肉桂精油和姜黄油对四种植物病原菌的抑制作用

高富涛，孙淑君，游秀峰，窦 涛，蔡玉彪，周 琳，刘向阳

（河南农业大学植物保护学院/河南省新型农药创制与应用重点实验室，郑州 450002）

农业生产过程中，植物真菌引起的病害占植物病害的70%~80%［1，2］。如由豇豆疫霉（Phytophthoravignae vignae）引起的豇豆疫病，自1984 年首次在广州市报道以来，目前仍为豇豆作物生产过程中的重要病害。其主要为害茎蔓、叶片和豆荚，发病率最高可至75%，严重影响了豇豆作物的生产［3］。由禾谷丝核菌（Rhizoctonia cerealis）引起的小麦纹枯病，是一种世界性土传真菌病害［4，5］，目前在国内近20个省份仍有不同程度的发生，其中安徽、山东、河南、河北等省发病比较频繁。纹枯病可在小麦整个发育期发生，严重影响小麦的产量［6］。由稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）引起的稻瘟病是水稻的一种严重病害，常年发生于水稻种植地区，每次发生可减产10%~20%，严重时减产可高达50%，很大程度上降低了中国水稻的产出量［7］。尖镰孢菌黄瓜专化型（Fusarium oxysporumf.sp.cucumerinum）是引起黄瓜枯萎病的一种病原真菌。黄瓜作为世界性广泛栽培的高经济作物，枯萎病常年发病率为10%~30%，严重时高达80%~90%，导致黄瓜的产量大幅缩减［8］。农业生产上针对病原菌引起的作物病害仍以化学防治为主，但是由于化学农药的不科学使用，一些病害已对常用药剂产生了不同程度的抗性，因此，有必要开发一些新的防治药剂，特别是环境友好型生物农药。

植物精油，又称香精油，是从植物的花、叶、茎、根、皮、果实及种子中提取天然活性物质［9］。研究表明，植物精油对植物病原真菌［10，11］、细菌［12-14］和病毒［15］均有一定的抑制效果。且因其安全、高效、对非靶标生物无害及对环境友好等优点而被广泛应用。植物精油应用于抑菌作用的研究逐渐增多，肉桂精油和姜黄油是常见的两种植物精油。肉桂精油来源于肉桂，从其花、叶、果实、树皮等均可提取并制得精油［16］。吴建挺等［10］研究表明，2 g/L 肉桂精油有极好的抑菌作用，对瓜果腐霉（Pythium aphanidermatum）、尖镰孢菌（Fusarium oxysporium）、禾谷镰孢菌（Fusarium graminearum）等的抑制效果可达100%。此外，肉桂精油对黄曲霉（Aspergillus flavus）、辣椒疫霉（Phytophthora capsici）、腐生葡萄球菌有良好的抑制作用［17-19］。姜黄油是从姜科植物姜黄的块茎内提取出的油性活性物质，所含成分较为复杂，一般有数十种化合物，主要为萜类化合物和芳香族化合物。姜黄油具有抑菌抗氧化的功能。卢彩会等［20］报道，姜黄油对沙门氏菌、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）及藤黄八叠球菌（Sarcina lutea）均有抑制效果。刘艺等［21］报道姜黄油制剂对田间瓜类白粉病的防治效果明显。

肉桂精油和姜黄油对一些植物致病菌展现出了一定的抑制作用，但对豇豆疫霉、禾谷丝核菌、稻瘟病菌和尖孢镰孢黄瓜专化型的抑制作用依然未知。鉴于此，本研究以豇豆疫霉、禾谷丝核菌、稻瘟病菌和尖镰孢菌黄瓜专化型为供试菌种，研究了肉桂精油和姜黄油对这4 种供试菌种的抑制作用，以期为有针对性地开发植物源杀菌剂奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试药剂 肉桂精油和姜黄油均由安阳漫天雪食品制造有限公司生产。

