茶皂素及茶多酚对2种植物病原菌的联合毒力*

邹东霞,廖旺姣,黄华艳,蒋学建

(广西壮族自治区林业科学研究院广西特色经济林培育与利用重点实验室,广西 南宁530002)

桉树 (Eucalyptus spp.)是南方重要的人工用材林树种,随着种植面积的不断扩大,病害也原来越严重。桉树梢枯病 (die-back of Eucalyptus spp.),又称为枝枯病,是近年来危害桉树的主要病害之一[1],遭该病害危害后桉树的树梢及枝条枯死,树木失去顶端优势,严重影响桉树的生长及木材蓄积。据报道,该病害在桉树种植区具有不同程度的发生,严重的林地发病率可达到100%,可可毛色二孢 (Lasiodiplodia theobromae)为广西桉树梢枯病的主要病原之一[2]。八角 (Illicium verum Hook.f)是我国南方历史悠久的珍贵经济林树种之一,原产于我国西南地区和越南等亚热带地区,在广西大面积种植,广西既是八角原产地又是主产区,有 “世界八角之乡”的美称[3]。八角浑身是宝,其果可做调料,也具有药用价值,其叶和果制作八角茴香油,可用于食品业、化妆品以及医学工业方面[3]。而长期以来,八角受到炭疽病的危害,其叶、果、枝、花梗及果梗等均可表现病症,严重时可导致叶片大量脱落,使光合作用和营养积累均受到严重影响,造成大量落花落果,甚至颗粒无收,造成了严重的经济损失[4]。据本课题组研究,引起近年来广西八角炭疽病的病原为Colletotrichum horii[5]。目前对这2种病害的防治主要依靠化学防治[6-7],长期化学药剂的使用不仅污染环境,甚至会危害人类的身体健康。近年来,低毒、低残留、广谱性、高效的植物源农药逐渐成为研究的热点,茶皂素和茶多酚属于植物源农药的范畴。大量的研究表明,茶皂素和茶多酚对一些植物病原菌具有很好的抑制作用[8-10]。为了明确茶皂素和茶多酚对八角炭疽病及桉树梢枯病的防治效果,在室内条件下对茶皂素及茶多酚及其混配剂对八角炭疽病菌及桉树梢枯病菌进行室内毒力及联合毒力测定,旨在为茶皂素和茶多酚对这2种病害的田间防治提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试菌株

八角炭疽病菌、桉树梢枯病菌可可毛色二孢由广西林业科学研究院森保所分离获得。

1.2 供试培养基

PDA培养基:马铃薯200g,葡萄糖20g,琼脂15-20g,水1L。

1.3 供试药剂

85%茶皂素粉,购于青田中野天然植物科技有限公司;

98%茶多酚粉剂,购于陕西腾迈生物科技有限责任公司。

1.4 方法

1.4.1 茶皂素及茶多酚单剂对2种病原菌的室内毒力测定

采用菌丝生长速率法测定。将植物病原真菌菌株在PDA培养基上活化培养至菌丝即将长满平板后备用。首先筛选出5个不同有效浓度的茶皂素、茶多酚 (表1),分别加入溶化后温度冷却至40-50℃的PDA培养基中混匀,制成平板,用内径为6mm的打孔器分别打取培养好的八角炭疽病菌及桉树梢枯病菌可可毛色二孢菌饼,放于平板的中央,置于25±1℃培养箱培养,对照用加相同剂量的无菌水的PDA培养基培养,每处理重复3次,每天用游标卡尺采用十字交叉法测定各菌株菌落直径,根据2种植物病原菌菌株的生长速率的快慢决定培养时间长短,以对照的菌丝接近长满平板时的数据计算抑菌率。

抑菌率 (%)=(对照菌株的菌落直径-处理菌株的菌落直径)/(对照菌落直径-6)×100

实验的数据经DPS软件进行统计并求得毒力回归方程及EC50。

表1 供试药剂的浓度Tab.1 The concentration of agentia

1.4.2 茶皂素与茶多酚混配后对2种植物病原菌的联合毒力测定

将茶皂素与茶多酚按照1∶1、1∶4、2∶3及4∶1的比例混配,采用1.4.1的方法求出混配剂的毒力回归方程及EC50,按照SUN氏共毒系数法评价联合毒力,根据共毒系数的大小评价混配剂的增效作用[8]。

