10種植物精油對(duì)3種生姜致病腐霉的抑菌活性

胡鮮梅，曹亞棟，張悅麗，齊軍山，馬立國(guó)，張博，徐作珽，李長(zhǎng)松

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，山東 泰安 271018；

10種植物精油對(duì)3種生姜致病腐霉的抑菌活性

胡鮮梅1,2，曹亞棟2，張悅麗2，齊軍山2，馬立國(guó)2，張博2，徐作珽2，李長(zhǎng)松2

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，山東 泰安 271018；

2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/山東省植物病毒學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250100)

植物精油具有天然無(wú)毒、對(duì)人畜無(wú)害、環(huán)境友好、生物活性多樣、產(chǎn)品改良潛力大、開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)投資小等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的開(kāi)發(fā)潛力。本研究采用菌絲生長(zhǎng)速率法測(cè)定10種植物精油對(duì)3種致病腐霉的抑菌活性，，以期為生物農(nóng)藥開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。結(jié)果表明，丁香酚精油、月桂精油、肉桂精油、天竺葵精油具有良好的抑菌效果，其中丁香酚對(duì)3種供試腐霉表現(xiàn)出較高的生物活性，當(dāng)精油濃度在100 μg/mL時(shí)，丁香酚精油對(duì)3種腐霉的抑菌率均達(dá)到96%以上，且毒力最高，其EC50在42.1105～50.9698 μg/mL；月桂精油和肉桂精油、天竺葵精油的抑菌活性次之。

植物精油；致病腐霉；抑菌率

AbstractPlant essential oils have advantages of natural, non-toxixity, safety, various biological activities, great potential for product improvement and low development risk, therefore, they have good development potential. The inhibitory effects of ten plant essential oils on three species of pathogenicPythiumfrom ginger was studied in this paper to provide theoretical foundations for the development of bio-pesticides. The results showed that bay essential oil, cinnamon essential oil, geranium essential oil and eugenol oil had good antibacterial effects, especially the bay essential oil. When the essential oil concentration was 100 μg/mL, the inhibitory rates of bay essential oil to three species of pathogenicPythiumwere all over 96% with the highest toxicity, and their EC50values were 42.1105～50.9698 μg/mL. That of cinnamon essential oil, geranium essential oil and eugenol oil were next to bay essential oil.

KeywordsPlant essential oil; PathogenicPythium; Inhibitory rate

由植物病原真菌引起的病害約占植物病害的70%～80%，一種作物上可以發(fā)現(xiàn)幾種甚至幾十種真菌病害。腐霉菌是一種適應(yīng)性較強(qiáng)的真菌，可侵害多種植物的根、莖等部位。群結(jié)腐霉(PythiummyriotylumDrechsler)、刺腐霉(Pythiumspinosum)和林棲腐霉(Pythiumsylvaticum)是生姜莖基腐病的病原菌，可以引起生姜莖基腐爛，甚至可造成整株死亡[1]。近幾年，諸多科學(xué)家已經(jīng)研究了用化學(xué)農(nóng)藥和肥料防治腐霉的方法，并且取得了一定效果。但是化學(xué)農(nóng)藥和肥料是一把雙刃劍，在給農(nóng)業(yè)帶來(lái)豐產(chǎn)的同時(shí)，過(guò)量使用也會(huì)引起土壤板結(jié)、土壤肥力下降、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降、農(nóng)藥殘留和加劇環(huán)境污染等問(wèn)題[2,3]。因此，選用一種無(wú)污染、無(wú)殘留、可降解、人畜無(wú)害的環(huán)境友好型的生物制劑來(lái)替代化學(xué)農(nóng)藥和肥料勢(shì)在必行。

