黎秋紅,唐潔蘭
(廣西蒼梧縣國(guó)有天洪嶺林場(chǎng),廣西 蒼梧 543100)
木材藍(lán)變又稱(chēng)青變,藍(lán)變是松木在開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題,藍(lán)變最初發(fā)生在鋸材的表面和原木的端面,滲透到木材內(nèi)部導(dǎo)致木材易腐朽,嚴(yán)重影響木材外觀(guān),大大降低使用價(jià)值[1-3]。球殼孢科的可可球二孢(Lasiodiplodia theobromae)是引起木材藍(lán)變的主要病原菌[4]。它廣泛分布于熱帶、亞熱帶和溫帶。其寄主植物已知約500 種,廣西松木的藍(lán)變主要由可可球二孢引起,被藍(lán)變菌污染的木材變?yōu)榛宜{(lán)色或灰黑色,菌絲通過(guò)木射線(xiàn)進(jìn)入木材內(nèi)部組織的樹(shù)脂道和木射線(xiàn)內(nèi),并可穿過(guò)紋孔蔓延擴(kuò)散,原木砍伐后陸地存放1 個(gè)月,兩端頭藍(lán)變深度可達(dá)30 cm[5-6]。目前防治木材藍(lán)變的技術(shù)主要依賴(lài)于五氯酚鈉和鉻砷酸銅等化學(xué)藥劑的處理[7]。但對(duì)哺乳動(dòng)物毒性大并含有微量劇毒物質(zhì)二惡英,因此日本和歐洲許多國(guó)家已經(jīng)完全禁止使用五氯酚同系物及其鈉鹽[8-9]。隨著科技的進(jìn)步,一些生物防治方法也逐漸得到應(yīng)用,例如通過(guò)微生物間的競(jìng)爭(zhēng)、抗生和利用關(guān)系,對(duì)木制品進(jìn)行長(zhǎng)期保護(hù)時(shí),有益菌發(fā)揮“積極”競(jìng)爭(zhēng)能力,抑制有害真菌、細(xì)菌、放線(xiàn)菌等微生物生長(zhǎng),去除藍(lán)變菌[10-12]。但上述生物殺菌劑的共同缺點(diǎn)是原料來(lái)源少、提取成本高、得率低。因此開(kāi)發(fā)高得率、成本低、原料易得且廣泛的植物源防藍(lán)變藥劑成為當(dāng)務(wù)之急。該試驗(yàn)采用18 種植物的粗提物對(duì)可可球二孢的離體進(jìn)行活性研究,以期找到具有較高抑制活性的植物,為開(kāi)發(fā)新型無(wú)污染抗松木藍(lán)變天然植物源殺菌劑提供基礎(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
植物樣品采集地廣西梧州(110°18′~111°40′ E,22°37′~24°18′ N),屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),處于海洋性氣候與大陸性氣候的過(guò)渡地域。夏半年盛行暖濕的海洋氣團(tuán),冬季盛行干冷的大陸氣團(tuán)。地處低緯度地帶,太陽(yáng)輻射強(qiáng),夏長(zhǎng)冬短,無(wú)霜期長(zhǎng),年均331 d。年均氣溫21.2℃,1 月氣溫最低,平均氣溫為7.3℃,7 月最高平均氣溫34.4℃,年均降雨量1 506.9 mm?!?℃總積溫為7 738℃,≥10℃的活動(dòng)積溫為6 925.3℃,年平均相對(duì)濕度79%,春夏潮濕、秋冬干燥。年平均日照時(shí)數(shù)1 725.4 h。土壤為砂頁(yè)巖赤紅壤,土壤平均厚度80 cm 以上。林下灌木常見(jiàn)植物主要有桃金娘(Rhodomyrtus tomentosa)、野牡丹(Melastoma candidum)、漸尖毛蕨(Cyclosorus acuminata)等。
