植物源杀菌剂研究进展

李晓菲　徐政

摘 要 从抗菌植物资源、有效抗菌成分、抑菌机理研究等方面概述了近年来国内外植物源杀菌剂的研究现状，分析相关研究还处在零散的初级研究阶段，需加大植物源杀菌剂活性物质研究筛选力度，在抗菌活性成分检测、组成、结构及其抗菌机理上进行综合系统研究，并在人工模拟合成或在其结构与防治关系上取得突破性进展。

关键词 植物源杀菌剂；活性成分；抑菌机理；存在问题；前景

中图分类号：S482.2 文献标志码：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.13.012

自20世纪40年代以来，化学合成农药在防治植物病虫草害、调节植物生长、提高作物产量等方面发挥了重要作用。化学合成农药也因具有使用量少、成本低、见效快等优点，至今仍被农民广泛使用。由于化学合成农药本身固有的缺点和长期的不合理使用，近年来逐渐暴露出了一系列的问题，如环境污染、病虫产生抗药性、农药残留、人畜中毒、杀灭天敌、破坏生态平衡等。因此，研发出对人畜和环境都安全的生物农药成为时下农药研发新方向。

植物源杀菌剂是一类利用一些植物含有的某些抗菌物质或诱导产生的植物防卫素，杀死或抑制病原菌的生长，具有高效、低毒或无毒、易降解、选择性高、不产生抗药性等优点。近年来，植物源杀菌剂作为“环境和谐农药”“生物合理性农药”的一个重要组成部分，受到人们的高度关注。植物是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，其中许多具有杀虫和（或）抑菌等生物活性，在农业、医药等多个领域有着重要的应用价值[1]。我国药用植物资源丰富，是开发植物源农药的理想来源，开发利用植物资源杀菌剂的前景广阔。

1 具有抑菌、杀菌活性的植物资源

近年来，国内外很多学者都对具有杀菌、抑菌的植物资源进行了调查研究，目前已发现具有杀菌活性的植物约1 400种。综合国内外的调查研究结果，发现具有抑菌、杀菌活性的植物资源主要有菊科、豆科、伞形科、姜科、松科、樟科、禾本科、百合科、桃金娘科、唇形科等植物，此外，薯蓣科、红树科、麻黄科、银杏科、马尾藻科等植物也具有杀菌、抑菌活性。

纪丽莲等[2]研究发现野菊花、艾叶等8种菊科药用植物具有抗霉菌活性。冯俊涛等[3-4]对西北地区近57科200种植物的抑菌活性进行初步筛选，发现伞形科、豆科等35科植物的丙酮提取物具有抑菌活性。何衍彪等[5]研究发现丁香的不同溶剂提取物对芒果炭疽病菌、香蕉枯萎病菌均具有较好的抑制作用。江洪等[6]通过抑菌活性测定发现，从盾叶薯蓣中分离出的甾体皂苷对大多数植物病原菌都有高效的抑制作用。

Meena等[7]研究表明，牛蹄豆的水提物对茉莉的Sclertium rolfsii病菌具有一定的抑制作用。B.Fogliani等[8]对采自苏格兰的50种火筒树科植物的抗菌活性进行了测试，发现其中49种植物都对尖镰孢有不同程度的抑制作用。Ojala等[9]研究表明皱皮欧芹、芸香的提取物都对立枯丝核菌有较好的抑菌作用。Owolade等试验表明芒果等提取物对串珠镰刀菌有抑制作用[10]。D.Srinivasan等[11]对印度的50种药用植物水提物的抑菌活性进行了测定，发现其中36种植物具有抑菌活性，12种如姜黄、柚木等具有广谱的抑菌作用。

2 植物源抑菌、杀菌有效成分的研究

近年来，国内外学者对植物源抑菌、杀菌有效成分进行了大量的研究。研究发现，向日葵属植物的倍半萜类具有一定的抑菌活性[12]；万寿菊根中的水溶性生物碱对西瓜枯萎病菌有较好的抑制作用[13]；苦皮藤假种皮中的间苯二酚、麝香草酚对玉米小斑病有很好的抑制效果[14]；从贯叶连翘的地上部分分离到除槲皮苷、槲皮素外的一种黄酮苷具有抗真菌活性[15]；冷榨橙油中的甲氧基黄酮对柑橘炭疽病有明显的抑制作用[16]，苦参中的黄酮类化合物苦参酮、苦参醇、三叶豆紫檀苷等均对多种植物病原菌有一定的抑制作用[17]。此外，精油亦是植物源抑菌剂研究的重要物质基础之一，研究结果表明，如桉叶油对镰刀菌、青霉等具有较强的抑制作用[18]；罗勒属植物精油对蚕豆赤斑病菌、单胞锈菌有较强的抑制作用[19]。

从现有的研究结果来看，植物中具有抑菌活性的有效成分种类繁多，几乎涉及各类植物成分，例如萜类、生物碱类、黄酮类、脂肪酸类、蒽醌类、酯类、酚类、醛类、醇类、有机酸及精油类等化合物。一种植物中可能含有多种抑菌成分，每一类活性成分又包含许多结构不同的化合物，因此，研究植物中抑菌、杀菌有效成分的工作较为繁琐。