植物精油取自于草本植物的花、葉、根、樹(shù)皮、果實(shí)、種子、樹(shù)脂等，是以蒸餾、壓榨方式提煉出來(lái)的萃取植物特有的芳香物質(zhì)，其抑菌活性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①影響細(xì)胞膜正常的功能；②影響脂質(zhì)層穩(wěn)定，溶解胞體中的脂肪體；③影響能量代謝及還原酶系[4]。李亞茹等[5]研究了植物精油對(duì)果蔬中微生物的抑菌效果及作用機(jī)理，主要通過(guò)破壞微生物的細(xì)胞膜、細(xì)胞壁和DNA等結(jié)構(gòu)，影響基因表達(dá)、細(xì)胞呼吸和能量代謝等途徑。侯華民等[6]從香脂冷杉精油中分離得到的椴松酸甲酯(保幼酮)能干擾害蟲(chóng)的正常生理活動(dòng)，使椿象等昆蟲(chóng)的幼蟲(chóng)反復(fù)蛻皮，不能成長(zhǎng)為成蟲(chóng)，從而達(dá)到消滅害蟲(chóng)的目的。

本試驗(yàn)選取10種植物精油，初步研究其對(duì)3種植物病原腐霉菌的抑菌效果，以期為開(kāi)發(fā)防治植物病害的環(huán)境友好型農(nóng)藥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1供試精油

供試精油為薰衣草油、肉桂油、月桂油、丁香酚油、天竺葵油、薄荷酮油、桉樹(shù)油、香茅油、葡萄籽油、迷迭香油，均為單方精油，購(gòu)自上海香匯生物科技有限公司。

1.2供試病原菌

供試病原菌為群結(jié)腐霉(Pythiummyriotylum)、刺腐霉(Pythiumspinosum)和林棲腐霉(Pythiumsylvaticum),由山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所鑒定保存。

1.3抑菌活性測(cè)定

采用菌絲生長(zhǎng)速率法測(cè)定植物精油對(duì)病原真菌的抑菌活性。用丙酮溶解精油，配成體積分?jǐn)?shù)為1 mL/L的藥液，備用。在超凈工作臺(tái)上，用移液槍將藥液加入45 mL PDA培養(yǎng)基中，混勻，配成不同濃度梯度的培養(yǎng)基，倒入90 mm培養(yǎng)皿，每個(gè)濃度重復(fù)3次。選擇事先培養(yǎng)好的生長(zhǎng)均勻的病原真菌菌落沿菌絲邊緣用打孔器打直徑5 mm的菌餅。待加入藥液的培養(yǎng)基凝固后，將菌餅接種于培養(yǎng)基中心，使菌餅帶有菌絲的一面朝下。對(duì)照培養(yǎng)基不加藥液。放置于25℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)，至對(duì)照菌落長(zhǎng)至滿皿，用十字交叉法測(cè)量各處理菌落直徑，取平均值。根據(jù)下列公式計(jì)算菌絲生長(zhǎng)抑制率，并利用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)求出毒力回歸方程及EC50值。

菌絲生長(zhǎng)抑制率(%)=(對(duì)照組菌落直徑-處理組菌落直徑)/(對(duì)照組菌落直徑-5)×100

2 結(jié)果與分析

2.1 10種植物精油對(duì)病原菌的抑菌率

由表1可見(jiàn)，丁香酚精油的抑菌率最高，在濃度為100 μg/mL條件下，對(duì)3種病原真菌的抑菌率均達(dá)到96%以上，對(duì)群結(jié)腐霉、刺腐霉的抑菌率均達(dá)到100%；其次為月桂精油和肉桂精油，在濃度為250 μg/mL條件下，對(duì)3種病原真菌的抑菌率均達(dá)到100%；天竺葵油也具有較強(qiáng)的抑菌活性，在濃度為250 μg/mL條件下，對(duì)3種病原真菌的抑菌率達(dá)到92%以上。

