檸檬醛衍生物對植物病原菌的抑制活性

周玉慧等

摘要：采用菌絲生長速率法，研究紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮、甲基紫羅蘭酮、異甲基紫羅蘭酮、鳶尾酮、檸檬腈6種檸檬醛衍生物對辣椒疫病菌、枇杷炭疽病菌、水稻紋枯病菌、萵苣菌核病菌4種常見植物病原菌的抑制效果。結果表明：6種化合物對4種植物病原菌的生長均表現出一定的抑制作用，而且隨著濃度的升高，抑制作用也增強；通過本試驗從6種化合物中依次篩選出對萵苣菌核病菌、水稻紋枯病菌、枇杷炭疽病菌、辣椒疫病菌的抑制作用最強的分別是檸檬腈、紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮、檸檬腈，其EC50依次分別為8.83、14.02、15.77、9.46 μg/mL。

關鍵詞：紫羅蘭酮；檸檬醛衍生物；植物病原菌；抑菌活性

中圖分類號： S482.2 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）03-0081-03

我國是一個農業大國，化學農藥成為必不可少的農業生產資料[1]。傳統化學抗菌劑在維護人類和動植物的健康與安全、保障農作物高產與穩產方面發揮了巨大作用，然而容易導致環境污染、生態平衡破壞、殺傷天敵、人畜中毒等問題[2-4]。因而，尋求和開發對人類健康和生態環境安全的新型抗菌劑是新農藥開發的趨勢[5-6]。天然產的檸檬醛主要存在于山蒼子油、檸檬精油等植物精油中[7]。長期以來，檸檬醛被廣泛應用于食品、香水、牙膏、化妝品等行業。因此，筆者選取6種檸檬醛衍生物，對常見的植物病原真菌進行生物活性測定，旨在為開發高效、安全和低廉的天然殺菌劑提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試樣品及來源

供試樣品包括紫羅蘭酮94.53%、β-紫羅蘭酮95.68%、甲基紫羅蘭酮94.41%、異甲基紫羅蘭酮90.66%、鳶尾酮9794%、檸檬腈98.49%，均是筆者所在實驗室的研究人員以天然檸檬醛為原料通過化學修飾手段而合成的。

1.2 供試菌種及來源

辣椒疫病菌（Phytophthora capsici）、枇杷炭疽病菌（Cdletotrichum gloeosporioides）、水稻紋枯病菌（Rhizocitonia solani）、萵苣菌核病菌（Sclerotinia sclerotiorum）由江西農業大學農學院植物病理教研室提供。

1.3 PDA培養基及成分

土豆200 g、葡萄糖15 g、瓊脂20 g配成1 000 mL的PAD培養基，pH值自然。

1.4 試驗方法

1.4.1 樣品的配制 供試樣品為紫羅蘭酮及其衍生物（檸檬醛衍生物）共6種，用吐溫（不超過總體積2%）將6種化合物充分溶于無菌水中，再用無菌水配制成濃度為8 000 mg/L的母液，用五倍稀釋法稀釋成8 000、1 600、320、64、12.8 mg/L 的5個濃度梯度備用。

1.4.2 含藥培養基的配制 無菌條件下，取3 mL上述稀釋好的供試藥液倒入27 mL PDA培養基中，晃動三角瓶使之混合均勻，然后倒入培養皿中，使藥液的終濃度分別為800、160、32、6.4、1.28 mg/L。

1.4.3 生物測定法 采用菌絲生長速率法[8]測定6種紫羅蘭酮及其衍生物對菌絲生長的抑制效果。菌餅直徑0.5 cm，每皿1塊，以不添加藥液的PDA平板為對照，每個濃度3次重復，置于（25±2） ℃光照培養箱中培養。待對照菌落直徑在3 cm以上時，用“十”字交叉法測量菌落直徑。根據菌落直徑求抑制率：