在選取分布廣泛、常見(jiàn)且具有一定抑菌表現(xiàn)的植物18種,分別是:黃荊(Vitex negundo)、柚子(Citrus grandis)、黃花夾竹桃(Thevetia peruviana)、紅花夾竹桃(Nerium indicum)、馬尾松(Pinus massoniana)、苦丁茶(Ilex kudingcha)、開(kāi)口箭(Tupistra chinensis)、苦麻(Sonchus brachyotus)、排風(fēng)藤(Solanum lyratum)、飛龍掌血(Toddalia asiatica)、羊耳菊(Inula cappa)、排錢(qián)草(Phyllodium pulchellum)、湖北海棠(Malus hupehensis)、枇杷(Eribotrya japonica)、下田菊(Adenostemma lavenia)、陰香(Cinnamomum burmannii)、苦楝(Melia azedarach)、桑黃(Phellinus igniarius)。采集植物的枝葉果皮、莖塊等材料用于進(jìn)一步抽提試驗(yàn)。
1.2.1 植物提取與培養(yǎng)基制作。將采集的植物材料晾干置于烘箱,在80℃下連續(xù)烘干48 h。取出粉碎,取50 g 加入500 mL 的三角瓶中,加入400 mL 無(wú)水酒精,在65℃的水浴鍋中連續(xù)蒸餾提取12 h,過(guò)濾回收殘?jiān)?,再次倒?00 mL 酒精提取12 h 后將濾液匯集。在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上將濾液濃縮得到初提液,在60℃烘箱中烘干得到初提物浸膏,置于4℃冰箱保存?zhèn)溆?。培養(yǎng)基的制作參照防霉劑國(guó)標(biāo)法進(jìn)行[13]。
1.2.2 菌種來(lái)源與培養(yǎng)。可可球二孢菌種由廣西大學(xué)林學(xué)院提供。在藍(lán)變的馬尾松原木上采集菌落,在馬鈴薯培養(yǎng)基上生長(zhǎng)繁殖。通過(guò)DNA 測(cè)序篩選出可可球二孢霉菌并將菌種進(jìn)行活化,保存于4℃冰箱中。
1.2.3 接菌與培養(yǎng)。稱(chēng)量一定量的提取物浸膏,溶于酒精后與已滅菌的培養(yǎng)基混合,制成相應(yīng)濃度的含藥培養(yǎng)基,冷卻12 h 之后接菌。接菌時(shí),在菌種培養(yǎng)皿上用直徑0.5 cm 的打孔器取菌落邊緣的霉菌,接至含藥培養(yǎng)皿的中心部分。已接菌的培養(yǎng)皿倒置后裝袋,放入28℃恒溫培養(yǎng)箱中連續(xù)培養(yǎng)48 h。
1.2.4 粗篩選。參照生長(zhǎng)速率法[14],量取0.5 g 植物材料浸膏,溶于1 mL 的酒精中,制成0.5 g/mL 的藥液。用移液槍吸取0.2 mL 到裝有9.8 mL 已融化PDA 培養(yǎng)基(溫度約60℃)的三角瓶中,再倒入培養(yǎng)皿中制成濃度為1 g/L 的培養(yǎng)基平板,平板凝固冷卻后用打孔器接進(jìn)大小、生長(zhǎng)一致的病原真菌菌餅(直徑為0.5 cm),每個(gè)培養(yǎng)皿接1 個(gè)菌餅,生長(zhǎng)有菌落的一面朝下,每處理3 次重復(fù),每次試驗(yàn)設(shè)置相同濃度的空白對(duì)照,以1 g/L 濃度的五氯酚鈉作為陽(yáng)性對(duì)照。
因植物提取物的作用與真菌菌落直徑大小呈相關(guān)性,因此學(xué)者們統(tǒng)計(jì)植物提取物的抑菌效果,多以菌落直徑大小來(lái)對(duì)應(yīng)比較的標(biāo)準(zhǔn),以研究植物提取物對(duì)木材藍(lán)變菌的抑制效果[13,15-17]。
接種好的培養(yǎng)皿倒置裝袋,放入28℃的恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)連續(xù)培養(yǎng)48 h 后取出,用十字交叉法測(cè)菌落的直徑,抑制率計(jì)算公式如下:
