劉 朦,王 琦,魯一薇,李 穎,楊小環(huán),馬金虎
(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,山西太谷030801;2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院,山西太谷030801)
番茄枯萎?。‵usarium oxysporum f.sp.Lycopersici)又叫萎蔫病,在老菜棚室發(fā)生嚴(yán)重[1],是一種維管束病害,由尖孢鐮刀菌番茄轉(zhuǎn)化型(Fusarium oxysporum f. sp. Lycopersici(Sacc)Synder et Hansen)引起的[2]。發(fā)病嚴(yán)重時全株枯萎死亡,該病僅危害番茄,是番茄的主要連作病害之一[3]。其主要是以病菌附著在土壤、種子及病殘體中傳播。病菌從幼根或傷口侵入,在植株維管束中擴展蔓延,葉片萎黃枯死[4]。番茄枯萎病屬于土傳性病害,嚴(yán)重影響番茄品質(zhì)和產(chǎn)量,番茄的幼苗期到成株期均可受到枯萎病菌的侵染。
番茄早疫?。ˋlternaria solani)又稱輪紋病或夏疫病,是果蔬生產(chǎn)或采后常見病害,也是一種危害性極大的世界性病害,在多個國家發(fā)病率都很高。番茄早疫病是由茄鏈格孢菌所致的一種番茄常發(fā)病害,其在整個生育期均可發(fā)病,危害葉、莖、果實[5]。如連年種植茄科蔬菜或者濕度較高(有利于病菌安全越冬,使土壤累積更多的病菌)就會發(fā)生病害[6]。早疫病對番茄產(chǎn)量影響很大,發(fā)病嚴(yán)重時會減產(chǎn)50%以上,造成果實內(nèi)含有毒素,影響人體健康[7]。
目前,我國植物病蟲害防控上使用的農(nóng)藥,80%以上為化學(xué)制劑[8]。鑒于化學(xué)農(nóng)藥本身固有的缺點和人們長期不合理地施用,導(dǎo)致病蟲害產(chǎn)生抗藥性、土壤農(nóng)藥殘留嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境受到污染,嚴(yán)重危害人體健康。植物源農(nóng)藥具有環(huán)境相容性好、生物活性多樣、對高等動物及害蟲天敵安全、有害生物不易產(chǎn)生抗藥性、藥效較為緩和等優(yōu)點,世界各國都在大力提倡使用和開發(fā)植物源綠色農(nóng)藥。
紫莖澤蘭(Eupatorium adenophorum)為菊科澤蘭屬多年生草本植物,原產(chǎn)于墨西哥、哥斯達(dá)黎加等地,現(xiàn)分布較為廣泛,在熱帶、亞熱帶的30 多個國家和地區(qū)都有分布,是一種世界性入侵雜草,其我國主要分布于云南、貴州、四川、重慶、廣西、西藏及臺灣等?。ㄊ?、區(qū))。紫莖澤蘭莖葉中含有殺菌活性物質(zhì),且原材料來源極其豐富[9]。利用其植株中豐富的天然活性物質(zhì)開發(fā)成植物源殺菌劑,應(yīng)用于綠色現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn),具有重大的戰(zhàn)略意義。張妙直等[10]研究發(fā)現(xiàn),紫莖澤蘭提取物對辣椒疫霉病、棉花枯萎病、水稻稻瘟病、蘋果腐爛病的抑制效果較好。趙春富等[11]研究發(fā)現(xiàn),紫莖澤蘭提取物對大豆炭疽病及禾谷鐮刀病有較好的防治功效。