10種植物精油對3種生姜致病腐霉的抑菌活性

胡鮮梅，曹亞棟，張悅麗，齊軍山，馬立國，張博，徐作珽，李長松

(1.山東農業大學植物保護學院，山東 泰安 271018；

10種植物精油對3種生姜致病腐霉的抑菌活性

胡鮮梅1,2，曹亞棟2，張悅麗2，齊軍山2，馬立國2，張博2，徐作珽2，李長松2

(1.山東農業大學植物保護學院，山東 泰安 271018；

2.山東省農業科學院植物保護研究所/山東省植物病毒學重點實驗室，山東 濟南 250100)

植物精油具有天然無毒、對人畜無害、環境友好、生物活性多樣、產品改良潛力大、開發風險投資小等優點，具有良好的開發潛力。本研究采用菌絲生長速率法測定10種植物精油對3種致病腐霉的抑菌活性，，以期為生物農藥開發提供依據。結果表明，丁香酚精油、月桂精油、肉桂精油、天竺葵精油具有良好的抑菌效果，其中丁香酚對3種供試腐霉表現出較高的生物活性，當精油濃度在100 μg/mL時，丁香酚精油對3種腐霉的抑菌率均達到96%以上，且毒力最高，其EC50在42.1105～50.9698 μg/mL；月桂精油和肉桂精油、天竺葵精油的抑菌活性次之。

植物精油；致病腐霉；抑菌率

AbstractPlant essential oils have advantages of natural, non-toxixity, safety, various biological activities, great potential for product improvement and low development risk, therefore, they have good development potential. The inhibitory effects of ten plant essential oils on three species of pathogenicPythiumfrom ginger was studied in this paper to provide theoretical foundations for the development of bio-pesticides. The results showed that bay essential oil, cinnamon essential oil, geranium essential oil and eugenol oil had good antibacterial effects, especially the bay essential oil. When the essential oil concentration was 100 μg/mL, the inhibitory rates of bay essential oil to three species of pathogenicPythiumwere all over 96% with the highest toxicity, and their EC50values were 42.1105～50.9698 μg/mL. That of cinnamon essential oil, geranium essential oil and eugenol oil were next to bay essential oil.

KeywordsPlant essential oil; PathogenicPythium; Inhibitory rate

由植物病原真菌引起的病害約占植物病害的70%～80%，一種作物上可以發現幾種甚至幾十種真菌病害。腐霉菌是一種適應性較強的真菌，可侵害多種植物的根、莖等部位。群結腐霉(PythiummyriotylumDrechsler)、刺腐霉(Pythiumspinosum)和林棲腐霉(Pythiumsylvaticum)是生姜莖基腐病的病原菌，可以引起生姜莖基腐爛，甚至可造成整株死亡[1]。近幾年，諸多科學家已經研究了用化學農藥和肥料防治腐霉的方法，并且取得了一定效果。但是化學農藥和肥料是一把雙刃劍，在給農業帶來豐產的同時，過量使用也會引起土壤板結、土壤肥力下降、農產品質量下降、農藥殘留和加劇環境污染等問題[2,3]。因此，選用一種無污染、無殘留、可降解、人畜無害的環境友好型的生物制劑來替代化學農藥和肥料勢在必行。

植物精油取自于草本植物的花、葉、根、樹皮、果實、種子、樹脂等，是以蒸餾、壓榨方式提煉出來的萃取植物特有的芳香物質，其抑菌活性主要表現在以下幾個方面：①影響細胞膜正常的功能；②影響脂質層穩定，溶解胞體中的脂肪體；③影響能量代謝及還原酶系[4]。李亞茹等[5]研究了植物精油對果蔬中微生物的抑菌效果及作用機理，主要通過破壞微生物的細胞膜、細胞壁和DNA等結構，影響基因表達、細胞呼吸和能量代謝等途徑。侯華民等[6]從香脂冷杉精油中分離得到的椴松酸甲酯(保幼酮)能干擾害蟲的正常生理活動，使椿象等昆蟲的幼蟲反復蛻皮，不能成長為成蟲，從而達到消滅害蟲的目的。

本試驗選取10種植物精油，初步研究其對3種植物病原腐霉菌的抑菌效果，以期為開發防治植物病害的環境友好型農藥提供依據。

1 材料與方法

1.1供試精油

供試精油為薰衣草油、肉桂油、月桂油、丁香酚油、天竺葵油、薄荷酮油、桉樹油、香茅油、葡萄籽油、迷迭香油，均為單方精油，購自上海香匯生物科技有限公司。

1.2供試病原菌

供試病原菌為群結腐霉(Pythiummyriotylum)、刺腐霉(Pythiumspinosum)和林棲腐霉(Pythiumsylvaticum),由山東省農業科學院植物保護研究所鑒定保存。

