77种植物提取物对植物病原菌的生长抑制作用

张焱珍,潘 俊,尚 慧,杨佩文,李晚谊,李家瑞＊

1昆明理工大学生命科学与技术学院,昆明 650224;2云南省农业科学院,昆明 650205

77种植物提取物对植物病原菌的生长抑制作用

张焱珍1,2,潘 俊2,尚 慧2,杨佩文2,李晚谊2,李家瑞2＊

1昆明理工大学生命科学与技术学院,昆明 650224;2云南省农业科学院,昆明 650205

以稻瘟病菌 (Pyricularia grisea),水稻恶苗病菌 (Fusarium monilifor me),玉米大斑病菌 (Exserohilu mturcicum)等 12种植物病原菌为供试菌种,采用生长速率法对 77种植物的 95%乙醇提取物在 200μg/mL下进行室内抑菌试验。结果表明有 15种植物提取物对植物病原菌有抑制作用,其中华山姜、硬骨藤、龙舌兰、红蒜、大花哥纳香、海南草珊瑚对至少一种菌的抑制率在 50%以上,版纳青梅、大果巴戟、华山姜等 8种植物提取物对至少三种病原菌均有不同程度的抑制作用。红蒜提取物对百合炭疽病菌、海南草珊瑚提取物对番茄灰霉病菌,以及龙舌兰提取物对玉米大斑病菌的抑制率分别为 61.4%、70.7%、76.6%,与阳性对照抑制率相比效果明显。

植物提取物;抑菌活性;生长速率法

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

植物病害是农业生产的大敌,每年农作物因遭受病害造成的减产为总产量的 12%左右[1]。目前防治植物病害的主要手段为化学农药。化学农药因其品种多、见效快、使用方便、价格低廉等特点在农药市场中占据主导地位,但存在着在使用中产生了环境污染、人畜中毒、农药残留等问题。目前,开发生物活性高、对非靶标生物安全、环境相容性好的生物农药已成为发展的新趋势。植物农药来源于自然,对人、畜安全,无污染,不易引起抗药性,在自然环境中易于降解等优点,成为当今新型农药创制研究的热点。植物是生物活性化合物的天然宝库,其产生的次生代谢产物超过 40万种,其中的大多数化学物质如萜烯类、生物碱、类黄酮、多糖等均具有杀虫或抗菌活性[2]。《中国有毒植物》一书列入了有毒植物 1300余种,其中许多种类具有杀虫、杀菌作用并被作为植物源农药利用[2]。因此,研究和开发植物抗菌活性物质,对于确保食品安全性和提高产品国际竞争力,具有十分重要的意义。近几年来,国内外许多学者利用生长速率法等对一些植物的有机溶剂 (如丙酮、甲醇)提取物的抗菌、杀菌活性成分做了调查和研究[3-6],如从银杏 (Ginkgo biloba)中提取出的抑菌活性成分银泰、银果,是我国第一个拥有自主知识产权的仿生杀菌剂[7,8]。云南省号称“植物王国”,几乎集中了从热带、亚热带至温带甚至寒带的植物品种。本文所研究的植物提取物以云南特有植物资源为主,测定了 77种植物提取物对常见植物病原真菌的生物活性,这些提取物在抑制植物病原菌方面少有报道,旨在为创制和发展新型杀菌剂打下基础。

1 材料与方法

1.1 植物提取物及供试菌种

77种植物名称见表 1(由云南省农科院药用植物研究所提供)。

供试菌种:燕麦镰刀菌Fusariu mavenaceum,烟草赤星病菌Alternaria alternate,稻瘟病菌Pyricularia grisea,水稻恶苗病菌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,茎腐镰刀菌Fusarium gram inearum,百合炭疽病菌Colletotrichu mliliacearum,香蕉炭疽病菌Colletotrchum m usae,玉米纹枯病菌Rhizoctonia solani以及马铃薯晚疫病菌Phytophthora infestans。(由云南省农科院植物病理室提供)。

培养基:PSA(马铃薯 200 g,蔗糖 15 g,琼脂粉15 g,自来水 1000 mL,pH自然),燕麦培养基 (燕麦50 g,蔗糖 15 g,琼脂粉 15 g,自来水 1000 mL,pH自然)。