表1 10種植物精油對(duì)3種病原真菌的抑菌率

供試精油名稱用量(μg/mL)抑菌率(%)群結(jié)腐霉刺腐霉林棲腐霉月桂油100100.0066.6747.19250100.00100.00100.00薰衣草油10019.581.25025020.006.250肉桂油100100.0048.7562.92250100.00100.00100.00天竺葵油10068.7023.7541.8825092.50100.0098.33香茅油10020.00012.5025030.0012.5020.83葡萄籽油100014.364.762502.0815.007.14迷迭香油100010.260.4825009.743.33丁香酚油100100.00100.0096.19250100.00100.00100.00桉樹(shù)油10002.563.812505.4213.337.62薄荷油10013.7518.4620.4825048.7256.5256.67

2.2 4種抑菌率較高的植物精油對(duì)3種病原菌的毒力

進(jìn)一步測(cè)定月桂油、肉桂油、丁香酚油、天竺葵油對(duì)3種病原真菌的毒力，由表2可見(jiàn)，丁香酚油對(duì)3種腐霉病原菌的抑制中濃度EC50為42.1105～50.9698 μg/mL，抑菌效果沒(méi)有明顯差異，最大毒力是最小毒力的1.21倍。月桂油、肉桂油、天竺葵油對(duì)3種病原菌的抑制中濃度有較大差異：月桂油的抑制中濃度EC50為45.4559～100.7967 μg/mL，最大毒力是最小毒力的2.22倍；肉桂油的抑制中濃度EC50為45.7474～146.4542 μg/mL,最大毒力是最小毒力的3.20倍；天竺葵油的抑制中濃度EC50為57.2159～142.6264 μg/mL,最大毒力是最小毒力的2.49倍。可知，丁香酚精油的毒力最強(qiáng)。

表2 4種植物精油對(duì)3種病原真菌的毒力

3 討論與結(jié)論

植物精油是一類重要的次生代謝物，在自然界分布很廣，由于天然無(wú)毒、環(huán)境友好的特性，使其在農(nóng)業(yè)殺菌、殺蟲(chóng)、抗病毒等方面得到了廣泛應(yīng)用。Singh(1982)[7]發(fā)現(xiàn)日本薄荷精油在200 mg/L濃度下，對(duì)長(zhǎng)蠕孢菌(Helminthosporiumoryzae)等15種真菌的抑菌作用達(dá)到100%。董巖等[8]研究表明迷迭香揮發(fā)油對(duì)金黃葡萄球菌、大腸桿菌、枯草桿菌、黑曲霉、黃曲霉和桔青霉均具有抑菌活性。王宏年[9]測(cè)試了香茅油、檸檬草油、樟油、黃樟油、天然冬青油、山蒼子油、肉桂油7種植物精油對(duì)番茄灰霉病菌、番茄早疫病菌、番茄葉霉病菌、黃瓜霜霉病菌的抑菌活性，結(jié)果表明，樟油和肉桂油對(duì)病原菌表現(xiàn)出較高的抑制效果。陳超[10]測(cè)定了肉桂、丁香和互葉白千層精油(茶樹(shù)油)對(duì)蘋果腐爛病菌、小麥赤霉病菌和番茄灰霉病菌的抑菌活性，發(fā)現(xiàn)肉桂精油對(duì)病原真菌的抑菌效果最好。李國(guó)林等[11]測(cè)定了肉桂、丁香、百里香、孜然、當(dāng)歸、花椒、蓽撥和草果精油等8種植物精油對(duì)Alternariaalternate、Trichotheciumroseum、Penicilliumexpansum、Aspergillusflavus4種真菌和Bacillussubtilis、Pseudomonasfluorescence、Staphylococcusaureus、Escherichiacoli4種腐敗細(xì)菌的體外抑菌活性，結(jié)果表明8種植物精油都具有抑菌活性,但存在差異,其中肉桂精油的效果最好,而草果精油作為一種新型抑菌劑值得進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)。Wilson等[12]通過(guò)對(duì)比49種植物精油對(duì)真菌的抑制作用，發(fā)現(xiàn)其中單萜酚類，如百里香酚、香荊芥酚、丁香酚具有較強(qiáng)的抗菌活性。劉琳娜等[13]驗(yàn)證了茶樹(shù)精油、檸檬草精油對(duì)TMV病毒具有良好的防控效果，是煙草苗期TMV病毒病預(yù)防的生態(tài)制劑。本研究結(jié)果表明，丁香酚精油、月桂精油、肉桂精油和天竺葵精油對(duì)3種致病腐霉的抑菌效果均較好，抑菌譜較廣，其中丁香酚精油在較低濃度下即可達(dá)到較好的抑菌效果，抑菌效果最好。