1.3抑菌活性測定

采用菌絲生長速率法測定植物精油對病原真菌的抑菌活性。用丙酮溶解精油，配成體積分數為1 mL/L的藥液，備用。在超凈工作臺上，用移液槍將藥液加入45 mL PDA培養基中，混勻，配成不同濃度梯度的培養基，倒入90 mm培養皿，每個濃度重復3次。選擇事先培養好的生長均勻的病原真菌菌落沿菌絲邊緣用打孔器打直徑5 mm的菌餅。待加入藥液的培養基凝固后，將菌餅接種于培養基中心，使菌餅帶有菌絲的一面朝下。對照培養基不加藥液。放置于25℃恒溫培養箱培養，至對照菌落長至滿皿，用十字交叉法測量各處理菌落直徑，取平均值。根據下列公式計算菌絲生長抑制率，并利用DPS數據處理系統求出毒力回歸方程及EC50值。

菌絲生長抑制率(%)=(對照組菌落直徑-處理組菌落直徑)/(對照組菌落直徑-5)×100

2 結果與分析

2.1 10種植物精油對病原菌的抑菌率

由表1可見，丁香酚精油的抑菌率最高，在濃度為100 μg/mL條件下，對3種病原真菌的抑菌率均達到96%以上，對群結腐霉、刺腐霉的抑菌率均達到100%；其次為月桂精油和肉桂精油，在濃度為250 μg/mL條件下，對3種病原真菌的抑菌率均達到100%；天竺葵油也具有較強的抑菌活性，在濃度為250 μg/mL條件下，對3種病原真菌的抑菌率達到92%以上。

表1 10種植物精油對3種病原真菌的抑菌率

供試精油名稱用量(μg/mL)抑菌率(%)群結腐霉刺腐霉林棲腐霉月桂油100100.0066.6747.19250100.00100.00100.00薰衣草油10019.581.25025020.006.250肉桂油100100.0048.7562.92250100.00100.00100.00天竺葵油10068.7023.7541.8825092.50100.0098.33香茅油10020.00012.5025030.0012.5020.83葡萄籽油100014.364.762502.0815.007.14迷迭香油100010.260.4825009.743.33丁香酚油100100.00100.0096.19250100.00100.00100.00桉樹油10002.563.812505.4213.337.62薄荷油10013.7518.4620.4825048.7256.5256.67

2.2 4種抑菌率較高的植物精油對3種病原菌的毒力

進一步測定月桂油、肉桂油、丁香酚油、天竺葵油對3種病原真菌的毒力，由表2可見，丁香酚油對3種腐霉病原菌的抑制中濃度EC50為42.1105～50.9698 μg/mL，抑菌效果沒有明顯差異，最大毒力是最小毒力的1.21倍。月桂油、肉桂油、天竺葵油對3種病原菌的抑制中濃度有較大差異：月桂油的抑制中濃度EC50為45.4559～100.7967 μg/mL，最大毒力是最小毒力的2.22倍；肉桂油的抑制中濃度EC50為45.7474～146.4542 μg/mL,最大毒力是最小毒力的3.20倍；天竺葵油的抑制中濃度EC50為57.2159～142.6264 μg/mL,最大毒力是最小毒力的2.49倍。可知，丁香酚精油的毒力最強。