校正直徑=菌落平均直徑（cm）-菌餅直徑（0.5 cm），

抑菌率=對照校正直徑（cm）-處理校正直徑（cm）對照校正直徑（cm）×100%。

1.4.4 統計分析 試驗結果中的數據為3個平行樣的平均值，均采用生物統計軟件進行整理與分析。

2 結果與分析

2.1 檸檬醛衍生物對4種病原菌的抑制作用

從表1可以看出，6種檸檬醛衍生物對4種病原菌都顯現出不同程度的抑制作用。例如，在160 μg/mL的濃度下，β-紫羅蘭酮對辣椒疫病菌、水稻紋枯病菌、萵苣菌核病菌3種菌的抑制作用最強，抑制率均為100%；在160 μg/mL濃度下，6種檸檬醛衍生物對枇杷炭疽病菌的抑制作用最強的是 β-紫羅蘭酮。由此可見，6種化合物中的抑制作用最強，對 4種病原菌的抑制作用的共同點是隨著檸檬醛衍生物濃度的增加，抑制作用增強。

由此可見，6種化合物中β-紫羅蘭酮的抑制作用最強，對辣椒疫病菌、枇杷炭疽病菌、萵苣菌核病菌3種菌的抑制效果最強，在160 μg/mL的濃度下，抑制率分別為100.00%、6744%、10000%；其次是紫羅蘭酮，在160 μg/mL濃度下，其對辣椒疫病菌、枇杷炭疽病菌的抑制率為83.78%、6429%；檸檬腈的靶向性比較強，僅對水稻紋枯病菌的抑制較強，在160 μg/mL濃度下的抑制率達到10000%。

2.2 毒力回歸方程的建立與分析

不同濃度的化合物與其對病原菌的抑制率之間是一種不對稱的“S”形曲線關系，將濃度轉化為對數，抑制率轉化為概率時，濃度與抑制率之間表現為一元直線回歸關系，通過相關性分析可以檢驗線性關系的顯著性，分析比較殺菌劑對病菌的毒力[9]。試驗結果如表2所示，在r2大于0.9的情況下，篩選出對 4 種病原菌抑制較強的4種化合物，即對辣椒疫病菌抑制作用最強的是檸檬腈，EC50僅為9.46 μg/mL；對水稻紋枯病菌抑制作用最強的是紫羅蘭酮，EC50為14.04 μg/mL；對枇杷炭疽病菌抑制作用最強的是β-紫羅蘭酮，EC50為 15.77 μg/mL；對萵苣菌核抑制作用最好的是檸檬腈，EC50為8.83 μg/mL。

3 結論

從天然產物中尋找活性先導物，進行結構修飾與化合物衍生，是創制新型農藥的關鍵[10-12]。以天然檸檬醛為先導化合物，進行結構修飾與改造，合成相應的衍生物，進行抗菌活性的測定與評價，開發出性能穩定、活性更高的抗菌化合物，為創制出新型抗菌劑奠定基礎。本試驗所用的6種化合物均是由天然檸檬醛改造而成的，通過采用生長速率法篩選出對植物病原菌抗性較強的化合物，根據表2的EC50可以判斷出6種檸檬醛衍生物對植物病原菌的抑制順序，對辣椒疫病菌的抑制作用從強到弱依次為檸檬腈>β-紫羅蘭酮>紫羅蘭酮>異甲基紫羅蘭酮>鳶尾酮>甲基紫羅蘭酮；對水稻紋枯病菌的抑制作用從強到弱依次為紫羅蘭酮>甲基紫羅蘭酮>β-紫羅蘭酮>檸檬腈>鳶尾酮>異甲基紫羅蘭酮；對枇杷炭疽病菌的抑制作用從強到弱依次為β-紫羅蘭酮>紫羅蘭酮>檸檬腈>異甲基紫羅蘭酮>鳶尾酮>甲基紫羅蘭酮；對萵苣菌核的抑制作用從強到弱依次為檸檬腈>β-紫羅蘭酮>鳶尾酮>紫羅蘭酮>異甲基紫羅蘭酮>鳶尾酮>甲基紫羅蘭酮。

由于該試驗僅為室內測定結果，只能說明化合物對離體條件下的病原菌的直接活性，不能顯示不同藥劑對病菌孢子發芽的殺死和抑制效果。該試驗可作為進一步開發新型抗菌劑提供理論依據。

參考文獻：

[1]趙國芳. 化學農藥對環境的影響及其新型農藥的研究進展[J]. 河北農業科學，2010，14（8）：56-57，98.