燕麦镰刀菌、烟草赤星病菌、稻瘟病菌、水稻恶苗病菌、玉米大斑病菌、番茄灰霉病菌,茎腐镰刀菌、百合炭疽病菌、香蕉炭疽病菌、玉米纹枯病菌用 PSA培养基培养。马铃薯晚疫病菌、辣椒疫霉用燕麦培养基培养。

1.2 方法

1.2.1 植物活性物质的提取

将每种植物晾干,粉碎。称量 500 g植物粉末用 95%乙醇按 1∶1回流提取,过滤。滤液在 30℃以下用旋转蒸发仪减压浓缩,得浸膏,称其质量,低温保存备用。称取浓缩物 100 mg溶解在 1 mL 95%乙醇中配成质量浓度为 105μg/mL的活性物质提取物。

1.2.2 植物提取物对菌丝生长的影响

采用平皿生长速率法[9-14]。测定各样品对病原菌生长速率的抑制效果。取质量浓度为 105μg/mL的活性物质提取物 200μL,混合于 100 mL、45℃的PSA培养基,制成含毒培养基平板,最终浓度为 200 μg/mL。以添加等体积的 95%乙醇 PSA平板为空白对照,每个样品设 3个重复。将已活化且经直径7 mm打孔器处理的供试菌株菌饼接种到含毒 PSA平板中央,置于生化培养箱中,适宜温度培养至空白对照菌落直径达到培养皿的 2/3时,用十字交叉法测量菌落直径,计算抑制率 (%),并对数据进行统计分析。按下式计算抑菌率:

抑制率 (%)=(对照菌落半径-处理菌落半径)/对照菌落半径 ×100%

阳性对照稻瘟病菌为 200 ppm 75%三环唑WP,烟草赤星病菌为 200 ppm 70%代森锰锌原药,辣椒疫病病菌及马铃薯晚疫病病菌为 200 ppm 50%安克WP,其余均为 200 ppm 75%百菌清 WP。数据分析采用 Excel 2003进行。

表1 参试植物样品名录Table 1 Catalogue of plants tested

2 结果与分析

77种植物提取物中 15种有活性的植物提取物抑菌活性见表 2。从表 2可以看出它们不同程度的存在抑菌活性物质。其中华山姜、硬骨藤、龙舌兰、红蒜、大花哥纳香、海南草珊瑚在 200μg/mL对至少一种菌的抑制率在 50%以上,华山姜对烟草赤星病菌抑制率为 52.9%;硬骨藤对玉米大斑病菌抑制率为 55.6%;龙舌兰对玉米大斑病菌、稻瘟病菌、燕麦镰刀病菌的抑制率分别达到 76.6%、64.6和57.6%,与阳性对照对玉米大斑、燕麦镰刀的抑制效果 72.4%、52.1%相比,植物提取物的活性稍高;红蒜对百合炭疽病菌的抑制率为 61.4%,活性高于阳性对照 52.1%;大花哥纳香对玉米纹枯病菌、辣椒疫病病菌、马铃薯晚疫病菌抑制效果分别为51.7%、69.3%和 100%;海南草珊瑚对番茄灰霉病菌、香蕉炭疽病菌、水稻恶苗病菌及马铃薯晚疫病菌抑制效果较好,分别达到 70.7%、54.5%、61.6%和56.75%,且对番茄灰霉病菌和水稻恶苗病菌的抑制率均超过阳性对照 69.7%、47.8%。本文所选取的阳性对照均为农业中抑制上述病原菌常用杀菌剂,与植物提取物在同一浓度下,部分提取物活性较好。

在所有供试提取物中版纳青梅、大果巴戟、华山姜、蓝果蛇葡萄、龙舌兰、红蒜、大花哥纳香以及海南草珊瑚提取物对至少三种病原菌有抑制作用,具有广谱性。

表2 15种植物提取物对植物病原菌的生长抑制作用Table 2 The growth inhibitory actions of 15 plant extracts on pathogensmycelial(%)

