鄭州市12種常見園林植物不同季節葉片的抑菌效果比較

謝久鳳，張宏森，楊施涵，王靖儀，郭陽陽，張寒蕾，閆睢豪，楊亞昕，韓衛麗

（河南農業大學，河南 鄭州 450002）

微生物在地球上已經存在了30億a以上，且在環境中分布廣泛[1]。空氣中的微生物無固定類群，含菌量受諸多因素的影響，如人類活動范圍與強度、氣候變化、化工污染程度、地區環境差別等均會對空氣中的含菌量造成較大影響[2，3]。人類很早以前就對植物的抑菌殺菌作用產生了認知，隨著科技的飛速發展，人們開始對植物抑菌殺菌的作用理產生興趣并進行研究，從這些植物葉片中提取出了有效的抑菌成分，結果發現幾乎所有植物均可以產生抑制或殺死細菌、真菌、生生物等的揮發性分泌物[4~6]。目前，針對植物抑菌物質的研究已有大量報道。張少偉[7]以鄭州市小葉女貞為試驗材料，采用自然沉降法研究了冬春兩季小葉女貞對環境空氣的抑菌作用，發現小葉女貞對環境中的微生物有抑制作用；蔣華偉等[8]研究了蘇州植物群落及主要園林植物樹種對細菌和真菌的抑菌效應，發現植物群落對細菌具有明顯的抑制效應，32種植物提取液對真菌的抑制能力顯著；劉洋等[9]比較了我國北方地區8種常見園林綠化草本花卉植物葉片揮發性物質的抑菌效果，結果表明，草本花卉植物葉片具有抑菌作用，但不同物種的抑菌效果存在差異；孫雨珂等[10]以成都市觀賞價值較高的16種常綠植物為試驗材料，比較了不同植物葉片的綜合抑菌能力及其對空氣中致病菌金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率，發現不同植物的抑菌效果存在差異；馬海旭等[11]運用瓊脂擴散法和瓊脂平板法比較了興安落葉松和銀中楊的葉片提取液對5種目標菌種的抑菌能力，結果表明，提取液對目標菌種均有抑制作用。但截至目前，國內針對不同季節植物的抑菌效果比較尚未見報道。

選擇鄭州市常見的園林植物為試驗材料，分別在春、夏、秋3個季節采摘葉片，研究了離體葉片揮發性物質對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌的抑制效果，并對植物不同季節的抑菌能力進行比較，旨為鄭州市生態植物搭配設計以及園林綠化植物的合理規劃提供科學依據，達到美化城市、凈化空氣、改善生態環境的目的。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試植物為鄭州市常見的12種園林綠化樹種，包括紅瑞木（Swida alba）、碧桃（Amygdalus persica）、紫荊（Cercis chinensisBunge）、東京櫻花（Cerasus yedoensis）、貼梗海棠（Chaenomeles japonica）、榆葉梅（Amygdalus triloba）、懸鈴木（Platanus acerifolia）、木槿（Hibiscus syriacus）、楸樹（Catalpa bungei）、楓楊（Pterocarya stenoptera）、重陽木（Bischofia polycarpa）和三角楓（Acer buergerianum）。2019年4月、7月和10月，在河南農業大學文化路校區和鄭州市紫荊山公園，選擇樹體健康、生長狀況良好、無病蟲害的植株采摘葉片，每次采摘的植株均相同。選取新鮮、無破損、無蟲害的葉片進行試驗。

供試致病菌為大腸桿菌（Escherichia coli）、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis），菌種均由河南農業大學生命科學學院微生物實驗室提供。

試驗儀器有SW-CJ-2F超凈工作臺、電熱恒溫培養箱、立式壓力蒸汽滅菌器、高精度數控搖床、漩渦震蕩儀、電子天平（精度0.01 g）、培養皿（直徑9 cm）、離心管（1.5 mL）、研缽等。