李麗萍[12]研究發(fā)現(xiàn),紫莖澤蘭葉片70%的乙醇提取物及幾種不同有機溶劑萃取物均能抑制番茄青枯菌。楊鋒波等[13]在紫莖澤蘭乙醇初提取液中石油醚萃取部分在25 mg/mL 質(zhì)量濃度下對香蕉炭疽菌的抑菌活性較高。桂麗梅等[14]研究發(fā)現(xiàn),紫莖澤蘭提取物的抑菌效果明顯,主要抑制甘薯軟腐病菌、除蟲菊鐮刀菌、煙草赤星菌及石榴病原菌,其中,對石榴病原菌的抑制率最高,超過70%,對其余病菌的抑制率也均在45%以上。但用紫莖澤蘭提取物來防控番茄枯萎病、早疫病的研究未見報道。
本試驗采用生長速率法,測定了7 種不同紫莖澤蘭提取物組分對番茄枯萎病、早疫病致病菌的抑菌活性,旨在為紫莖澤蘭提取物在番茄病害綠色防控上的應(yīng)用提供理論依據(jù)。
供試紫莖澤蘭植株成熟葉片采自云南省普洱市,在室溫下陰干,用粉碎機粉碎,過0.42 mm 篩備用;供試菌種為番茄枯萎病菌、番茄早疫病菌,由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)植物病理實驗室提供。
將95%的乙醇與紫莖澤蘭干粉按4∶1(V/m)混合,浸泡72 h 后,過濾浸提液,重復(fù)浸泡4 次后合并浸提液,用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器經(jīng)減壓濃縮除去大部分乙醇,再置于低溫真空干燥箱中蒸發(fā)掉乙醇,至提取物濃縮至膏狀且質(zhì)量不再變化為止,得到乙醇浸膏[15]。將乙醇浸膏與0.149~0.074 mm 硅膠以質(zhì)量比(1∶1)~(1∶1.5)進行拌樣,采用石油醚濕法裝柱,進行洗脫、減壓濃縮、低溫真空干燥,得到石油醚粗提物(S)。取石油醚粗提物采用濕法裝柱,干法上樣,依次采用石油醚∶乙酸乙酯(m/m)為100∶1、50∶1、20∶1、10∶1、5∶1、1∶1 的比例進行洗脫,得到6 種不同提取物組分,即石油醚∶乙酸乙酯=100∶1(A)、石油醚∶乙酸乙酯=50∶1(B)、石油醚∶乙酸乙酯=20∶1(C)、石油醚∶乙酸乙酯=10∶1(D)、石油醚∶乙酸乙酯=5∶1(E)、石油醚∶乙酸乙酯=1∶1(F),提取物4 ℃低溫避光保存?zhèn)溆?。取適量紫莖澤蘭提取物,用無水乙醇溶解后配制成20 mg/mL 的藥液。
采用生長速率法,將紫莖澤蘭不同提取物組分加入馬鈴薯葡萄糖瓊脂(PDA)培養(yǎng)基中,制成含藥平板,使藥劑終質(zhì)量濃度分別為0.1、0.5、1.0 mg/mL。將番茄枯萎病和番茄早疫病2 種病原菌在PDA 平板上培養(yǎng)7 d,用0.8 cm 孔徑打孔器打取若干菌碟,然后接種于含藥平板上,以加入等量的無水乙醇作為對照,每處理重復(fù)3 次,置于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)。
采用十字交叉法每24 h 測定一次菌落生長的直徑并記錄,計算紫莖澤蘭不同提取物組分對2 種病原菌的抑制率,比較紫莖澤蘭不同提取物組分對番茄2 種致病菌生長的抑制效果,并在1.0 mg/mL濃度下比較各紫莖澤蘭提取物組分對番茄2 種致病菌的抑制效果。抑菌率=(對照組菌落生長直徑-處理組菌落生長直徑)/(對照組菌落生長直徑-0.8 cm)×100%。
