摘要:以三裂葉蟛蜞菊(Wedelia trilobata)、鳳眼蓮(Eichhornia crassipes)和薇甘菊(Mikania micrantha)3種常見(jiàn)外來(lái)入侵物種為材料,研究了其水提取液對(duì)黃瓜枯萎病菌(Fusarium oxysporum)、黃瓜灰霉病菌(Botrytis cinerea)和番茄早疫病菌(Alternaria solani)的抑菌活性。結(jié)果表明,3種植物提取液均有一定的抑菌作用,其中三裂葉蟛蜞菊和薇甘菊提取液對(duì)3種病原菌的抑制效果隨提取液濃度升高而增強(qiáng)。當(dāng)濃度為0.10 g/mL時(shí),三裂葉蟛蜞菊提取液對(duì)黃瓜枯萎病菌、黃瓜灰霉病菌和番茄早疫病菌的最高抑菌率分別為20.18%、26.84% 和17.27%;薇甘菊提取液對(duì)它們的最高抑菌率分別為22.53%、17.75%和19.06%;鳳眼蓮提取液對(duì)部分供試病原菌的抑菌效果并未隨著提取液濃度的升高而呈規(guī)律性變化,但對(duì)3種病原菌的最高抑菌率較前兩者高,均在25.76%以上。
關(guān)鍵詞:外來(lái)入侵植物;植物提取物;植物病原真菌;抑菌活性
中圖分類號(hào):Q948.12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):0439-8114(2013)24-6057-03
開(kāi)發(fā)生物活性高、對(duì)非靶標(biāo)生物安全、環(huán)境相容性好的生物農(nóng)藥已成為農(nóng)藥研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。植物作為生物活性化合物的天然寶庫(kù), 其產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物超過(guò)40萬(wàn)種, Grange等[1]報(bào)道有2 400種植物具有控制有害生物的活性成分,而作過(guò)調(diào)查研究的這些植物僅占全世界現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的45萬(wàn)種植物的極小部分,因此,開(kāi)發(fā)利用植物資源用于有害生物防治的前景廣闊。近年,國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究了一些植物的有機(jī)溶劑(丙酮、乙醇等)提取物的抗菌、殺菌活性[2-5],陸續(xù)查明了植物中的有效化學(xué)物質(zhì), 包括生物堿、萜烯類、酚類、甾體、黃酮類、獨(dú)特的氨基酸類、多糖等,均證明具有抗菌活性[6]。
三裂葉蟛蜞菊(Wedelia trilobata)亦稱南美蟛蜞菊,原產(chǎn)于美洲熱帶地區(qū),常作為地被植物栽培,為菊科多年生草本植物。鳳眼蓮(Eichhornia crassipes)又名水葫蘆,屬雨久花科鳳眼蓮屬,原產(chǎn)于美洲,19世紀(jì)初引入中國(guó),為多年生漂浮性宿根草本植物。薇甘菊(Mikania micrantha)為菊科假澤蘭屬多年生藤本植物,原產(chǎn)于美洲,現(xiàn)已擴(kuò)散到亞洲熱帶地區(qū)。這3種外來(lái)入侵植物適應(yīng)性廣,侵占力強(qiáng)[7-9],在中國(guó)廣泛分布,是華南地區(qū)常見(jiàn)的雜草和園林綠化植物,也是中國(guó)重要的入侵雜草類群。目前,對(duì)于外來(lái)入侵植物對(duì)其他生物的抑制作用的研究主要集中在對(duì)本地植物和昆蟲(chóng)的影響上[10,11],外來(lái)植物對(duì)病原真菌的抑制研究較少。本試驗(yàn)研究了三裂葉蟛蜞菊、薇甘菊和鳳眼蓮的水提取液對(duì)3種常見(jiàn)植物病原真菌菌絲生長(zhǎng)的影響,旨在為充分利用華南地區(qū)外來(lái)入侵植物資源, 開(kāi)發(fā)無(wú)公害植物源農(nóng)藥提供依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