科學(xué)家已經(jīng)研究了精油的主要抑菌成分，如李鳳清[14]利用GC/MS聯(lián)用分析技術(shù)對(duì)16種供試植物精油進(jìn)行化學(xué)成分分析,發(fā)現(xiàn)草果精油、豆蔻、桉葉精油的主要成分是桉葉油醇(40.74%、84.23%、90.38%)；肉桂精油的主要成分是反式肉桂醛(49.26%)、肉桂醛(6.60%)；大蒜精油的主要成分是二烯丙基二硫(34.16%)、二烯丙基四硫醚(12.85%)；黑胡椒精油的主要成分是1-石竹烯(51.62%)；生姜精油的主要化學(xué)成分是姜黃素(11.47%)；小茴香精油的主要化學(xué)成分是茴香腦(85.69%)；孜然精油的主要化學(xué)成分是枯茗醛(20.80%)；薄荷精油的主要化學(xué)成分是薄荷腦(12.56%)；山蒼子精油的主要成分是檸檬醛(9.35%)；薰衣草精油的主要化學(xué)成分是2-茨醇(21.52%)；花椒精油的主要化學(xué)成分是芳樟醇(51.00%)；丁香精油的主要化學(xué)成分是丁香酚(34.19%)；八角精油的主要化學(xué)成分是茴香腦(85.36%)；牛至精油的主要化學(xué)成分是右旋香芹酮(18.59%)。朱羽堯等[15]研究了肉桂不同植物部位精油的成分，結(jié)果表明，各部位精油中的主要成分均為反式肉桂醛、鄰甲氧基肉桂醛等。

根據(jù)先前科學(xué)家對(duì)植物精油抑菌成分的分析可知，篩選出的植物精油均具有較高活性的抑菌成分，如果對(duì)其抑菌成分進(jìn)行活性追蹤并且分離純化，進(jìn)行修飾和改造，鑒定其成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)，有可能得到活性更高的、具有農(nóng)藥活性的先導(dǎo)性化合物，進(jìn)而開(kāi)發(fā)出新型的環(huán)境友好型農(nóng)藥[16]。

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InhibitoryEffectsofTenPlantEssentialOilsonThreeSpeciesofPathogenicPythiumfromGinger

Hu Xianmei1,2, Cao Yadong2, Zhang Yueli2, Qi Junshan2, Ma Liguo2, Zhang Bo2, Xu Zuoting2, Li Changsong2

(1.CollegeofPlantProtection,ShandongAgriculturalUniversity,Taian271001,China; 2.InstituteofPlantProtection,ShandongAcademyofAgriculturalSciences/KeyLaboratoryofPlantVirology,Jinan250100,China)

10.14083/j.issn.1001-4942.2017.09.025

2017-01-05

山東省農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目“蔬菜農(nóng)藥減量化控害技術(shù)研究與示范”;山東省農(nóng)機(jī)裝備研發(fā)創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目“蔬菜土傳病蟲(chóng)害臭氧水防控機(jī)的驗(yàn)證示范”

胡鮮梅(1991—)，女，碩士研究生，主要從事蔬菜病害研究。E-mail：xianmeihu @163.com

李長(zhǎng)松(1960—)，男，研究員，研究方向?yàn)橹参锿羵鞑『Ψ肿由飳W(xué)與防治。E-mail：lics1011@sina.com

S436.31

A

1001-4942(2017)09-0131-04