利用Excel 2010 對數(shù)據(jù)進行整理,抑菌率用SPSS 軟件進行單因素方差分析,采用Duncan 新復(fù)極差法對數(shù)據(jù)進行差異多重比較(P<0.05)。
從圖1、圖2 可以看出,紫莖澤蘭提取物組分A、B、C、D、E、F、S 在質(zhì)量濃度為0.1 mg/mL 時對番茄枯萎病的抑制率分別為31.34%、39.55%、50.75%、42.46%、45.43%、44.78%、34.32%,其中,C 組分抑制效果最好,A 組分抑制率最低,二者之間差異顯著;在質(zhì)量濃度為0.5mg/mL時,其抑制率分別為46.27%、69.41%、69.35%、74.53%、70.71%、81.68%、66.43%,其中,F(xiàn) 組分抑制效果最好,A 組分抑制率最低,二者間達(dá)到顯著性差異,B、C、E 組分間無顯著性差異;在質(zhì)量濃度為1.0 mg/mL 時,抑制率分別為52.24%、77.24%、76.90%、89.38%、72.29%、88.12%、79.05%,其中,D 組分抑菌效果最好,A 組分抑菌效果最差,二者間差異顯著,D 組分與F 組分間無顯著性差異。
從圖3、4 可以看出,紫莖澤蘭提取物組分A、B、C、D、E、F、S 在質(zhì)量濃度為0.1 mg/mL 時對番茄早疫病的抑制率分別為10.13%、49.57%、51.68%、40.34%、47.95%、50.84%、37.82%,其中,C 組分抑制效果最好,然后依次是F>B>E>D>S>A,A 組分抑菌率最低,除組分B 和F 外,C 組分與其他組分之間差異顯著;在質(zhì)量濃度為0.5 mg/mL 時,其抑制率分別為15.98%、71.86%、73.09%、67.23%、72.69%、70.97%、58.82%,其中,C 組分抑制效果最好,A 組分抑制率最低,二者間差異顯著;在質(zhì)量濃度為1.0 mg/mL 時,對番茄早疫病致病菌抑制率分別為30.67%、80.25%、75.47%、79.83%、75.64%、76.46%、66.82%,其中,B 組分效果最好,A 組分抑菌率最低,二者之間達(dá)到顯著性差異。
由圖5 可知,紫莖澤蘭不同提取物組分對2 種致病菌均有一定的抑制作用。在質(zhì)量濃度為1 mg/mL時,提取物組分A、B、C、D、E、F、S 對番茄枯萎病致病菌的抑制率分別為46.27%、77.24%、76.90%、89.38%、72.29%、88.12%、79.05%,除組分A 外,其余組分抑菌率均大于70%,其中,組分D 和組分F 的抑菌率大于80%,各組分的抑菌效果依次為D>F>S>E>B>C>A。
在質(zhì)量濃度為1 mg/mL 時,提取物組分A、B、C、D、E、F、S 對番茄早疫病致病菌的抑制率分別為30.67%、80.25%、75.47%、79.83%、75.64%、76.46%、66.82%,其中,組分B、C、D、E、F 的抑菌率均大于70%,只有組分A 和石油醚粗提物(S)抑菌率在70%以下,組分B 抑菌率最高,達(dá)到80.25%,組分A的抑菌率最低,僅為30.67%。各組分的抑菌效果依次為B>D>F>E>C>S>A(圖5)。
由圖5 可以明顯看出,紫莖澤蘭提取物組分A、C、D、F、S 對番茄枯萎病的抑制作用大于對番茄早疫病的抑制作用;紫莖澤蘭提取物的組分B、E 對番茄早疫病的抑制作用大于對番茄枯萎病的抑制作用。由此可知,同一濃度下,不同提取物組分對番茄枯萎病和早疫病致病菌的抑制作用存在差異,相同提取物組分對不同致病菌的抑制作用也存在明顯的差異。