供試菌種: 黃瓜枯萎病菌(Fusarium oxysporum)、黃瓜灰霉病菌(Botrytis cinerea)、番茄早疫病菌(Alternaria solani),由天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。
供試植物:三裂葉蟛蜞菊、鳳眼蓮、薇甘菊,采自北京師范大學(xué)珠海分校校園。
培養(yǎng)基:馬鈴薯葡萄糖瓊脂(PDA)培養(yǎng)基。
1.2 試驗(yàn)方法
植物水提取液的制備。將植物莖、葉剪為2~3 cm小段,放入到榨汁機(jī)處理,殘?jiān)爸阂煌D(zhuǎn)入1 000 mL燒杯中,滅菌紗布初過(guò)濾,初級(jí)過(guò)濾液經(jīng)濾紙過(guò)濾得次級(jí)過(guò)濾液,取2.5 mL次級(jí)過(guò)濾液置于容量瓶中加入蒸餾水定容至25 mL,成為濃度為0.10 g/mL的提取液母液,用母液稀釋成不同濃度的提取液供試。
抑菌活性測(cè)定參照文獻(xiàn)[6]和文獻(xiàn)[12]進(jìn)行。供試菌種26 ℃活化培養(yǎng)3 d后用打孔器打制菌餅。用移液器吸取不同濃度的3種植物提取液涂抹于PDA平板,制成帶藥培養(yǎng)基,以涂抹無(wú)菌水的PDA平板為對(duì)照,每處理3個(gè)重復(fù)。菌餅菌絲面向下置于平板中央, 25 ℃暗培養(yǎng),3 d后用十字交叉法測(cè)量菌落直徑并計(jì)算抑菌率。
1.3 數(shù)據(jù)處理
數(shù)據(jù)均用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,采用 SPSS 16.0軟件輔助處理數(shù)據(jù), Duncan’s多重比較。
2 結(jié)果與分析
2.1 三裂葉蟛蜞菊提取液的抑菌作用
三裂葉蟛蜞菊0.01 g/mL提取液對(duì)黃瓜枯萎病菌、黃瓜灰霉病菌和番茄早疫病菌均有抑制作用(表1),且對(duì)番茄早疫病菌的抑菌率較高,提取液濃度增加到0.05 g/mL時(shí),對(duì)番茄早疫病菌的抑菌效果變化不大,對(duì)黃瓜枯萎病菌和黃瓜灰霉病菌的抑菌效果明顯加強(qiáng);濃度增加到0.10 g/mL時(shí)抑制效果最強(qiáng),提取液對(duì)黃瓜灰霉病菌的抑菌率達(dá)26.84%,而對(duì)黃瓜枯萎病菌和番茄早疫病菌的抑菌率分別為20.18%和17.27%??梢?jiàn),三裂葉蟛蜞菊水提取液在試驗(yàn)設(shè)定濃度范圍內(nèi)對(duì)3種植物病原菌生長(zhǎng)的抑制作用隨濃度增大而增強(qiáng)。
2.2 薇甘菊提取液的抑菌作用
薇甘菊提取液對(duì)3種植物病菌均有抑制作用(表2),其抑菌效果隨著濃度的升高而增強(qiáng)。提取液濃度為0.01 g/mL時(shí),對(duì)黃瓜枯萎病菌、黃瓜灰霉病菌和番茄早疫病菌的抑菌率分別為7.54%、1.76%、5.69%;當(dāng)提取液濃度達(dá)到0.10 g/mL時(shí),對(duì)黃瓜枯萎病菌的抑制作用最為明顯,抑菌率達(dá)22.53%,對(duì)其他2種病原菌的抑制效果相對(duì)較弱,分別為17.75%和19.06%。說(shuō)明薇甘菊水提取液中含有有效的抑菌物質(zhì)且不同濃度提取液的抑菌效果有較明顯的差異。
2.2 鳳眼蓮提取液的抑菌作用
鳳眼蓮提取液對(duì)3種植物病原菌均有抑制作用(表3),對(duì)番茄早疫病菌的抑制效果隨著濃度升高而大幅增強(qiáng),濃度為0.01 g/mL時(shí)抑菌率為14.49%,濃度為0.10 g/mL時(shí)抑菌率升至31.15%。對(duì)黃瓜枯萎病菌和黃瓜灰霉病菌的抑菌率未隨提取液濃度的增加而呈現(xiàn)規(guī)律性變化,一種可能是提取液在特定的濃度下才會(huì)對(duì)這2種病菌產(chǎn)生較強(qiáng)的抑制效果,另一種可能是提取液對(duì)植物病原菌的抑制存在特異性。提取液濃度為0.05 g/mL時(shí)對(duì)黃瓜枯萎病菌的抑菌率最低,而在濃度為0.01 g/mL時(shí)對(duì)黃瓜灰霉病菌抑菌率最低??傮w看來(lái),相對(duì)于其他2種植物提取液(表1,表2),鳳眼蓮提取液對(duì)3種病原菌的抑制效果較強(qiáng),最高抑菌率均超過(guò)25%,同時(shí)最低抑菌率也均在10%以上。