試劑有生物試劑牛肉膏、生物試劑蛋白胨、NaCl、瓊脂、無菌水、75%酒精、95%酒精、液氮。

1.2 試驗方法

1.2.1 培養基配制試驗所用培養基有牛肉膏蛋白胨瓊脂培養基和牛肉膏蛋白胨液體培養基2種。牛肉膏蛋白胨瓊脂培養基配制：牛肉膏5 g、蛋白胨10 g、氯化鈉5 g、瓊脂粉20 g，用蒸餾水定容至1 000 mL，pH值7.2耀7.4，分裝于三角燒瓶中；牛肉膏蛋白胨液體培養基配制：牛肉膏5 g、蛋白胨10 g、氯化鈉5 g，用蒸餾水定容至1 000 mL，pH值7.2耀7.4，分裝于三角燒瓶中[2，11]。

1.2.2 菌種活化培養在超凈工作臺上，用一次性接種環分別挑取少許大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌，接入牛肉膏蛋白胨液體培養基中，放入37益恒溫振蕩培養箱中培養16耀18 h；用移液槍吸取培養好的菌液100滋L加入到900滋L無菌水中進行梯度稀釋，試驗濃度設10-4、10-5和10-6計3個水平，3次重復，進行涂平板計數；然后，再37益培養16耀48 h，選用平板中菌落數為300耀3 000 CFU/mL菌液所對應的濃度進行后續的抑菌試驗。

1.2.3 葉片處理將葉片樣品去柄后依次用蒸餾水清洗3遍、75%酒精清洗消毒1遍、無菌水清洗3遍后，置于超凈工作臺上平鋪，用紫外燈照射正反面各30 min，備用。

1.2.4 抑菌試驗在無菌條件下，將3種供試菌種各取稀釋好的適宜濃度菌液100滋L在倒好培養基的平板上涂布，倒置，備用。稱取供試植物葉片1 g，加入液氮研磨成碎末后迅速倒進皿蓋鋪平（務必保證葉片碎末與培養基無任何接觸），取封口膜將培養皿封口，并置于37益恒溫箱內培養24 h；以不加任何葉片組織的菌種培養基作為空白對照。每處理均3次重復。觀察平板中菌落的生長情況，統計菌落個數，計算抑菌率〔（對照菌落數-處理菌落數）/對照菌落數伊100%〕。

1.3 數據統計與分析

使用Excel軟件進行數據分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 春季植物葉片對3種致病菌的抑制效果

2.1.1 對大腸桿菌的抑制效果12種植物中，木槿和榆葉梅對大腸桿菌無抑制效果；其他10種植物均對大腸桿菌具有一定的抑制效果，抑菌率為7%耀100%，指標值順序為碧桃躍東京櫻花躍貼梗海棠躍懸鈴木躍紫荊躍楓楊躍紅瑞木躍三角楓躍楸樹躍重陽木，其中碧桃對大腸桿菌能夠完全抑制，東京櫻花、貼梗海棠、懸鈴木、紫荊的抑制率分別為80%、69%、41%和28%，其他植物的抑制率均臆20%（圖1）。

圖1 春季植物葉片對3種致病菌的抑制效果Fig.1 Bacteriostatic rate of plant leaves on bacteria tested in spring

2.1.2 對枯草芽孢桿菌的抑制效果12種植物均對枯草芽孢桿菌具有一定的抑制效果，抑菌率為16%耀98%，指標值順序為紫荊躍碧桃躍楓楊躍懸鈴木躍紅瑞木躍貼梗海棠躍三角楓躍楸樹躍重陽木躍榆葉梅躍東京櫻花躍木槿，其中紫荊、碧桃和楓楊的抑菌率躍90%，除木槿外其他8種植物的抑菌率為35%耀78%。