[2]Zhao Y Y，Pei Y S. Risk evaluation of groundwater pollution by pesticides in China：a short review[J]. Procedia Environmental Sciences，2012，13：1739-1747.

[3]Pham M H，Sebesvari Z，Tu B M，et al. Pesticide pollution in agricultural areas of Northern Vietnam：case study in Hoang Liet and Minh Dai communes[J]. Environmental Pollution，2011，159（12）：3344-3350.

[4]Ye J，Zhao M，Liu J，et al. Enantioselectivity in environmental risk assessment of modern chiral pesticides[J]. Environmental Pollution，2010，158（7）：2371-2383.

[5]Bhimba V，Meenupriya J，Joel E L，et al. Antibacterial activity and characterization of secondary metabolites isolated from mangrove plant Avicennia officinalis[J]. Asian Pacific Journal of Tropical Medicine，2010，3（4）：544-546.

[6]Gibbons S. Plants as a source of bacterial resistance modulators and anti-infective agents[J]. Phytochemistry Reviews，2005，4（1）：63-78.

[7]《中國香料植物栽培與加工》編寫組.中國香料植物栽培與加工[M]. 北京：輕工業出版社，1985.

[8]方中達.植病研究方法[M]. 3版.北京：中國農業出版社，1998.

[9]張文梅，黃 河，蔣軍喜，等. 10種殺菌劑對柑桔黑斑病菌的室內毒力測定[J]. 中國南方果樹，2011，40（1）：28-29.

[10]Daglia M. Polyphenols as antimicrobial agents[J]. Current Opinion in Biotechnology，2012，23（2）：174-181.

[11]Lee E，Kim J K，Shin S，et al. Insight into the antimicrobial activities of coprisin isolated from the dung beetle，Copris tripartitus，revealed by structure-activity relationships[J]. Biochimica et Biophysica Acta，2013，1828（2）：271-283.

[12]Abdel-Aziz A A，Asiri Y A，Al-Agamy M H. Design，synthesis and antibacterial activity of fluoroquinolones containing bulky arenesulfonyl fragment：2D-QSAR and docking study[J]. European Journal of Medicinal Chemistry，2011，46（11）：5487-5497.

由于該試驗僅為室內測定結果，只能說明化合物對離體條件下的病原菌的直接活性，不能顯示不同藥劑對病菌孢子發芽的殺死和抑制效果。該試驗可作為進一步開發新型抗菌劑提供理論依據。

參考文獻：

[1]趙國芳. 化學農藥對環境的影響及其新型農藥的研究進展[J]. 河北農業科學，2010，14（8）：56-57，98.

[2]Zhao Y Y，Pei Y S. Risk evaluation of groundwater pollution by pesticides in China：a short review[J]. Procedia Environmental Sciences，2012，13：1739-1747.

[3]Pham M H，Sebesvari Z，Tu B M，et al. Pesticide pollution in agricultural areas of Northern Vietnam：case study in Hoang Liet and Minh Dai communes[J]. Environmental Pollution，2011，159（12）：3344-3350.

[4]Ye J，Zhao M，Liu J，et al. Enantioselectivity in environmental risk assessment of modern chiral pesticides[J]. Environmental Pollution，2010，158（7）：2371-2383.

[5]Bhimba V，Meenupriya J，Joel E L，et al. Antibacterial activity and characterization of secondary metabolites isolated from mangrove plant Avicennia officinalis[J]. Asian Pacific Journal of Tropical Medicine，2010，3（4）：544-546.