3 小結(jié)與討論
本研究結(jié)果表明,在試驗(yàn)所選用的劑量條件下,三裂葉蟛蜞菊水提取液對(duì)3種病原菌均有明顯的抑制作用,且抑制效果隨著濃度的升高而增強(qiáng),其中對(duì)黃瓜灰霉病菌抑制作用較強(qiáng), 最高抑菌率達(dá)26.84%。此前學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)三裂葉蟛蜞菊提取液對(duì)本地作物[13,14]、雜草[10]具化感作用,對(duì)玉米螟和花生蚜有防御功能[15,16],對(duì)病原微生物具殺菌效果[17],并從中分離得到了酚類、萜類、糖和糖苷類、生物堿和非蛋白氨基酸等有效抑菌活性成分[18]。有研究表明,超過(guò)62%的倍萜、半萜類化合物有一定的抗菌活性,超過(guò)50%的萜類物質(zhì)具有較強(qiáng)的抗菌活性[19,20]。三裂葉蟛蜞菊中含有的抗菌成分可能是萜類物質(zhì),其具體成分還需進(jìn)一步研究。
本試驗(yàn)中,鳳眼蓮提取液也表現(xiàn)出抑菌效果,僅對(duì)番茄早疫病菌的抑制效果隨濃度增加而增強(qiáng),對(duì)另2種病原菌的抑菌效果并未隨濃度升高呈現(xiàn)規(guī)律性變化??赡苁瞧湟志钚杂幸欢ǖ奶禺愋訹2],亦可能是菌種存在特異性[21,22],原因有待研究。目前關(guān)于鳳眼蓮的研究主要集中于凈化污水以及其食品、飼料應(yīng)用方面[23],對(duì)其抑菌研究鮮有報(bào)道。以鳳眼蓮抑菌作用作為研究重點(diǎn)有可能發(fā)現(xiàn)某些新類型的殺菌劑先導(dǎo)化合物,并有可能用其開(kāi)發(fā)新型的植物源殺菌劑。
薇甘菊提取液對(duì)3種供試菌均有抑制作用,且抑制程度隨濃度的升高而增強(qiáng)。已有研究表明薇甘菊提取物對(duì)辣椒疫霉、玉米大斑病菌的抑菌率可達(dá)100%[24],對(duì)細(xì)菌[25]和昆蟲(chóng)[24]也有控制作用,并鑒定出了其所含的22種化合物,其中單萜、倍半萜、醇和酮的衍生物是其主要活性成分[11]。本研究中薇甘菊提取液的抑菌活性成分還需進(jìn)一步分析。
由植物產(chǎn)生的生物活性物質(zhì)多種多樣,它們?cè)从谧匀唬?能在自然界降解,是研制和生產(chǎn)無(wú)毒或低毒、無(wú)殘留、高效和低成本抗植物病害農(nóng)藥的理想材料,抗菌植物資源的開(kāi)發(fā)利用具有廣闊前景。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)三裂葉蟛蜞菊、鳳眼蓮和薇甘菊水提取物抑菌活性的研究,發(fā)現(xiàn)它們均有抗植物病原真菌的活性,說(shuō)明其中含有抗菌有效成分。中國(guó)外來(lái)入侵植物資源十分豐富,今后擴(kuò)大對(duì)外來(lái)物種的研究范圍,對(duì)其中的化學(xué)活性成分進(jìn)行定性研究,對(duì)于植物資源的合理開(kāi)發(fā)利用和植物病害的綜合管理有著重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn):
[1] GRANGE N, AHMED S. Handbook of plants with pest control properties [M]. New York: Wiley-Interscience,1988.
[2] 馮俊濤,石勇強(qiáng),張 興.56種植物抑菌活性篩選試驗(yàn)[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2001,29(2):65-68.