1.1.2 供试菌种 4 种植物病原菌分别是豇豆疫霉、禾谷丝核菌、稻瘟病菌和尖镰孢菌黄瓜专化型。供试菌种由河南农业大学植物保护学院农药学实验室培养保存。

1.1.3 培养基制备 PDA 培养基：马铃薯200 g，葡萄糖20 g，琼脂粉15 g，去离子水1 000 mL，121 ℃高温湿热灭菌后备用。

1.2 方法

1.2.1 含药培养基的制备 由于病原菌对药剂（本文指试验所用精油）的敏感度不同，根据预试验结果对不同的病原菌采用不同的浓度处理。肉桂精油对豇豆疫霉、禾谷丝核菌、稻瘟病菌和尖镰孢菌黄瓜专化型的药剂浓度均为25、50、100、150、200 μg/mL 5 个浓度梯度。姜黄油对豇豆疫霉、尖镰孢菌黄瓜专化型的药剂浓度梯度为200、600、1 800、3 200、5 400 μg/mL，对禾谷丝核菌的药剂浓度梯度为50、100、900、1 800、2 700 μg/mL，对稻瘟病菌的药剂浓度梯度为50、100、300、600、800、1 000 μg/mL。按照1∶9 的比例（1 mL 精油∶9 mL 培养基）倒制含药培养基，凝固后备用。

1.2.2 抑菌活性的测定 抑菌活性用菌丝生长速率法测定。取新培养生长均匀的供试菌株，无菌环境中采用直径4.0 mm 的打孔器沿菌落边缘制取菌饼。

将菌饼反向接种至含有不同浓度供试药剂的PDA 培养基平板，以不含药剂的培养基作对照。每个浓度重复3 次，置于28.0 ℃恒温培养箱内培养。采用十字交叉法测量菌落的直径，取平均值作为菌落直径，根据测量结果计算菌落生长抑制率。

1.2.3 统计分析 采用SPPS 26.0 软件处理数据，以浓度的对数值为横坐标，抑制率的几率值为纵坐标建立回归曲线，并计算各供试药剂对各供试菌种的毒力回归方程、有效中浓度（EC50）、相关系数（R）及置信区间。

2 结果与分析

2.1 肉桂精油和姜黄油对豇豆疫霉的抑制作用

肉桂精油和姜黄油对豇豆疫霉生长均有一定程度的抑制效果，其中，肉桂精油对豇豆疫霉的抑制活性较高，EC50为215.03 μg/mL，而姜黄油对豇豆疫霉的抑制活性相对较低，EC50为1 456.14 μg/mL（表1）。肉桂精油和姜黄油对豇豆疫霉的毒力回归方程中，相关系数均高于0.98，说明抑菌效果与药剂浓度的相关程度较高。

表1 肉桂精油和姜黄油对豇豆疫霉的抑菌作用

2.2 肉桂精油和姜黄油对禾谷丝核菌的抑制作用

肉桂精油和姜黄油对禾谷丝核菌的生长均表现出一定的抑制作用，其中，肉桂精油对禾谷丝核菌的EC50为204.90 μg/mL，高于姜黄油的抑菌活性（EC50=358.07 μg/mL）（表2）。肉桂精油和姜黄油对禾谷丝核菌的毒力回归方程中，相关系数均高于0.98，说明这两种精油对禾谷丝核菌的抑菌效果与其浓度的相关程度较高。

2.3 肉桂精油和姜黄油对稻瘟病菌的抑制作用

由表3 可以看出，肉桂精油和姜黄油对稻瘟病菌均表现出一定的抑制作用，其中，肉桂精油对稻瘟病菌的EC50为199.57 μg/mL，高于姜黄油的活性（EC50=366.68 μg/mL）。肉桂精油和姜黄油对稻瘟病菌的毒力回归方程中，相关系数均高于0.96。姜黄油对稻瘟病菌的毒力回归方程的相关系数高于0.97，说明姜黄油对稻瘟病菌的抑制效果与其浓度相关程度较高。