[6]Gibbons S. Plants as a source of bacterial resistance modulators and anti-infective agents[J]. Phytochemistry Reviews，2005，4（1）：63-78.

[7]《中國香料植物栽培與加工》編寫組.中國香料植物栽培與加工[M]. 北京：輕工業出版社，1985.

[8]方中達.植病研究方法[M]. 3版.北京：中國農業出版社，1998.

[9]張文梅，黃 河，蔣軍喜，等. 10種殺菌劑對柑桔黑斑病菌的室內毒力測定[J]. 中國南方果樹，2011，40（1）：28-29.

[10]Daglia M. Polyphenols as antimicrobial agents[J]. Current Opinion in Biotechnology，2012，23（2）：174-181.

[11]Lee E，Kim J K，Shin S，et al. Insight into the antimicrobial activities of coprisin isolated from the dung beetle，Copris tripartitus，revealed by structure-activity relationships[J]. Biochimica et Biophysica Acta，2013，1828（2）：271-283.

[12]Abdel-Aziz A A，Asiri Y A，Al-Agamy M H. Design，synthesis and antibacterial activity of fluoroquinolones containing bulky arenesulfonyl fragment：2D-QSAR and docking study[J]. European Journal of Medicinal Chemistry，2011，46（11）：5487-5497.

由于該試驗僅為室內測定結果，只能說明化合物對離體條件下的病原菌的直接活性，不能顯示不同藥劑對病菌孢子發芽的殺死和抑制效果。該試驗可作為進一步開發新型抗菌劑提供理論依據。

參考文獻：

[1]趙國芳. 化學農藥對環境的影響及其新型農藥的研究進展[J]. 河北農業科學，2010，14（8）：56-57，98.

[2]Zhao Y Y，Pei Y S. Risk evaluation of groundwater pollution by pesticides in China：a short review[J]. Procedia Environmental Sciences，2012，13：1739-1747.

[3]Pham M H，Sebesvari Z，Tu B M，et al. Pesticide pollution in agricultural areas of Northern Vietnam：case study in Hoang Liet and Minh Dai communes[J]. Environmental Pollution，2011，159（12）：3344-3350.

[4]Ye J，Zhao M，Liu J，et al. Enantioselectivity in environmental risk assessment of modern chiral pesticides[J]. Environmental Pollution，2010，158（7）：2371-2383.

[5]Bhimba V，Meenupriya J，Joel E L，et al. Antibacterial activity and characterization of secondary metabolites isolated from mangrove plant Avicennia officinalis[J]. Asian Pacific Journal of Tropical Medicine，2010，3（4）：544-546.

[6]Gibbons S. Plants as a source of bacterial resistance modulators and anti-infective agents[J]. Phytochemistry Reviews，2005，4（1）：63-78.

[7]《中國香料植物栽培與加工》編寫組.中國香料植物栽培與加工[M]. 北京：輕工業出版社，1985.

[8]方中達.植病研究方法[M]. 3版.北京：中國農業出版社，1998.

[9]張文梅，黃 河，蔣軍喜，等. 10種殺菌劑對柑桔黑斑病菌的室內毒力測定[J]. 中國南方果樹，2011，40（1）：28-29.

[10]Daglia M. Polyphenols as antimicrobial agents[J]. Current Opinion in Biotechnology，2012，23（2）：174-181.

[11]Lee E，Kim J K，Shin S，et al. Insight into the antimicrobial activities of coprisin isolated from the dung beetle，Copris tripartitus，revealed by structure-activity relationships[J]. Biochimica et Biophysica Acta，2013，1828（2）：271-283.

[12]Abdel-Aziz A A，Asiri Y A，Al-Agamy M H. Design，synthesis and antibacterial activity of fluoroquinolones containing bulky arenesulfonyl fragment：2D-QSAR and docking study[J]. European Journal of Medicinal Chemistry，2011，46（11）：5487-5497.