10种植物精油对3种生姜致病腐霉的抑菌活性

胡鲜梅，曹亚栋，张悦丽，齐军山，马立国，张博，徐作珽，李长松

(1.山东农业大学植物保护学院，山东 泰安 271018；

10种植物精油对3种生姜致病腐霉的抑菌活性

胡鲜梅1,2，曹亚栋2，张悦丽2，齐军山2，马立国2，张博2，徐作珽2，李长松2

(1.山东农业大学植物保护学院，山东 泰安 271018；

2.山东省农业科学院植物保护研究所/山东省植物病毒学重点实验室，山东 济南 250100)

植物精油具有天然无毒、对人畜无害、环境友好、生物活性多样、产品改良潜力大、开发风险投资小等优点，具有良好的开发潜力。本研究采用菌丝生长速率法测定10种植物精油对3种致病腐霉的抑菌活性，，以期为生物农药开发提供依据。结果表明，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，其中丁香酚对3种供试腐霉表现出较高的生物活性，当精油浓度在100 μg/mL时，丁香酚精油对3种腐霉的抑菌率均达到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约占植物病害的70%～80%，一种作物上可以发现几种甚至几十种真菌病害。腐霉菌是一种适应性较强的真菌，可侵害多种植物的根、茎等部位。群结腐霉(PythiummyriotylumDrechsler)、刺腐霉(Pythiumspinosum)和林栖腐霉(Pythiumsylvaticum)是生姜茎基腐病的病原菌，可以引起生姜茎基腐烂，甚至可造成整株死亡[1]。近几年，诸多科学家已经研究了用化学农药和肥料防治腐霉的方法，并且取得了一定效果。但是化学农药和肥料是一把双刃剑，在给农业带来丰产的同时，过量使用也会引起土壤板结、土壤肥力下降、农产品质量下降、农药残留和加剧环境污染等问题[2,3]。因此，选用一种无污染、无残留、可降解、人畜无害的环境友好型的生物制剂来替代化学农药和肥料势在必行。

植物精油取自于草本植物的花、叶、根、树皮、果实、种子、树脂等，是以蒸馏、压榨方式提炼出来的萃取植物特有的芳香物质，其抑菌活性主要表现在以下几个方面：①影响细胞膜正常的功能；②影响脂质层稳定，溶解胞体中的脂肪体；③影响能量代谢及还原酶系[4]。李亚茹等[5]研究了植物精油对果蔬中微生物的抑菌效果及作用机理，主要通过破坏微生物的细胞膜、细胞壁和DNA等结构，影响基因表达、细胞呼吸和能量代谢等途径。侯华民等[6]从香脂冷杉精油中分离得到的椴松酸甲酯(保幼酮)能干扰害虫的正常生理活动，使椿象等昆虫的幼虫反复蜕皮，不能成长为成虫，从而达到消灭害虫的目的。

本试验选取10种植物精油，初步研究其对3种植物病原腐霉菌的抑菌效果，以期为开发防治植物病害的环境友好型农药提供依据。

1 材料与方法

1.1供试精油

供试精油为薰衣草油、肉桂油、月桂油、丁香酚油、天竺葵油、薄荷酮油、桉树油、香茅油、葡萄籽油、迷迭香油，均为单方精油，购自上海香汇生物科技有限公司。

1.2供试病原菌

供试病原菌为群结腐霉(Pythiummyriotylum)、刺腐霉(Pythiumspinosum)和林栖腐霉(Pythiumsylvaticum),由山东省农业科学院植物保护研究所鉴定保存。

1.3抑菌活性测定

采用菌丝生长速率法测定植物精油对病原真菌的抑菌活性。用丙酮溶解精油，配成体积分数为1 mL/L的药液，备用。在超净工作台上，用移液枪将药液加入45 mL PDA培养基中，混匀，配成不同浓度梯度的培养基，倒入90 mm培养皿，每个浓度重复3次。选择事先培养好的生长均匀的病原真菌菌落沿菌丝边缘用打孔器打直径5 mm的菌饼。待加入药液的培养基凝固后，将菌饼接种于培养基中心，使菌饼带有菌丝的一面朝下。对照培养基不加药液。放置于25℃恒温培养箱培养，至对照菌落长至满皿，用十字交叉法测量各处理菌落直径，取平均值。根据下列公式计算菌丝生长抑制率，并利用DPS数据处理系统求出毒力回归方程及EC50值。

菌丝生长抑制率(%)=(对照组菌落直径-处理组菌落直径)/(对照组菌落直径-5)×100

2 结果与分析

2.1 10种植物精油对病原菌的抑菌率

由表1可见，丁香酚精油的抑菌率最高，在浓度为100 μg/mL条件下，对3种病原真菌的抑菌率均达到96%以上，对群结腐霉、刺腐霉的抑菌率均达到100%；其次为月桂精油和肉桂精油，在浓度为250 μg/mL条件下，对3种病原真菌的抑菌率均达到100%；天竺葵油也具有较强的抑菌活性，在浓度为250 μg/mL条件下，对3种病原真菌的抑菌率达到92%以上。

表1 10种植物精油对3种病原真菌的抑菌率

供试精油名称用量(μg/mL)抑菌率(%)群结腐霉刺腐霉林栖腐霉月桂油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桉树油10002.563.812505.4213.337.62薄荷油10013.7518.4620.4825048.7256.5256.67

