2008,34(11):191-193.

Growth Inhibitory Effects of Seventy-seven Plant Extracts on Plant Pathogen

ZHANG Yan-zhen1,2,PAN Jun2,SHANG Hui2,YANG Pei-wen2,L IWan-yi2,L IJia-rui2＊

1Faculty of L ife Science and Technology of Kun ming University of Science and Technology,Kun ming 650224;2Yunnan Acade my of Agricultural Sciences;Kun ming 650205

R482.2

A

1001-6880(2011)01-0136-06

2010-02-22 接受日期:2010-07-07

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2006BAE01A01-9)

＊通訊作者 E-mail:jiaruili@hotmail.com