毒力指数TI=(标准药剂的EC50/供试药剂的EC50)×100%

混配剂实际毒力指数 ATI=(标准药剂的EC50/混配药剂的EC50) ×100%

混配剂理论毒力指数 TTI=单剂A的TI值×A在混配剂中有效成分的百分含量+单剂B的TI值×B在混配剂中有效成分的百分含量

共毒系数CTC=(混配剂实际毒力指数ATI/混配剂理论毒力指数TTI)×100%

当CTC值小于80为拮抗作用,大于等于120为增效作用,80-120之间为相加作用。

2 结果与分析

2.1 茶多酚及茶皂素对八角炭疽病菌室内毒力测定

茶皂素及茶多酚对八角炭疽病菌的室内毒力测定结果表明,茶皂素和茶多酚对八角炭疽病菌均有抑制作用,但茶皂素的抑制作用强于茶多酚,EC50值分别为3.72mg/mL及28.35mg/mL(表2)。

表2 茶皂素及茶多酚对八角炭疽病菌的室内毒力测定Tab.2 Laboratory toxicity of tea saponin and tea polyphenols to Colletotrichum horii

2.2 茶皂素及茶多酚对桉树梢枯病菌室内毒力测定

茶皂素及茶多酚对桉树梢枯病菌的室内毒力测定结果表明,茶皂素和茶多酚对桉树梢枯病菌可可毛色二孢均有抑制作用,茶皂素的抑制作用比茶多酚强,EC50值比茶多酚要低。EC50值分别为10.02mg/mL和104.35mg/mL(表3)。

表3 茶皂素及茶多酚对桉树梢枯病菌的室内毒力测定Tab.3 Laboratory toxicity of tea saponin and tea polyphenols on Lasiodiplodia theobromae

2.3 茶皂素及茶多酚不同浓度复配剂对八角炭疽病菌的联合毒力

茶皂素及茶多酚按照1∶1、1∶4、2∶3、4∶1混配后对八角炭疽病菌均有较强的抑制作用,EC50大于茶皂素单剂的EC50,小于茶多酚的EC50,其中1∶1混配后抑制作用最强,EC50为1.40 mg/mL。两者按照1∶1、1∶4、2∶3的比例混配后抑制八角炭疽病菌的CTC值分别为471、318、246,两种药剂以4∶1的比例表现为拮抗作用(表4)。

表4 不同浓度茶皂素与茶多酚复配剂对八角炭疽病菌的联合毒力Tab.4 Co-toxicities of tea saponin and tea polyphenol on Colletotrichum horii

2.4 茶皂素及茶多酚不同浓度混配剂对桉树梢枯病菌的联合毒力

茶皂素及茶多酚按照1∶1、1∶4、2∶3、4∶1混配后对桉树梢枯病菌均有较强的抑制作用,EC50均小于茶皂素和茶多酚单剂的EC50,其中1∶1混配后抑制作用最强,EC50为1.03mg/mL。两者按照1∶1、2∶3、4∶1的比例混配后抑制桉树梢枯病菌的CTC值分别为406、141、234,2种药剂以1∶4的比例表现为增效作用 (表5)。

表5 茶皂素及茶多酚不同浓度混配剂对桉树梢枯病菌的联合毒力Tab.5 Co-toxicities of tea saponin and tea polyphenol on Lasiodiplodia theobromae

3 结论与讨论

将不同作用机理的杀菌剂混配后使用,不但能够提高杀菌剂的使用效果,还能够缓解病原菌对杀菌剂的抗药性,延长杀菌剂的使用寿命[11]。已有研究表明,茶皂素对多种杀菌剂抗植物病原菌具有增效作用[12-13],茶多酚与茶皂素复配对食品常见的污染细菌具有协同抑菌作用[14]。本文的研究结果表明,茶皂素及茶多酚单剂对八角炭疽病菌及桉树梢枯病菌均具有一定的抑制作用,茶皂素的抑制作用比茶多酚的强。对于同种病菌,茶皂素的抑菌作用强于茶多酚,这可能与病原菌的种类及生长环境的pH值有关,也可能与茶皂素及茶多酚对病原菌抑菌的作用机理不同有关。