表2 4種植物精油對3種病原真菌的毒力

3 討論與結論

植物精油是一類重要的次生代謝物，在自然界分布很廣，由于天然無毒、環境友好的特性，使其在農業殺菌、殺蟲、抗病毒等方面得到了廣泛應用。Singh(1982)[7]發現日本薄荷精油在200 mg/L濃度下，對長蠕孢菌(Helminthosporiumoryzae)等15種真菌的抑菌作用達到100%。董巖等[8]研究表明迷迭香揮發油對金黃葡萄球菌、大腸桿菌、枯草桿菌、黑曲霉、黃曲霉和桔青霉均具有抑菌活性。王宏年[9]測試了香茅油、檸檬草油、樟油、黃樟油、天然冬青油、山蒼子油、肉桂油7種植物精油對番茄灰霉病菌、番茄早疫病菌、番茄葉霉病菌、黃瓜霜霉病菌的抑菌活性，結果表明，樟油和肉桂油對病原菌表現出較高的抑制效果。陳超[10]測定了肉桂、丁香和互葉白千層精油(茶樹油)對蘋果腐爛病菌、小麥赤霉病菌和番茄灰霉病菌的抑菌活性，發現肉桂精油對病原真菌的抑菌效果最好。李國林等[11]測定了肉桂、丁香、百里香、孜然、當歸、花椒、蓽撥和草果精油等8種植物精油對Alternariaalternate、Trichotheciumroseum、Penicilliumexpansum、Aspergillusflavus4種真菌和Bacillussubtilis、Pseudomonasfluorescence、Staphylococcusaureus、Escherichiacoli4種腐敗細菌的體外抑菌活性，結果表明8種植物精油都具有抑菌活性,但存在差異,其中肉桂精油的效果最好,而草果精油作為一種新型抑菌劑值得進一步研究和開發。Wilson等[12]通過對比49種植物精油對真菌的抑制作用，發現其中單萜酚類，如百里香酚、香荊芥酚、丁香酚具有較強的抗菌活性。劉琳娜等[13]驗證了茶樹精油、檸檬草精油對TMV病毒具有良好的防控效果，是煙草苗期TMV病毒病預防的生態制劑。本研究結果表明，丁香酚精油、月桂精油、肉桂精油和天竺葵精油對3種致病腐霉的抑菌效果均較好，抑菌譜較廣，其中丁香酚精油在較低濃度下即可達到較好的抑菌效果，抑菌效果最好。

科學家已經研究了精油的主要抑菌成分，如李鳳清[14]利用GC/MS聯用分析技術對16種供試植物精油進行化學成分分析,發現草果精油、豆蔻、桉葉精油的主要成分是桉葉油醇(40.74%、84.23%、90.38%)；肉桂精油的主要成分是反式肉桂醛(49.26%)、肉桂醛(6.60%)；大蒜精油的主要成分是二烯丙基二硫(34.16%)、二烯丙基四硫醚(12.85%)；黑胡椒精油的主要成分是1-石竹烯(51.62%)；生姜精油的主要化學成分是姜黃素(11.47%)；小茴香精油的主要化學成分是茴香腦(85.69%)；孜然精油的主要化學成分是枯茗醛(20.80%)；薄荷精油的主要化學成分是薄荷腦(12.56%)；山蒼子精油的主要成分是檸檬醛(9.35%)；薰衣草精油的主要化學成分是2-茨醇(21.52%)；花椒精油的主要化學成分是芳樟醇(51.00%)；丁香精油的主要化學成分是丁香酚(34.19%)；八角精油的主要化學成分是茴香腦(85.36%)；牛至精油的主要化學成分是右旋香芹酮(18.59%)。朱羽堯等[15]研究了肉桂不同植物部位精油的成分，結果表明，各部位精油中的主要成分均為反式肉桂醛、鄰甲氧基肉桂醛等。

根據先前科學家對植物精油抑菌成分的分析可知，篩選出的植物精油均具有較高活性的抑菌成分，如果對其抑菌成分進行活性追蹤并且分離純化，進行修飾和改造，鑒定其成分的化學結構，有可能得到活性更高的、具有農藥活性的先導性化合物，進而開發出新型的環境友好型農藥[16]。

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InhibitoryEffectsofTenPlantEssentialOilsonThreeSpeciesofPathogenicPythiumfromGinger

Hu Xianmei1,2, Cao Yadong2, Zhang Yueli2, Qi Junshan2, Ma Liguo2, Zhang Bo2, Xu Zuoting2, Li Changsong2

(1.CollegeofPlantProtection,ShandongAgriculturalUniversity,Taian271001,China; 2.InstituteofPlantProtection,ShandongAcademyofAgriculturalSciences/KeyLaboratoryofPlantVirology,Jinan250100,China)

10.14083/j.issn.1001-4942.2017.09.025

2017-01-05

山東省農業重大應用技術創新項目“蔬菜農藥減量化控害技術研究與示范”;山東省農機裝備研發創新計劃項目“蔬菜土傳病蟲害臭氧水防控機的驗證示范”

胡鮮梅(1991—)，女，碩士研究生，主要從事蔬菜病害研究。E-mail：xianmeihu @163.com

李長松(1960—)，男，研究員，研究方向為植物土傳病害分子生物學與防治。E-mail：lics1011@sina.com

S436.31

A

1001-4942(2017)09-0131-04