2.1.3 對金黃色葡萄球菌的抑制效果12種植物均對金黃色葡萄球菌具有一定的抑制效果，抑菌率為7%耀96%，指標值順序為碧桃躍榆葉梅躍紅瑞木躍東京櫻花躍懸鈴木躍三角楓躍重陽木躍木槿躍紫荊躍楸樹躍貼梗海棠躍楓楊，其中僅碧桃的抑菌率高于90%，榆葉梅、紅瑞木和東京櫻花的抑菌率為40%耀56%。菌的抑制效果最差。

綜上分析可以看出，春季同種植物對不同致病菌的抑菌效果不同，不同植物對同一種致病菌的抑菌效果也存在差異。總體來看，12種植物對枯草芽孢桿菌的抑制效果最好，其次是金黃色葡萄球菌，對大腸桿

2.2 夏季植物葉片對3種致病菌的抑制效果

2.2.1 對大腸桿菌的抑制效果12種植物均對大腸桿菌具有明顯的抑制效果，抑菌率為61%耀100%，指標值順序為（碧桃=東京櫻花）躍（貼梗海棠=紫荊）躍紅瑞木躍楸樹躍榆葉梅躍重陽木躍楓楊躍懸鈴木躍木槿躍三角楓，其中碧桃和東京櫻花對大腸桿菌能夠完全抑制，貼梗海棠、紫荊、紅瑞木、楸樹和榆葉梅的抑菌率達到了90%以上。表明夏季參試植物葉片普遍對大腸桿菌具有較強的抑制效果（圖2）。

圖2 夏季植物葉片對3種致病菌的抑制效果Fig.2 Bacteriostatic rate of plant leaves on bacteria tested in summer

2.2.2 對枯草芽孢桿菌的抑制效果12種植物均對枯草芽孢桿菌具有明顯的抑制效果，抑菌率為50%耀100%，指標值順序為（碧桃=貼梗海棠=紫荊=懸鈴木=東京櫻花）躍榆葉梅躍（楸樹=楓楊）躍木槿躍紅瑞木躍重陽木躍三角楓，其中碧桃、貼梗海棠、紫荊、懸鈴木和東京櫻花對枯草芽孢桿菌能夠完全抑制，榆葉梅、楸樹、楓楊的抑菌率達到了95%以上。

2.2.3 對金黃色葡萄球菌的抑制效果12種植物均對金黃色葡萄球菌具有一定的抑制效果，抑菌率為5%耀100%，指標值順序為碧桃躍三角楓躍東京櫻花躍紅瑞木躍懸鈴木躍榆葉梅躍楸樹躍（貼梗海棠=紫荊）躍木槿躍楓楊躍重陽木，除重陽木外，其他11種植物的抑菌率均達到了20%以上，其中碧桃對金黃色葡萄球菌能夠完全抑制，三角楓的抑菌率為94%，東京櫻花、紅瑞木和懸鈴木的抑菌率為51%耀85%。

綜上分析可以看出，夏季參試植物對3種致病菌的抑制作用明顯增強，其中，碧桃對3種致病菌均能夠完全抑制，東京櫻花對大腸桿菌和枯草芽孢桿菌完全抑制，紫荊、貼梗海棠和懸鈴木對枯草芽孢桿菌完全抑制。

2.3 秋季植物葉片對3種致病菌的抑制效果

2.3.1 對大腸桿菌的抑制效果12種植物均對大腸桿菌具有一定的抑制效果，抑菌率為7%耀100%，指標值順序為（紫荊=碧桃=東京櫻花=貼梗海棠）躍紅瑞木躍（懸鈴木=榆葉梅）躍重陽木躍楸樹躍三角楓躍楓楊躍木槿，其中紫荊、碧桃、東京櫻花和貼梗海棠對大腸桿菌能夠完全抑制，紅瑞木的抑制率為98%，楓楊和木槿的抑制率低于20%，其他7種植物的抑制率為27豫耀88豫（圖3）。