2.2 4种抑菌率较高的植物精油对3种病原菌的毒力

进一步测定月桂油、肉桂油、丁香酚油、天竺葵油对3种病原真菌的毒力，由表2可见，丁香酚油对3种腐霉病原菌的抑制中浓度EC50为42.1105～50.9698 μg/mL，抑菌效果没有明显差异，最大毒力是最小毒力的1.21倍。月桂油、肉桂油、天竺葵油对3种病原菌的抑制中浓度有较大差异：月桂油的抑制中浓度EC50为45.4559～100.7967 μg/mL，最大毒力是最小毒力的2.22倍；肉桂油的抑制中浓度EC50为45.7474～146.4542 μg/mL,最大毒力是最小毒力的3.20倍；天竺葵油的抑制中浓度EC50为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强。

表2 4种植物精油对3种病原真菌的毒力

3 讨论与结论

植物精油是一类重要的次生代谢物，在自然界分布很广，由于天然无毒、环境友好的特性，使其在农业杀菌、杀虫、抗病毒等方面得到了广泛应用。Singh(1982)[7]发现日本薄荷精油在200 mg/L浓度下，对长蠕孢菌(Helminthosporiumoryzae)等15种真菌的抑菌作用达到100%。董岩等[8]研究表明迷迭香挥发油对金黄葡萄球菌、大肠杆菌、枯草杆菌、黑曲霉、黄曲霉和桔青霉均具有抑菌活性。王宏年[9]测试了香茅油、柠檬草油、樟油、黄樟油、天然冬青油、山苍子油、肉桂油7种植物精油对番茄灰霉病菌、番茄早疫病菌、番茄叶霉病菌、黄瓜霜霉病菌的抑菌活性，结果表明，樟油和肉桂油对病原菌表现出较高的抑制效果。陈超[10]测定了肉桂、丁香和互叶白千层精油(茶树油)对苹果腐烂病菌、小麦赤霉病菌和番茄灰霉病菌的抑菌活性，发现肉桂精油对病原真菌的抑菌效果最好。李国林等[11]测定了肉桂、丁香、百里香、孜然、当归、花椒、荜拨和草果精油等8种植物精油对Alternariaalternate、Trichotheciumroseum、Penicilliumexpansum、Aspergillusflavus4种真菌和Bacillussubtilis、Pseudomonasfluorescence、Staphylococcusaureus、Escherichiacoli4种腐败细菌的体外抑菌活性，结果表明8种植物精油都具有抑菌活性,但存在差异,其中肉桂精油的效果最好,而草果精油作为一种新型抑菌剂值得进一步研究和开发。Wilson等[12]通过对比49种植物精油对真菌的抑制作用，发现其中单萜酚类，如百里香酚、香荆芥酚、丁香酚具有较强的抗菌活性。刘琳娜等[13]验证了茶树精油、柠檬草精油对TMV病毒具有良好的防控效果，是烟草苗期TMV病毒病预防的生态制剂。本研究结果表明，丁香酚精油、月桂精油、肉桂精油和天竺葵精油对3种致病腐霉的抑菌效果均较好，抑菌谱较广，其中丁香酚精油在较低浓度下即可达到较好的抑菌效果，抑菌效果最好。

科学家已经研究了精油的主要抑菌成分，如李凤清[14]利用GC/MS联用分析技术对16种供试植物精油进行化学成分分析,发现草果精油、豆蔻、桉叶精油的主要成分是桉叶油醇(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%)；生姜精油的主要化学成分是姜黄素(11.47%)；小茴香精油的主要化学成分是茴香脑(85.69%)；孜然精油的主要化学成分是枯茗醛(20.80%)；薄荷精油的主要化学成分是薄荷脑(12.56%)；山苍子精油的主要成分是柠檬醛(9.35%)；薰衣草精油的主要化学成分是2-茨醇(21.52%)；花椒精油的主要化学成分是芳樟醇(51.00%)；丁香精油的主要化学成分是丁香酚(34.19%)；八角精油的主要化学成分是茴香脑(85.36%)；牛至精油的主要化学成分是右旋香芹酮(18.59%)。朱羽尧等[15]研究了肉桂不同植物部位精油的成分，结果表明，各部位精油中的主要成分均为反式肉桂醛、邻甲氧基肉桂醛等。

根据先前科学家对植物精油抑菌成分的分析可知，筛选出的植物精油均具有较高活性的抑菌成分，如果对其抑菌成分进行活性追踪并且分离纯化，进行修饰和改造，鉴定其成分的化学结构，有可能得到活性更高的、具有农药活性的先导性化合物，进而开发出新型的环境友好型农药[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

山东省农业重大应用技术创新项目“蔬菜农药减量化控害技术研究与示范”;山东省农机装备研发创新计划项目“蔬菜土传病虫害臭氧水防控机的验证示范”

胡鲜梅(1991—)，女，硕士研究生，主要从事蔬菜病害研究。E-mail：xianmeihu @163.com

李长松(1960—)，男，研究员，研究方向为植物土传病害分子生物学与防治。E-mail：lics1011@sina.com

S436.31

A

1001-4942(2017)09-0131-04