2.4 肉桂精油和姜黄油对尖镰孢菌黄瓜专化型的抑制作用

由表4 可以看出，肉桂精油和姜黄油对尖镰孢菌黄瓜专化型表现出一定的抑制作用，其中，肉桂精油对该菌的EC50为140.20 μg/mL，高于姜黄油的抑菌活性（EC50=514.88 μg/mL）。毒力回归方程中，姜黄油对尖镰孢菌黄瓜专化型的相关系数较高，高于0.98，而肉桂精油对该菌的相关系数仅为0.936 3，说明姜黄油对尖镰孢菌黄瓜专化型的抑制效果与其浓度的相关程度较高。

表4 肉桂精油和姜黄油对尖镰孢菌黄瓜专化型的抑制作用

3 小结与讨论

本试验结果表明，肉桂精油和姜黄油对4 种病原菌的生长均有一定的抑制作用。其中，肉桂精油对尖镰孢菌黄瓜专化型的抑制效果最好，EC50为140.20 μg/mL；姜黄油对禾谷丝核菌和稻瘟病菌的抑制效果较强，EC50分别为358.07、366.68 μg/mL。

到目前为止，由豇豆疫霉引起的豇豆疫病仍是难以解决的主要病害之一。杨巍等［22］对豇豆病害及防治进行研究，表明由豇豆疫霉菌引起的豇豆疫病较易发生，且在25.0~28.0 ℃条件下为害更为严重。对由禾谷丝核菌引起的小麦纹枯病主要以化学防治为主［23］，肖茜等［6］表示引起小麦纹枯病的禾谷丝核菌对三唑类药剂及井冈霉素产生抗性的风险较高，而某些细菌、真菌、放线菌等生防制剂对其抑制作用较好，如蜡样芽孢杆菌和木酶菌（Trichodermaspp.）等。由稻瘟病菌引起的稻瘟病可发生在水稻的整个生育期，引起水稻产量降低，严重时甚至绝收［24］。潘夏艳等［25］研究发现，江苏省稻瘟病菌对稻瘟灵表现出一定的抗药性。黄瓜枯萎病的病原菌为尖镰孢菌黄瓜专化型，这种专化型病原菌仅侵染黄瓜和香瓜［26］。黄瓜枯萎病一般发生在黄瓜整个生育期，尤其在开花期和结果期最为明显，为害较为严重，农业生产上常用多菌灵、甲基托布津及抗枯宁等进行防治。由于长期使用化学防治会导致病原菌产生抗药性和突变，还会对环境造成危害，因此生物农药的使用也许是一种更好的选择。

植物精油是提取植物中有效活性成分进一步加工制造而成的，可用于防治病虫害，其优点是高效、低毒、低残留、环境友好［27］。肉桂精油和姜黄油均为植物提取物。已有报道显示，肉桂精油对番茄的抑菌效果良好且对多种细菌、病菌都具有良好的抑菌作用［28，29］，姜黄油用作杀菌时也有较高的杀菌活性［30］。此外，董红平等［31］研究发现，肉桂精油对番茄茎枯病菌（Ahernaria alternata）仅在高浓度时有杀菌作用；吴建挺等［10］报道肉桂精油对灰葡萄孢（Botrytis cinerea）以及禾谷镰孢菌的抑制活性较强。贾会玲等［8］研究发现肉桂精油对尖孢镰刀菌黄瓜专化型有良好的抑制作用，但其仅限于对菌丝的抑制，与本研究结果相似，但本研究中尖镰孢菌黄瓜专化型对肉桂精油的敏感度与之相比更高。

本试验研究了肉桂精油和姜黄油分别对4 种植物病原菌的生长抑制活性，对其他植物病原菌是否也有抑制活性还有待验证。