圖3 秋季植物葉片對3種致病菌的抑制效果Fig.3 Bacteriostatic rate of plant leaves on bacteria tested in autumn

2.3.2 對枯草芽孢桿菌的抑制效果12種植物均對枯草芽孢桿菌具有一定的抑制效果，抑菌率為33%耀100%，指標值順序為（紫荊=碧桃=東京櫻花=貼梗海棠=紅瑞木=懸鈴木）躍（楓楊=重陽木）躍楸樹躍榆葉梅躍木槿躍三角楓，除木槿外，其他11種植物的抑菌率均達到了50%以上，其中紫荊、碧桃、東京櫻花、貼梗海棠、紅瑞木和懸鈴木對枯草芽孢桿菌能夠完全抑制，楓楊和重陽木的抑制率為90%。

2.3.3 對金黃色葡萄球菌的抑制效果12種植物中，重陽木對金黃色葡萄球菌無抑制效果；其他11種植物均對金黃色葡萄球菌具有一定的抑制效果，抑菌率為2%耀100%，指標值順序碧桃躍懸鈴木躍東京櫻花躍紅瑞木躍紫荊躍貼梗海棠躍楓楊躍木槿躍楸樹躍榆葉梅躍三角楓躍重陽木，其中碧桃對金黃色葡萄球菌能夠完全抑制，懸鈴木、東京櫻花和紅瑞木的抑菌率達到了90%以上，而楸樹、榆葉梅和三角楓對金黃色葡萄球菌的抑制效果甚微（抑菌率均約10%）。

綜上分析可以看出，秋季部分植物對3種致病菌的抑菌效果較夏季有所降低，如重陽木對金黃色葡萄球菌失去了抑制能力，但有6種植物（紫荊、碧桃、東京櫻花、紅瑞木、貼梗海棠和懸鈴木）對枯草芽孢桿菌的抑制作用提高到了完全抑制。

3 結論與討論

前人研究表明，植物葉片能夠合成并釋放具有抑殺菌作用的揮發性有機物質[4，12耀14]。本研究以鄭州市12種常見園林植物為試驗材料，分別在春、夏、秋采摘葉片，測定了不同季節離體葉片的揮發性物質對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌的抑制效果，結果顯示，夏季和秋季植物葉片的抑菌效果明顯優于春季，可能與植物生長規律有關，因為春季植物剛復蘇時物質積累較少，夏季植物代謝旺盛、物質積累較多，秋季植物生長逐漸停止；不同植物的抑菌效果差異較大，無論是植物不同季節的抑菌效果，還是對于不同菌種的抑菌效果，均以碧桃效果最好，其不同季節的葉片對3種供試菌均達到了完全抑制或幾乎完全抑制的效果。從參試植物對不同菌種的抑菌效果看，各種植物對枯草芽孢桿菌的抑制效果最優，對大腸桿菌次之，對金黃色葡萄球菌的抑制效果最差。同種植物對不同菌種的抑制效果有所不同，不同的植物對同種微生物的抑制效果也不完全一樣[4，8，12，13]。本研究條件下，由于不同季節的氣候條件不同，同一植物對同種微生物的抑制效果也會發生改變。夏秋季日照時間長，植物葉片長勢良好，代謝旺盛，葉片內的揮發性物質含量高于春季葉片，因此對微生物的抑制效果更強。

同一植物對不同細菌的抑菌或殺菌作用有所差別，因此在城市生態系統建設中，除考慮滿足景觀需求外，還要考慮園林植物的多樣性，以及對生態環境改善有作用的植物合理搭配[15]。通過比較鄭州市12種常見園林植物不同季節葉片揮發物對3種致病菌的抑菌效果，篩選出綜合抑菌能力較強的植物，有助于在城市綠化植物的選擇和設計中將多種植物有機結合起來，建立具有針對多季節多種細菌的生態價值植物群落系統，提高城市空氣質量和綠化收益，保證城市的公共衛生安全。