留蘭香揮發(fā)油熏蒸抑菌活性研究

陳利軍 智亞楠 陳思宇 馬宇明 黃草娜

植物揮發(fā)油又稱精油，是從植物中分離提取的有特征香氣的一類次生代謝物質(zhì)，為具有揮發(fā)性的油狀液體。植物揮發(fā)油具有抗菌消炎、抗癌抑瘤、抗氧化、延緩衰老、抗病毒等多種生物活性，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療保健、食品工業(yè)、生態(tài)旅游、果蔬保鮮、病蟲害防控、日化產(chǎn)品等領(lǐng)域。一些植物的揮發(fā)油對(duì)植物病原菌具有顯著的抑制作用，這些揮發(fā)油易揮發(fā)的特性使其可以作為倉儲(chǔ)、設(shè)施農(nóng)業(yè)、土壤等的熏蒸劑防控病害，因來源于植物，具有低毒、環(huán)保等特點(diǎn)，因此是理想的綠色生物熏蒸劑。富含揮發(fā)油的植物在田問釋放的揮發(fā)物是植物與其他生物交流的復(fù)雜的高級(jí)“語言”，能直接或間接地影響病原菌的生長(zhǎng)，通過化感作用以生態(tài)調(diào)控方式防控植物病害。因此植物揮發(fā)油是作物病害重要的綠色防控資源。

留蘭香Mentha spicata Linn.為唇形科薄荷屬多年生草本植物，是我國(guó)多地栽培的藥食同源作物，全草入藥可治感冒發(fā)熱、虛勞咳嗽、胃腸脹氣等，嫩枝、葉常作調(diào)味香料食用。留蘭香全草含豐富的揮發(fā)油，其揮發(fā)油在食品、日化、制藥等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用。目前對(duì)留蘭香揮發(fā)油的抑菌活性已有較多的研究，但所試菌株多為食源性細(xì)菌或臨床細(xì)菌，以及采后果蔬霉腐真菌，而對(duì)植物病原真菌的抑制作用鮮有報(bào)道。本文通過測(cè)定留蘭香揮發(fā)油對(duì)幾株植物病原真菌的熏蒸抑制活性，分析其化學(xué)組分，并觀察其抑菌機(jī)制，以期為留蘭香在植物病害防控中的應(yīng)用提供依據(jù)。

1材料與方法

2.3留蘭香揮發(fā)油對(duì)番茄灰霉病菌菌絲熏蒸作用觀察

24h后觀察，對(duì)照菌落正常生長(zhǎng)，邊緣菌絲較稀疏，產(chǎn)孢正常，量較少;顯微觀察菌絲粗細(xì)均勻，形態(tài)飽滿，纖細(xì)直長(zhǎng)，表面光滑（圖2a）。EC90劑量處理24h后，菌落幾乎沒有生長(zhǎng)，邊緣菌絲致密，少有菌絲產(chǎn)孢;部分菌絲出現(xiàn)畸形，甚至扭曲、嚴(yán)重畸變，光學(xué)顯微鏡下多數(shù)菌絲出現(xiàn)原生質(zhì)分布不均、空腔增多增大等現(xiàn)象，邊緣和中央的菌絲均出現(xiàn)大量原生質(zhì)泄漏，有些在菌絲頂端聚集，有些菌絲周圍密布泄漏的原生質(zhì)，表明整個(gè)菌絲細(xì)胞膜受損（圖2b～d）。

掃描電鏡觀察，對(duì)照菌絲正常（圖3a）。EC。。劑量處理，菌絲表面塌陷、甚至干癟、嚴(yán)重扭曲皺縮，部分菌絲表面出現(xiàn)溶解狀（圖3b）。透射電鏡觀察，對(duì)照菌絲細(xì)胞飽滿，結(jié)構(gòu)清晰，細(xì)胞壁及細(xì)胞膜連續(xù)完整，細(xì)胞質(zhì)均勻，空腔較少，細(xì)胞器豐富完整，細(xì)胞核、核仁等清晰可見，且核膜連續(xù)完整（圖4a～b）。EC。。劑量處理后，細(xì)胞膜出現(xiàn)加厚、結(jié)構(gòu)模糊，細(xì)胞質(zhì)中空腔增大，數(shù)量增多，細(xì)胞質(zhì)有消解趨勢(shì)，線粒體數(shù)量增加，部分線粒體的嵴變得不明顯，核仁不明顯（圖4c～d）。

植物揮發(fā)油組分復(fù)雜，抑菌活性由其主要成分或多種成分協(xié)同作用，不同成分的抑菌機(jī)理可能不盡相同，因此植物揮發(fā)油的抑菌機(jī)制通常是多種方式、包括作用于細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、核酸、蛋白質(zhì)等造成不可逆的損失，作用于能量系統(tǒng)或代謝系統(tǒng)誘導(dǎo)活性氧（ROS）積累介導(dǎo)細(xì)胞凋亡等。初步的研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過留蘭香揮發(fā)油處理，番茄灰霉病菌菌絲形態(tài)和結(jié)構(gòu)遭到破壞，細(xì)胞膜通透性增加，原生質(zhì)外滲，細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)呈消解狀，線粒體受損，表明留蘭香抑菌作用位點(diǎn)具有多樣性。多項(xiàng)研究表明揮發(fā)油對(duì)細(xì)胞的破壞為首先作用于細(xì)胞膜、破壞通透性，進(jìn)而侵入細(xì)胞內(nèi)部引起細(xì)胞器損傷，從而影響細(xì)胞的生理功能。留蘭香揮發(fā)油的熏蒸抑菌作用可能也是類似的作用過程。

通過問作利用作物物種多樣性，借助揮發(fā)物以誘集、驅(qū)避、化感等方式控制病蟲害，可以減少化學(xué)農(nóng)藥的使用量，是作物綠色防控技術(shù)的一項(xiàng)重要方法，在害蟲防治方面有較多的研究和應(yīng)用。在病害防控方面，利用問作作物的揮發(fā)物，水稻與水芹問作能有效控制包括稻瘟病在內(nèi)的病蟲草害的發(fā)生，辣椒與韭菜的問作可以有效控制辣椒疫病的擴(kuò)展與蔓延。留蘭香含豐富的揮發(fā)油，奚同行和何長(zhǎng)高的研究表明，果園套種留蘭香對(duì)潛葉蛾、柑橘鳳蝶和桃蚜等果樹害蟲有明顯的生防效果，并促進(jìn)果樹生長(zhǎng)、提高產(chǎn)量。留蘭香揮發(fā)油的主要組分為抑菌活性顯著的L-香芹酮、D-檸檬烯等，在本試驗(yàn)中留蘭香揮發(fā)油對(duì)供試的4種植物病原真菌具有強(qiáng)烈的熏蒸活性，且留蘭香易栽培種植，因此留蘭香也有望用于通過與作物問作實(shí)現(xiàn)對(duì)作物病害的生態(tài)防控，其問作模式及作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。