茶皂素及茶多酚按不同比例混配后对2种植物病原菌抑制具有增效作用,说明茶皂素与茶多酚单用或者混用具有防治这2种植物病害的潜力。茶皂素与茶多酚及其混配剂对这2种植物病害的田间防治效果有待于进一步研究。茶皂素与茶多酚混用具有增效作用有可能是因为茶皂素具有表面活性的性质,增加了茶多酚与病原菌的接触面积,提高了茶皂多酚的抑菌作用,也有可能是因为茶皂素对病菌造成的氧化损伤,增强病原菌对茶多酚的敏感性[14]。多项研究表明,茶皂素与杀菌剂不同比例混合增效作用不同,茶皂素与茶多酚按照1∶1的比例混合增效作用最显著,可能是这个浓度下,上述作用最强。

据报道,茶皂素与代森锰锌混配后对茶树轮斑病菌增效作用机理主要是,茶树轮斑病菌菌丝体细胞膜相对电导率升高,细胞膜渗透性增加,导致碱性磷酸酶的外渗增加,诱导菌丝体碱性蛋白酶和几丁质酶活性增强,影响菌丝体可溶性蛋白、还原性糖含量变化[10]。茶皂素与三环唑的混剂能明显提高稻瘟菌超氧化物歧化酶的活性,降低过氧化物酶活性,茶皂素及其与苯霜灵的混剂处理均能促进黄瓜灰霉菌体细胞膜电解质外渗,增加了细胞膜的渗透性[13]。由此可以看出,茶皂素对不同种类杀菌剂及不同种类的植物病原菌的增效作用机理不同,茶皂素与茶多酚混配后对八角炭疽病菌及桉树梢枯病菌的增效作用机理有待于进一步研究。

目前我国农药剂型主要有粉剂、可湿性粉剂、乳油剂、悬乳剂及水乳剂等剂型[15]。由于杀菌剂需要附着在植物的叶片,甚至需要叶片吸收,一般使用能够加水稀释的剂型。此外,林木病害的防治还要考虑林木的立地条件、林木的树高及施药工具等因素,可湿性粉剂、乳油剂、悬乳剂及水乳剂等更适合防治林木病害,如果茶多酚与茶皂素用在林间防治桉树梢枯病及八角炭疽病,这几种剂型均可作为参考。

每克茶皂素的价格约为0.1元,每克茶多酚的价格约为0.5元,根据茶皂素、茶多酚及二者1∶1混配剂对桉树梢枯病菌的室内毒力测定的结果,以抑菌效果达到50%时为例,茶皂素的有效浓度是10.02mg/mL,茶多酚的有效浓度是104.35mg/mL,二者以1∶1混配剂的有效浓度是1.03mg/mL,若每亩地的喷药量是75kg水,85%茶皂素量为884g,每亩成本为88.4元,茶多酚的成本3 993元,而二者以1∶1混配剂成本为25元。据茶皂素、茶多酚及二者1∶1混配剂对八角炭疽病菌的室内毒力测定的结果,以抑菌效果达到50%时为例,茶皂素的有效浓度是3.72mg/mL,茶多酚的有效浓度是28.35mg/mL,二者以1∶1混合剂的有效浓度是1.40mg/mL,按每亩地的喷药量是75kg水,85%茶皂素用量为328g,每亩成本为32.8元,茶多酚每亩成本为1 085元,1∶1混配剂的成本为34元。值得注意的是本文所计算的防控两种病害的成本均根据室内毒力测定的结果计算得出,而林间防治效果受到天气、林木的树高、林木树叶数量以及叶片对药剂吸收情况等多种因素的影响,林间的防治成本应高于以上计算出来的成本,茶皂素、茶多酚及二者混配剂对这2种病害的防控效果及成本有待于进一步的研究。