3 抑菌机理研究

从植物中提取抗菌活性物质的研究已有很多报道，但有关其抑菌机理的研究却相对较少。陈红兵等[20]研究发现万寿菊根的乙酸乙酯提取物能在抑制西瓜枯萎病菌菌丝的生长的同时，诱导西瓜植株超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性的提高，起到了双效作用。丁香罗勒精油可以影响白假丝酵母菌细胞壁的完整性，进而使菌体出芽率降低[21]。Nguefack等[22]采用流式细胞分析技术研究了3种植物精油对Listeria innocua的抑制机理，结果发现精油可增加菌体细胞膜的渗透性。帕地霉素类化合物，可导致菌体细胞内钾离子的渗漏[23]。香叶醇亦能提高菌体细胞内钾离子的外渗透作用，并增加菌体细胞膜的流动性[24]。Bhupinder PS Khambay等[25]研究得到1，4-萘醌可抑制菌体线粒体细胞色素C氧化酶的活性。黄芩苷通过抑制菌体DNA、RNA、蛋白质的生物合成使得菌体细胞死亡而起到杀菌作用[26]。

现有研究表明，植物源抑菌活性物质的抑菌机制复杂多样，作用于菌体细胞的多个结构，通过破坏细胞壁、细胞膜的完整性，干扰酶系统，影响孢子萌发、菌丝生长、附着胞和子实体的形成，影响呼吸代谢、核酸含量等，从而起到抑制菌体生长和繁殖的作用。

4 存在问题

目前，国内外对植物源杀菌剂的研究尚处于起步阶段，研究深度和广度还不够。首先，应用于抑菌活性筛选的植物资源仅覆盖了十分有限的种类，有许多优良的植物资源未被开发利用，例如一些已知具备抗菌作用的植物性中草药，还未被用于开发植物源杀菌剂。其次，植物源杀菌剂的有效成分十分复杂，为植物的一类或几类次生代谢产物，要确定和准确检测不易，且活性成分的组成和含量多少受植物自身遗传因子、外界环境条件变化的影响，随地域和季节变化很大，就是同种植物的不同部位，其活性成分的含量亦有所不同；而且有效活性成分的含量往往是少量或微量的，需要经过复杂而艰辛的提取、分离后才能得到，不利于杀菌剂成品的生产、注册。此外，有效活性成分的组成、结構及其抑菌机理研究还不深入。虽然筛选出的植物源杀菌剂品种很多，但大多只停留在实验室研究或小生境范围内使用的水平，效果显著、能大规模生产和广泛推广的品种较少。植物源杀菌剂的防效见效慢，农民不易接受，在市场推广和实际应用上受到限制，而且杀菌剂以植物为原料，大规模开发利用易受到原料供应等方面的限制。

5 展望

1）植物是抑菌活性物质的天然宝库，据统计，地球上约有50万种植物，我国植物资源尤其是植物性中草药资源丰富，大量成型的防治人畜病害的中草药使用广泛，积累了丰富的实际应用经验。许多中草药具有抗菌作用，其有效成分、作用机理等研究大多处于空白状态或未能深入研究。籍此，在植物病害防治方面可深入研究、重点开发利用这些中草药，不仅促进中药的现代化发展，还可加快植物源杀菌剂的筛选和研究步伐，从而开发出具有抑菌、杀菌的中草药药剂或适于抑菌、杀菌的复方药剂。

2）利用各种先进、准确的分离分析手段对杀菌植物中的活性成分进行鉴别和含量测定，筛选并确定出有效活性成分及其结构。

3）结合活性成分的分子结构和抑菌机理研究，探索出活性先导化合物，对其结构优化，以期进行人工半合成或全合成，并最终实现工业化生产，这将是新一代植物源杀菌剂在植物病害防治上的一个重大进展，可有效降低生产成本，有利于推广应用。

4）利用分子生物学技术来研究杀菌植物中的活性成分产生的机理，是当前研究植物源杀菌剂的一大热点。例如利用基因工程，可将一种已知的植物抗菌或杀菌蛋白基因导入另一种植物，从而获得转基因作物，以提高受体植物的抗病性，或者通过该基因工程手段，获得一种能产生杀菌活性成分的植物新品种，以便较容易获得活性成分，摆脱原料来源及供应的限制，这对最终实现工厂化生产具有重要意义。

国内外大量试验研究表明，具有抗菌、杀菌活性的植物资源丰富，有效活性成分种类繁多、复杂多样，筛选研究这类天然活性成分，能够人工模拟合成或在其结构与防治关系上取得新突破，最终实现工业化生产，获得效果显著、对人畜和环境安全的生物合理性农药新品种，无疑是植物病害生物防治领域上的一个重大进展。因此，可以预见植物源杀菌剂的综合开发利用具有广阔的前景。

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（助理编辑：易 婧；责任编辑：丁志祥）