郑州市12种常见园林植物不同季节叶片的抑菌效果比较

谢久凤，张宏森，杨施涵，王靖仪，郭阳阳，张寒蕾，闫睢豪，杨亚昕，韩卫丽

（河南农业大学，河南 郑州 450002）

微生物在地球上已经存在了30亿a以上，且在环境中分布广泛[1]。空气中的微生物无固定类群，含菌量受诸多因素的影响，如人类活动范围与强度、气候变化、化工污染程度、地区环境差别等均会对空气中的含菌量造成较大影响[2，3]。人类很早以前就对植物的抑菌杀菌作用产生了认知，随着科技的飞速发展，人们开始对植物抑菌杀菌的作用理产生兴趣并进行研究，从这些植物叶片中提取出了有效的抑菌成分，结果发现几乎所有植物均可以产生抑制或杀死细菌、真菌、生生物等的挥发性分泌物[4~6]。目前，针对植物抑菌物质的研究已有大量报道。张少伟[7]以郑州市小叶女贞为试验材料，采用自然沉降法研究了冬春两季小叶女贞对环境空气的抑菌作用，发现小叶女贞对环境中的微生物有抑制作用；蒋华伟等[8]研究了苏州植物群落及主要园林植物树种对细菌和真菌的抑菌效应，发现植物群落对细菌具有明显的抑制效应，32种植物提取液对真菌的抑制能力显著；刘洋等[9]比较了我国北方地区8种常见园林绿化草本花卉植物叶片挥发性物质的抑菌效果，结果表明，草本花卉植物叶片具有抑菌作用，但不同物种的抑菌效果存在差异；孙雨珂等[10]以成都市观赏价值较高的16种常绿植物为试验材料，比较了不同植物叶片的综合抑菌能力及其对空气中致病菌金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率，发现不同植物的抑菌效果存在差异；马海旭等[11]运用琼脂扩散法和琼脂平板法比较了兴安落叶松和银中杨的叶片提取液对5种目标菌种的抑菌能力，结果表明，提取液对目标菌种均有抑制作用。但截至目前，国内针对不同季节植物的抑菌效果比较尚未见报道。

选择郑州市常见的园林植物为试验材料，分别在春、夏、秋3个季节采摘叶片，研究了离体叶片挥发性物质对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的抑制效果，并对植物不同季节的抑菌能力进行比较，旨为郑州市生态植物搭配设计以及园林绿化植物的合理规划提供科学依据，达到美化城市、净化空气、改善生态环境的目的。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试植物为郑州市常见的12种园林绿化树种，包括红瑞木（Swida alba）、碧桃（Amygdalus persica）、紫荆（Cercis chinensisBunge）、东京樱花（Cerasus yedoensis）、贴梗海棠（Chaenomeles japonica）、榆叶梅（Amygdalus triloba）、悬铃木（Platanus acerifolia）、木槿（Hibiscus syriacus）、楸树（Catalpa bungei）、枫杨（Pterocarya stenoptera）、重阳木（Bischofia polycarpa）和三角枫（Acer buergerianum）。2019年4月、7月和10月，在河南农业大学文化路校区和郑州市紫荆山公园，选择树体健康、生长状况良好、无病虫害的植株采摘叶片，每次采摘的植株均相同。选取新鲜、无破损、无虫害的叶片进行试验。

供试致病菌为大肠杆菌（Escherichia coli）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis），菌种均由河南农业大学生命科学学院微生物实验室提供。

试验仪器有SW-CJ-2F超净工作台、电热恒温培养箱、立式压力蒸汽灭菌器、高精度数控摇床、漩涡震荡仪、电子天平（精度0.01 g）、培养皿（直径9 cm）、离心管（1.5 mL）、研钵等。

试剂有生物试剂牛肉膏、生物试剂蛋白胨、NaCl、琼脂、无菌水、75%酒精、95%酒精、液氮。

1.2 试验方法

1.2.1 培养基配制试验所用培养基有牛肉膏蛋白胨琼脂培养基和牛肉膏蛋白胨液体培养基2种。牛肉膏蛋白胨琼脂培养基配制：牛肉膏5 g、蛋白胨10 g、氯化钠5 g、琼脂粉20 g，用蒸馏水定容至1 000 mL，pH值7.2耀7.4，分装于三角烧瓶中；牛肉膏蛋白胨液体培养基配制：牛肉膏5 g、蛋白胨10 g、氯化钠5 g，用蒸馏水定容至1 000 mL，pH值7.2耀7.4，分装于三角烧瓶中[2，11]。

1.2.2 菌种活化培养在超净工作台上，用一次性接种环分别挑取少许大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌，接入牛肉膏蛋白胨液体培养基中，放入37益恒温振荡培养箱中培养16耀18 h；用移液枪吸取培养好的菌液100滋L加入到900滋L无菌水中进行梯度稀释，试验浓度设10-4、10-5和10-6计3个水平，3次重复，进行涂平板计数；然后，再37益培养16耀48 h，选用平板中菌落数为300耀3 000 CFU/mL菌液所对应的浓度进行后续的抑菌试验。