入選植物提取物的材料以病原真菌菌餅直徑的5~20倍為有效抑菌統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù),對(duì)每種植物提取物材料取相同的質(zhì)量進(jìn)行抑菌篩選試驗(yàn)。從表1 可知,18 種植物入選的份數(shù)不同,其中開(kāi)口箭、羊耳菊、湖北海棠(銀皮苷)3 種的份數(shù)最少,只有4 份,陰香入選的份數(shù)最多,有7 份材料。另外,從入選材料菌落直徑與抑菌率關(guān)系看,兩者在數(shù)值上未表現(xiàn)出正比關(guān)系。18 種植物選取的材料平均直徑也存在差別,變幅在3.74~8.50 cm 之間,粗篩選的材料平均直徑為4.82 cm,入選植物材料的平均直徑分為3 組,低于4 cm的是馬尾松和黃荊,平均直徑在4.00~6.00 cm 之間的共有16 份材料,而高于8.00 cm 直徑的僅有湖北海棠(總黃酮)。
由試驗(yàn)結(jié)果可知(表1),不同的植物提取物對(duì)可可球二孢具有不同的抑制性。在1 g/L 濃度下,飛龍掌血對(duì)可可球二孢的抑菌率達(dá)到了最高的31.11%,抑制率達(dá)到20%以上的植物有馬尾松、陰香、湖北海棠(銀皮苷)、羊耳菊、黃荊。其中比較引人注目的是馬尾松針的粗提物,松木常常容易發(fā)生藍(lán)變,但是其松針卻表現(xiàn)出了一定的抑制活性,在1 g/L 的濃度下抑制率達(dá)到了27.64%。另外湖北海棠(總黃酮)、排風(fēng)藤、苦楝的粗提物發(fā)生異常,不僅沒(méi)有抑制率,反而促進(jìn)可可球二孢的生長(zhǎng),特別是湖北海棠(總黃酮),其抑制率達(dá)到了-52.38%,對(duì)可可球二孢的生長(zhǎng)具有較大的促進(jìn)作用。除了上述的植物種類(lèi)之外,其他植物對(duì)可可球二孢具有一定的抑制效果,但是相對(duì)不明顯,只維持在20%以下,因而在下一步進(jìn)行梯度試驗(yàn)時(shí)將不采用這些植物。
用于陽(yáng)性對(duì)照的五氯酚鈉表現(xiàn)出了較強(qiáng)的抑制效果,達(dá)到了100%,說(shuō)明在相同條件下較純的化學(xué)藥劑由于組分單一,抑制成分的含量較大,因而其抑制率相對(duì)明顯;而粗提物由于組分混雜,具有抑制性的成分不明晰且含量較少,因此只有在較大的濃度下才能達(dá)到理想的抑制效果。
對(duì)18 種植物19 類(lèi)粗提物進(jìn)行了對(duì)可可球二孢的抑菌性試驗(yàn),從中選出抑制性強(qiáng)且資源豐富的植物作為防治松木藍(lán)變的植物源殺菌劑的原料。18 種入選材料的平均菌落直徑為4.82 cm,變幅為3.74~8.50 cm,存在顯著差別。18 種植物提取物的抑菌率存在顯著差別,平均抑菌率為11.64%,有15 種植物提取物的抑菌率為正值,有3 種植物提取物抑菌率為負(fù)值,分別是苦楝、排風(fēng)藤(石油醚部分)、湖北海棠(總黃酮),其中湖北海棠(總黃酮)的抑菌率最差,負(fù)值高達(dá)52.38%。有6 種植物提取物的抑菌率高于20%,分別是飛龍掌血、馬尾松、陰香、湖北海棠(銀皮苷)、羊耳菊、黃荊。其中飛龍掌血的抑菌率最高,達(dá)到31.11%。我國(guó)植物資源豐富,對(duì)植物的藥用也有悠久的歷史,植物源抑菌劑具有廣闊的發(fā)展前景。近年來(lái)國(guó)內(nèi)對(duì)植物源抑菌劑的研究有了長(zhǎng)足的發(fā)展[19]。植物源抑菌劑有污染少,對(duì)環(huán)境友好的特點(diǎn),具有廣闊的應(yīng)用空間。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),陰香、馬尾松、飛龍掌血、羊耳菊、湖北海棠和黃荊對(duì)引起藍(lán)變的主要菌種可可球二孢有較好的抑制性,再加上它們本身具有的優(yōu)勢(shì),可以作為新的藥物代替部分化學(xué)藥劑或者與化學(xué)藥劑混合使用,為防治木材藍(lán)變提供新的途徑,這幾種植物在抑制木材藍(lán)變方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)和開(kāi)發(fā)空間。