張焱珍,潘 俊,尚 慧,楊佩文,李晚誼,李家瑞＊

1昆明理工大學生命科學與技術學院,昆明 650224;2云南省農業(yè)科學院,昆明 650205

77種植物提取物對植物病原菌的生長抑制作用

張焱珍1,2,潘 俊2,尚 慧2,楊佩文2,李晚誼2,李家瑞2＊

1昆明理工大學生命科學與技術學院,昆明 650224;2云南省農業(yè)科學院,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,采用生長速率法對 77種植物的 95%乙醇提取物在 200μg/mL下進行室內抑菌試驗。結果表明有 15種植物提取物對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種植物提取物對至少三種病原菌均有不同程度的抑制作用。紅蒜提取物對百合炭疽病菌、海南草珊瑚提取物對番茄灰霉病菌,以及龍舌蘭提取物對玉米大斑病菌的抑制率分別為 61.4%、70.7%、76.6%,與陽性對照抑制率相比效果明顯。

植物提取物;抑菌活性;生長速率法

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

植物病害是農業(yè)生產的大敵,每年農作物因遭受病害造成的減產為總產量的 12%左右[1]。目前防治植物病害的主要手段為化學農藥?；瘜W農藥因其品種多、見效快、使用方便、價格低廉等特點在農藥市場中占據主導地位,但存在著在使用中產生了環(huán)境污染、人畜中毒、農藥殘留等問題。目前,開發(fā)生物活性高、對非靶標生物安全、環(huán)境相容性好的生物農藥已成為發(fā)展的新趨勢。植物農藥來源于自然,對人、畜安全,無污染,不易引起抗藥性,在自然環(huán)境中易于降解等優(yōu)點,成為當今新型農藥創(chuàng)制研究的熱點。植物是生物活性化合物的天然寶庫,其產生的次生代謝產物超過 40萬種,其中的大多數化學物質如萜烯類、生物堿、類黃酮、多糖等均具有殺蟲或抗菌活性[2]?！吨袊卸局参铩芬粫腥肓擞卸局参?1300余種,其中許多種類具有殺蟲、殺菌作用并被作為植物源農藥利用[2]。因此,研究和開發(fā)植物抗菌活性物質,對于確保食品安全性和提高產品國際競爭力,具有十分重要的意義。近幾年來,國內外許多學者利用生長速率法等對一些植物的有機溶劑 (如丙酮、甲醇)提取物的抗菌、殺菌活性成分做了調查和研究[3-6],如從銀杏 (Ginkgo biloba)中提取出的抑菌活性成分銀泰、銀果,是我國第一個擁有自主知識產權的仿生殺菌劑[7,8]。云南省號稱“植物王國”,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,測定了 77種植物提取物對常見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道,旨在為創(chuàng)制和發(fā)展新型殺菌劑打下基礎。

1 材料與方法

1.1 植物提取物及供試菌種

77種植物名稱見表 1(由云南省農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 植物活性物質的提取

將每種植物晾干,粉碎。稱量 500 g植物粉末用 95%乙醇按 1∶1回流提取,過濾。濾液在 30℃以下用旋轉蒸發(fā)儀減壓濃縮,得浸膏,稱其質量,低溫保存?zhèn)溆谩７Q取濃縮物 100 mg溶解在 1 mL 95%乙醇中配成質量濃度為 105μg/mL的活性物質提取物。

1.2.2 植物提取物對菌絲生長的影響

采用平皿生長速率法[9-14]。測定各樣品對病原菌生長速率的抑制效果。取質量濃度為 105μg/mL的活性物質提取物 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平板為空白對照,每個樣品設 3個重復。將已活化且經直徑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)至空白對照菌落直徑達到培養(yǎng)皿的 2/3時,用十字交叉法測量菌落直徑,計算抑制率 (%),并對數據進行統(tǒng)計分析。按下式計算抑菌率:

抑制率 (%)=(對照菌落半徑-處理菌落半徑)/對照菌落半徑 ×100%

陽性對照稻瘟病菌為 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。數據分析采用 Excel 2003進行。

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

2 結果與分析

77種植物提取物中 15種有活性的植物提取物抑菌活性見表 2。從表 2可以看出它們不同程度的存在抑菌活性物質。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對至少一種菌的抑制率在 50%以上,華山姜對煙草赤星病菌抑制率為 52.9%;硬骨藤對玉米大斑病菌抑制率為 55.6%;龍舌蘭對玉米大斑病菌、稻瘟病菌、燕麥鐮刀病菌的抑制率分別達到 76.6%、64.6和57.6%,與陽性對照對玉米大斑、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;紅蒜對百合炭疽病菌的抑制率為 61.4%,活性高于陽性對照 52.1%;大花哥納香對玉米紋枯病菌、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,分別達到 70.7%、54.5%、61.6%和56.75%,且對番茄灰霉病菌和水稻惡苗病菌的抑制率均超過陽性對照 69.7%、47.8%。本文所選取的陽性對照均為農業(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種植物提取物對植物病原菌的生長抑制作用Table 2 The growth inhibitory actions of 15 plant extracts on pathogensmycelial(%)

下圖是對每一種病原菌抑制活性最強的植物提取物,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

云南地處我國西南,由于受東南季風和西南季風控制,以及青藏高原的影響,形成復雜多樣的自然地理環(huán)境,匯集了從寒帶到熱帶的 7個氣候類型,豐富的自然環(huán)境孕育了豐富的植物資源,在全國 3萬多種高等植物中云南占了 62.9%,1.7萬種。本文研究的 77種植物提取物以云南特有植物資源為主。結果表明,龍舌蘭、海南草珊瑚、大花哥納香等植物提取物對病原真菌菌絲生長抑制效果較好,最高抑制率達到 76.6%、70.7%及 100%。本試驗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,因而認為這些植物體內的有效成分具有強烈的抗菌活性,分離這些活性物質并鑒定其分子結構,有可能發(fā)現具有新型殺菌活性的先導化合物。

關于活性較好的幾種植物的化學成分文獻均有報道,李朝明、陳四保等人對大花哥納香的化學成分進行了研究,并從中分離出了一些化合物。曹聰梅等人對海南草珊瑚的化學成分進行了研究,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比較復雜的苷類化合物,大多可溶于水,經臨床及藥理證明,皂苷具有較明顯的抗炎、抗菌、止血、抗衰老和降血糖的活性,對皂苷類化學成分的研究已得到了國內外的普遍重視[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報道,本文研究了其提取物對植物病原菌的抑制,可以看出這些植物在農藥領域也有很好的應用前景,對其殺菌有效成分有待進一步研究。

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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

國家科技支撐計劃項目(2006BAE01A01-9)

＊通訊作者 E-mail:jiaruili@hotmail.com