1.2.3 叶片处理将叶片样品去柄后依次用蒸馏水清洗3遍、75%酒精清洗消毒1遍、无菌水清洗3遍后，置于超净工作台上平铺，用紫外灯照射正反面各30 min，备用。

1.2.4 抑菌试验在无菌条件下，将3种供试菌种各取稀释好的适宜浓度菌液100滋L在倒好培养基的平板上涂布，倒置，备用。称取供试植物叶片1 g，加入液氮研磨成碎末后迅速倒进皿盖铺平（务必保证叶片碎末与培养基无任何接触），取封口膜将培养皿封口，并置于37益恒温箱内培养24 h；以不加任何叶片组织的菌种培养基作为空白对照。每处理均3次重复。观察平板中菌落的生长情况，统计菌落个数，计算抑菌率〔（对照菌落数-处理菌落数）/对照菌落数伊100%〕。

1.3 数据统计与分析

使用Excel软件进行数据分析和作图。

2 结果与分析

2.1 春季植物叶片对3种致病菌的抑制效果

2.1.1 对大肠杆菌的抑制效果12种植物中，木槿和榆叶梅对大肠杆菌无抑制效果；其他10种植物均对大肠杆菌具有一定的抑制效果，抑菌率为7%耀100%，指标值顺序为碧桃跃东京樱花跃贴梗海棠跃悬铃木跃紫荆跃枫杨跃红瑞木跃三角枫跃楸树跃重阳木，其中碧桃对大肠杆菌能够完全抑制，东京樱花、贴梗海棠、悬铃木、紫荆的抑制率分别为80%、69%、41%和28%，其他植物的抑制率均臆20%（图1）。

图1 春季植物叶片对3种致病菌的抑制效果Fig.1 Bacteriostatic rate of plant leaves on bacteria tested in spring

2.1.2 对枯草芽孢杆菌的抑制效果12种植物均对枯草芽孢杆菌具有一定的抑制效果，抑菌率为16%耀98%，指标值顺序为紫荆跃碧桃跃枫杨跃悬铃木跃红瑞木跃贴梗海棠跃三角枫跃楸树跃重阳木跃榆叶梅跃东京樱花跃木槿，其中紫荆、碧桃和枫杨的抑菌率跃90%，除木槿外其他8种植物的抑菌率为35%耀78%。

2.1.3 对金黄色葡萄球菌的抑制效果12种植物均对金黄色葡萄球菌具有一定的抑制效果，抑菌率为7%耀96%，指标值顺序为碧桃跃榆叶梅跃红瑞木跃东京樱花跃悬铃木跃三角枫跃重阳木跃木槿跃紫荆跃楸树跃贴梗海棠跃枫杨，其中仅碧桃的抑菌率高于90%，榆叶梅、红瑞木和东京樱花的抑菌率为40%耀56%。菌的抑制效果最差。

综上分析可以看出，春季同种植物对不同致病菌的抑菌效果不同，不同植物对同一种致病菌的抑菌效果也存在差异。总体来看，12种植物对枯草芽孢杆菌的抑制效果最好，其次是金黄色葡萄球菌，对大肠杆

2.2 夏季植物叶片对3种致病菌的抑制效果

2.2.1 对大肠杆菌的抑制效果12种植物均对大肠杆菌具有明显的抑制效果，抑菌率为61%耀100%，指标值顺序为（碧桃=东京樱花）跃（贴梗海棠=紫荆）跃红瑞木跃楸树跃榆叶梅跃重阳木跃枫杨跃悬铃木跃木槿跃三角枫，其中碧桃和东京樱花对大肠杆菌能够完全抑制，贴梗海棠、紫荆、红瑞木、楸树和榆叶梅的抑菌率达到了90%以上。表明夏季参试植物叶片普遍对大肠杆菌具有较强的抑制效果（图2）。

图2 夏季植物叶片对3种致病菌的抑制效果Fig.2 Bacteriostatic rate of plant leaves on bacteria tested in summer

2.2.2 对枯草芽孢杆菌的抑制效果12种植物均对枯草芽孢杆菌具有明显的抑制效果，抑菌率为50%耀100%，指标值顺序为（碧桃=贴梗海棠=紫荆=悬铃木=东京樱花）跃榆叶梅跃（楸树=枫杨）跃木槿跃红瑞木跃重阳木跃三角枫，其中碧桃、贴梗海棠、紫荆、悬铃木和东京樱花对枯草芽孢杆菌能够完全抑制，榆叶梅、楸树、枫杨的抑菌率达到了95%以上。

2.2.3 对金黄色葡萄球菌的抑制效果12种植物均对金黄色葡萄球菌具有一定的抑制效果，抑菌率为5%耀100%，指标值顺序为碧桃跃三角枫跃东京樱花跃红瑞木跃悬铃木跃榆叶梅跃楸树跃（贴梗海棠=紫荆）跃木槿跃枫杨跃重阳木，除重阳木外，其他11种植物的抑菌率均达到了20%以上，其中碧桃对金黄色葡萄球菌能够完全抑制，三角枫的抑菌率为94%，东京樱花、红瑞木和悬铃木的抑菌率为51%耀85%。