[3] 于平儒,邵紅軍,馮俊濤,等.62種植物樣品對(duì)菌絲活性的測(cè)定[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2001,29(6):65-69.
[4] 殷帥文,王慶先,李 強(qiáng),等.20種植物提取物抑制植物病原菌活性研究[J].天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā),2009,21(2):306-311.
[5] 陳仕江,丁 偉,楊 幫,等.10種中藥植物對(duì)4種植物病原真菌的生物活性研究[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2005,18(3):311-314.
[6] 張焱珍,潘 俊,尚 慧,等.77種植物提取物對(duì)植物病原菌的生長(zhǎng)抑制作用[J].天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā),2011,23(1):136-141.
[7] 汪貴波,陳 實(shí),曾任森.入侵物種三裂葉蟛蜞菊揮發(fā)性物質(zhì)的鑒定及其抗菌活性[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2008,16(4):905-908.
[8] GAO L, LI B. A potential native natural enemy of invasive aquatic weed-water hyacinth[J]. Biological Invasions,2006,8(8):1689-1692.
[9] 吳彥瓊.外來(lái)植物南美蟛蜞菊入侵生態(tài)學(xué)研究[D].廣州:中山大學(xué),2005.
[10] 許 華,魏宇昆,蔣夢(mèng)嬌,等.2種草本植物對(duì)三裂葉蟛蜞菊化感物質(zhì)脅迫的響應(yīng)[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2011,27(28):158-162.
[11] 張茂新,凌 冰,孔垂華,等.薇甘菊揮發(fā)油的化學(xué)成分及其對(duì)昆蟲(chóng)的生物活性[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2003,14(1):93-96.
[12] 何 靜,沈慧敏,張新虎.七種植物粗提物對(duì)常見(jiàn)植物病菌的抑菌作用研究[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,39(4):447-450.
[13] 聶呈榮,曾任森,駱世明,等.三裂葉蟛蜞菊對(duì)水稻化感作用的初步研究[J].作物學(xué)報(bào), 2004,30(9):942-946.
[14] 聶呈榮,曾任森,黎華壽,等.三裂葉蟛蜞菊對(duì)菜心化感作用的生理機(jī)理[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003,24(4):106-107.
[15] 朱彩云,梁明龍,郭 景,等.蟛蜞菊粗提物對(duì)玉米螟拒食作用研究初報(bào)[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2006,22(1):264-265.
[16] 陳澤坦,符悅冠,駱焱平.蟛蜞菊抽提物對(duì)花生蚜忌避及毒殺作用[J].熱帶作物學(xué)報(bào), 2003,24(3):51-53.
[17] 林碧芬, 黃志堅(jiān). 南美蟛蜞菊揮發(fā)油的抑菌活性及成分分析[J]. 中國(guó)畜牧獸醫(yī),2011,38(11):69-72.
[18] 林 娟,殷全玉,楊丙釗,等.植物化感作用研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2007,23(1):68-72.
[19] RENEE J G, JEFFREY B H. A survey of antifungal compounds from higher plants,1982-1993[J]. Phytochemistry,1994,37(1):19-42.
[20] PICMAN J, PICMAN A K. Autotoxicity in Parthenium hysterophorus and its possible role in control of germination[J]. Biochemical Systematics and Ecology,1984,12(3):287-292.
[21] MARSHALL E M, ALOIS A B, CARL H B. Fungal wilt diseases of plants[M]. New York: Academic Press, 1981.
[22] EGASHIRA H,KUWASHIMA A,ISHIGURO H, et al. Screening of wild accessions resistant to gray mold (Botrytis cinerea Pers.)in Lycopersicon[J]. Acta Physiologiae Plantarum, 2000, 22(3):324-326.
[23] 譚承建,董 強(qiáng),王銀朝,等.水葫蘆的危害、利用與防除[J].動(dòng)物醫(yī)學(xué)進(jìn)展,2005,26(3):55-58.
[24] 馮惠玲,楊長(zhǎng)舉,張 興,等.薇甘菊對(duì)昆蟲(chóng)和病原菌生物活性的初步研究[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào),2004,43(4):82-85.
[25] 吳玉荷,楊小華,蔣靈芝.薇甘菊水提物的抑菌試驗(yàn)研究[J].中國(guó)野生植物資源,2007,26(1):51-54.