下图是对每一种病原菌抑制活性最强的植物提取物,可以看出,海南草珊瑚、大花哥纳香、龙舌兰三种植物提取物活性较好,具有广谱性,值得深入研究。

3 讨论

云南地处我国西南,由于受东南季风和西南季风控制,以及青藏高原的影响,形成复杂多样的自然地理环境,汇集了从寒带到热带的 7个气候类型,丰富的自然环境孕育了丰富的植物资源,在全国 3万多种高等植物中云南占了 62.9%,1.7万种。本文研究的 77种植物提取物以云南特有植物资源为主。结果表明,龙舌兰、海南草珊瑚、大花哥纳香等植物提取物对病原真菌菌丝生长抑制效果较好,最高抑制率达到 76.6%、70.7%及 100%。本试验中植物提取物浓度为粗提物浓度,而植物中有效的杀菌成分含量很低,因而认为这些植物体内的有效成分具有强烈的抗菌活性,分离这些活性物质并鉴定其分子结构,有可能发现具有新型杀菌活性的先导化合物。

关于活性较好的几种植物的化学成分文献均有报道,李朝明、陈四保等人对大花哥纳香的化学成分进行了研究,并从中分离出了一些化合物。曹聪梅等人对海南草珊瑚的化学成分进行了研究,从中分离得到棕榈酸、花生酸、β-谷甾醇等 9种化合物[15,16]。龙舌兰属的化学成分研究较多。龙舌兰是龙舌兰科龙舌兰属多年生常绿植物。主要是从中分离得到多种甾体皂苷元和甾体皂苷。皂苷是存在于植物界的一类比较复杂的苷类化合物,大多可溶于水,经临床及药理证明,皂苷具有较明显的抗炎、抗菌、止血、抗衰老和降血糖的活性,对皂苷类化学成分的研究已得到了国内外的普遍重视[17,18]。目前,龙舌兰、海南草珊瑚、大花哥纳香等植物提取物在抑制植物病原菌方面还未见报道,本文研究了其提取物对植物病原菌的抑制,可以看出这些植物在农药领域也有很好的应用前景,对其杀菌有效成分有待进一步研究。

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(杨玉萍),LiAL(李艾莲).Research advances on botanicalfungicides.Rev China Agric Sci Technol(中国农业科技导报),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(孟昭礼),Wu XZ(吴献忠),Gao QX(高庆霄).The Inhibitory effect of extract from ginkao on four kinds of plant pathogens.Acta Phytopathol Sin(植物病理学报),1995,25:357-360.

8 Meng ZL(孟昭礼 ),Luo L(罗兰 ),Shang J(尚坚 ).A bioassay of yintai(an artificial synthetic fungicide)on ten kinds of pathogens of plant disease.J Laiyang Agric Coll(莱阳农学院学报),1999,16(2):124-126.

9 Zhao Y Q(赵永强 ),Zhang CL(张成玲 ),ZhangW(张薇 ),et al.Toxicity of four fungicides toThielaviopsis basicolain tobacco.Acta Tabac Sin(中国烟草报),2009,15(1):49-51.

10 Luo YP(骆焱平),Zheng FC(郑服丛 ),Yang Y(杨叶).Antifungal activities of 128 southern chinese herbs against 6 pathogens.Chin J Trop Crops(热带作物学报),2004,25(4):106-111.

11 LiLL(李丽娜),JiMS(纪明山),Li YL(李艳丽),et al.Preliminary studies on plant pathogen inhibition using four plant extracts.Chin J Pest(农药),2006,1(45):61-63.

12 Deng YC(邓业成),YangLL(杨林林),Liu XL(刘香玲),et al.Fungal inhibitory activity of 50 plant extracts againstMycosphaerella sentina.Chin J Pest(农药),2006.45(3):206-208.

13 Yang SY(杨 顺义 ),Guo DY(郭 东艳 ),Shen HM(沈 慧敏),et al.Antifungal activityof 14 plants to phytopathogens.Plant Prot(植物保护),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(陈四保),Yu JG(余竞光).The chemical constituents in the stem ofGoniothala mus griffithii.Acta Bot Sin(植物学报),1999,41:330-333.

16 Li CM(李朝明 ),Liu ZL(刘正莲),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(张援虎),Wang FP(王锋鹏).Recent advances of chemical constituents ofAgavespp.plant.Nat Prod Res Dev(天然产物研究与开发),2003,15:349-353.

18 Wang C(王川).Extracting technology of total saponin from Maguey.Food Fe rment Ind(食品与发酵工业),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

国家科技支撑计划项目(2006BAE01A01-9)

＊通讯作者 E-mail:jiaruili@hotmail.com