综上分析可以看出，夏季参试植物对3种致病菌的抑制作用明显增强，其中，碧桃对3种致病菌均能够完全抑制，东京樱花对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌完全抑制，紫荆、贴梗海棠和悬铃木对枯草芽孢杆菌完全抑制。

2.3 秋季植物叶片对3种致病菌的抑制效果

2.3.1 对大肠杆菌的抑制效果12种植物均对大肠杆菌具有一定的抑制效果，抑菌率为7%耀100%，指标值顺序为（紫荆=碧桃=东京樱花=贴梗海棠）跃红瑞木跃（悬铃木=榆叶梅）跃重阳木跃楸树跃三角枫跃枫杨跃木槿，其中紫荆、碧桃、东京樱花和贴梗海棠对大肠杆菌能够完全抑制，红瑞木的抑制率为98%，枫杨和木槿的抑制率低于20%，其他7种植物的抑制率为27豫耀88豫（图3）。

图3 秋季植物叶片对3种致病菌的抑制效果Fig.3 Bacteriostatic rate of plant leaves on bacteria tested in autumn

2.3.2 对枯草芽孢杆菌的抑制效果12种植物均对枯草芽孢杆菌具有一定的抑制效果，抑菌率为33%耀100%，指标值顺序为（紫荆=碧桃=东京樱花=贴梗海棠=红瑞木=悬铃木）跃（枫杨=重阳木）跃楸树跃榆叶梅跃木槿跃三角枫，除木槿外，其他11种植物的抑菌率均达到了50%以上，其中紫荆、碧桃、东京樱花、贴梗海棠、红瑞木和悬铃木对枯草芽孢杆菌能够完全抑制，枫杨和重阳木的抑制率为90%。

2.3.3 对金黄色葡萄球菌的抑制效果12种植物中，重阳木对金黄色葡萄球菌无抑制效果；其他11种植物均对金黄色葡萄球菌具有一定的抑制效果，抑菌率为2%耀100%，指标值顺序碧桃跃悬铃木跃东京樱花跃红瑞木跃紫荆跃贴梗海棠跃枫杨跃木槿跃楸树跃榆叶梅跃三角枫跃重阳木，其中碧桃对金黄色葡萄球菌能够完全抑制，悬铃木、东京樱花和红瑞木的抑菌率达到了90%以上，而楸树、榆叶梅和三角枫对金黄色葡萄球菌的抑制效果甚微（抑菌率均约10%）。

综上分析可以看出，秋季部分植物对3种致病菌的抑菌效果较夏季有所降低，如重阳木对金黄色葡萄球菌失去了抑制能力，但有6种植物（紫荆、碧桃、东京樱花、红瑞木、贴梗海棠和悬铃木）对枯草芽孢杆菌的抑制作用提高到了完全抑制。

3 结论与讨论

前人研究表明，植物叶片能够合成并释放具有抑杀菌作用的挥发性有机物质[4，12耀14]。本研究以郑州市12种常见园林植物为试验材料，分别在春、夏、秋采摘叶片，测定了不同季节离体叶片的挥发性物质对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的抑制效果，结果显示，夏季和秋季植物叶片的抑菌效果明显优于春季，可能与植物生长规律有关，因为春季植物刚复苏时物质积累较少，夏季植物代谢旺盛、物质积累较多，秋季植物生长逐渐停止；不同植物的抑菌效果差异较大，无论是植物不同季节的抑菌效果，还是对于不同菌种的抑菌效果，均以碧桃效果最好，其不同季节的叶片对3种供试菌均达到了完全抑制或几乎完全抑制的效果。从参试植物对不同菌种的抑菌效果看，各种植物对枯草芽孢杆菌的抑制效果最优，对大肠杆菌次之，对金黄色葡萄球菌的抑制效果最差。同种植物对不同菌种的抑制效果有所不同，不同的植物对同种微生物的抑制效果也不完全一样[4，8，12，13]。本研究条件下，由于不同季节的气候条件不同，同一植物对同种微生物的抑制效果也会发生改变。夏秋季日照时间长，植物叶片长势良好，代谢旺盛，叶片内的挥发性物质含量高于春季叶片，因此对微生物的抑制效果更强。

同一植物对不同细菌的抑菌或杀菌作用有所差别，因此在城市生态系统建设中，除考虑满足景观需求外，还要考虑园林植物的多样性，以及对生态环境改善有作用的植物合理搭配[15]。通过比较郑州市12种常见园林植物不同季节叶片挥发物对3种致病菌的抑菌效果，筛选出综合抑菌能力较强的植物，有助于在城市绿化植物的选择和设计中将多种植物有机结合起来，建立具有针对多季节多种细菌的生态价值植物群落系统，提高城市空气质量和绿化收益，保证城市的公共卫生安全。