本研究發(fā)現(xiàn),紫荊澤蘭提取物對番茄枯萎病和番茄早疫病均有不同程度的抑制作用,其抑制率均與濃度呈正相關(guān)。張妙直等[10]研究發(fā)現(xiàn),紫莖澤蘭6 種有機溶劑提取液均對4 種病原真菌起到抑制作用,且隨著濃度的提高,抑菌率逐漸增加。安麗等[16]研究發(fā)現(xiàn),在質(zhì)量濃度為2.0 mg/mL 時,丁香、八角茴香及厚樸提取物抑菌效果較好,且對葡萄根腐病菌的活性有一定的影響作用。本試驗結(jié)果表明,紫莖澤蘭不同提取物組分對番茄枯萎病和番茄早疫病均有良好的抑制作用,與他人研究結(jié)果一致。對于番茄枯萎病病菌,質(zhì)量濃度為0.1 mg/mL時,C 組分抑制率較高;質(zhì)量濃度為0.5 mg/mL 時,F(xiàn)組分抑制率較高;質(zhì)量濃度為1.0 mg/mL 時,D 組分抑制效果最好。對于番茄早疫病病菌,質(zhì)量濃度分別為0.1、0.5 mg/mL 時,C 組分抑制率較好;質(zhì)量濃度為1.0 mg/mL 時,B 組分抑制效果最好,這可能是提取物中存在多種抑菌活性成分,而其他組分抑菌活性成分單一,推測提取物抑菌效果是由不同抑菌活性物質(zhì)互相作用產(chǎn)生的,這還有待進一步試驗驗證。
李麗萍[12]研究發(fā)現(xiàn),質(zhì)量濃度在1.0 g/mL 時,70%的紫莖澤蘭乙醇提取液對5 種供試菌均有抑制作用,其中,對番茄青枯菌的抑制效果較為明顯。楊鋒波等[13]研究發(fā)現(xiàn),質(zhì)量濃度為25.0 mg/mL 時,紫莖澤蘭乙醇提取物對香蕉炭疽菌的抑菌效果最好,抑菌率為58.09%。高小寬等[17]研究發(fā)現(xiàn),三七提取物在質(zhì)量濃度為4 000 mg/L 時抑菌率最好,且相同提取物在不同濃度下對菌落生長抑制作用不同。本試驗中,在質(zhì)量濃度為1.0 mg/mL 時,紫莖澤蘭提取物對番茄枯萎病和番茄早疫病致病菌抑制效果較為顯著的是D 組分和B 組分,其抑菌率分別達(dá)到89.38%、80.25%。相對而言,紫莖澤蘭提取物對枯萎病致病菌抑制效果要好于番茄早疫病。本試驗進一步明確了紫莖澤蘭中的抑菌成分,通過對其進行結(jié)構(gòu)改造,可以獲取更高效、更安全的植物源殺菌劑[18-20]。
紫莖澤蘭不同提取物組分對番茄枯萎病致病菌和番茄早疫病致病菌均有抑制作用,并且在高濃度下抑制效果最好,不同濃度的抑制效果依次為1 mg/mL>0.5 mg/mL>0.1 mg/mL。其中,當(dāng)質(zhì)量濃度為1 mg/mL 時,A 組分對番茄枯萎病和番茄早疫病致病菌的抑制效果最低,D 組分對這2 種致病菌的抑制效果較好;紫莖澤蘭不同提取物組分對番茄枯萎病的抑制效果為D>F>S>E>B>C>A,對于番茄早疫病致病菌的抑菌效果為B>D>F>E>C>S>A。
本試驗結(jié)果表明,紫莖澤蘭中的活性物質(zhì)對番茄枯萎病和早疫病均有抑制作用,能夠阻礙菌體中的一些細(xì)胞,使其無法進行正常的代謝活動,從而導(dǎo)致細(xì)胞不再生長和繁殖,達(dá)到抑菌的目的。本研究結(jié)果為后續(xù)的研究工作奠定了一定的基礎(chǔ),利用紫莖澤蘭對番茄枯萎病和早疫病的抑菌活性可以將其制成生物農(nóng)藥,對這2 種病害進行防治,同時,還可使紫莖澤蘭這種惡性雜草變廢為寶。