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        杜松精油對樟子松松球殼孢菌抑菌活性分析

        2025-08-09 00:00:00馬騰賀澳門廖詩賢艾爾帕尼·阿布里米提付思娜郭婧周博如
        中南林業(yè)科技大學學報 2025年7期
        關(guān)鍵詞:孢菌精油菌絲

        中圖分類號:S763.15文獻標志碼:A

        文章編號:1673-923X(2025)07-0164-10

        Analysis of the antibacterial activity of juniper essential oil against the Sphaeropsis sapinea of Pinus sylvestris var. mongolica

        MATeng,HEAomen,LIAOShixian,AierpaniAbulimiti,F(xiàn)USina,GUOJing,ZHOUBoru (Collegeoforestry,NortheastForestryUniversity,Harbin5oo4o,Heilongjiang,hina)

        Abstract:【Objectie】TexpoeteitoryefctsadmechanissofplantessentialilsoSeropsisspinendproidinga novelandeco-friendlyapproachforcontroling thediseaseofiplodiatipblight.【Method】Themycelialgrowthate methodwassed toscreenthestyfjipealloouatsstalilsjidaeees microscopicobseatio,psiologicalandiohemicaltsting,teefetsofjuipereetaloilontemorpologyofatogenic fungalhyphaesporegeation,solublesubstanepeetratio,efeseeectiityndpathogenicityrefurthraald therebyevaluatingitsantibacterialactivitygainstSsapne.Resultheesultssoedtatamongtefourplanteentalilsth esentialilofjipradtestibitoryectotemyelialgrowtofSsapinenditalsodabroadatibacteralstru. significantly inhibitingS.sapinea growth withan inhibitionrateof 87.55% at 40mL/L .Spore germination was notably suppressed at concentrations above 5mL/L .Microscopic observations revealed that juniper essential oil caused mycelial shrinkage,rupture,and swelling.Further studies showed that after 12 hours of treatment, extracellular soluble protein levels in the EC30 and EC50 treated groups were4.36timesnd5.9tieshighertanthotrol,espectivelydcatingatjuipersetialoildsuptedtheinteityof pathogen’scellmembranestructure.Treatedmyceliaaccumulatedlrgeamountofreactiveoxygenspecies,andPIandFDAstaiing resultsndicatedthatjuniperessentialoilsignificantlyeducedthecellviabilityofSsapineaEnzyeactivityassysrevealedthat after9hoursoftreatment,teactivitiesofsuperoxidedismutase(SOD),peroxidase (POD)andcatalase(CAT)begatodcreasehe activities of endo ?β? -1,4-glucanase (EG), polygalacturonase (PG),and pectin lyase (PL) gradually decreased and remained consistently lower than the control group.After 12 hours of treatment with EC30 and EC50 ,theenzyme activitieswere 65.54% and 76.51% (Plt; 0.05), 62.8% and 79.2% and 82.62% and 92.55% lower than the control group,respectively. These results indicate that juniper essential oil significantly affects the stability of the enzyme system within S. sapinea,induces oxidative stress responses,and reduces itsinfectivity and pathogenicity.【Conclusion】Juniper essential oil effectively inhibits the growthof S. sapinea,disrupts itsstructure,and reducesits pathogenicity.Thisstudyprovidesatheoreticalbasis forthebiologicalcontrolofDiplodia tipblight.

        words:jniperstialil;inussestrisamonglica;Dipldiatiplight;Serosisintibactaltii

        樟子松Pinussylvestrisvar.mongholica是一種優(yōu)良的造林樹種,樹形美觀、材質(zhì)較好,在水土保持、防風固沙、環(huán)境綠化及生態(tài)建設(shè)中至關(guān)重要。在樟子松生長發(fā)育過程中,易遭受松球殼孢菌Sphaeropsissapinea(異名:Diplodiasapinea)的侵染,引起枯梢病,導(dǎo)致樹勢衰弱。由于該病害是一種傳染性病害,必須加以防范[1。目前,樟子松枯梢病防治多為化學防治,雖能取得一定成效,但其破壞環(huán)境、對人體致癌及部分國家法律限制等影響且長期使用化學藥劑易出現(xiàn)抗藥性菌株[2]。因此,迫切需要篩選開發(fā)安全、高效殺菌劑應(yīng)用于樟子松枯梢病防治。

        近年來,植物精油作為植物源殺菌劑研究及應(yīng)用備受關(guān)注。植物精油是一類從植物葉、種子、花和根莖等部位提取的植物次生代謝產(chǎn)物。其具有廣譜抑菌性,毒性較小,綠色天然,無藥物殘留,可降解,對環(huán)境和動物相對安全[3-4]。因此,其在抑菌抗菌上的作用越來越受關(guān)注,被認為是最有潛力且更安全的綠色抗菌劑之一,已被廣泛研究作為化學農(nóng)藥的替代品[5]。據(jù)報道,一部分精油對抑制植物病原菌生長及病害防控方面具備良好的應(yīng)用前景,如牛至、香茅、丁香精油三種植物精油對白色葡萄球菌Staphylococcusalbus、白色念珠菌Candidaalbicans、金黃色葡萄球菌S.aureus等5種常見病原微生物具有一定抑菌作用[。盧彩會等[報道,姜黃油對沙門氏菌Salmonella、枯草芽孢桿菌Bacillussubtilis、蠟樣芽孢桿菌B.cereus及藤黃八疊球菌Sarcinalutea均有抑制效果。高原等[8研究發(fā)現(xiàn)丁香精油對金黃色葡萄球菌S.aureus和銅綠假單胞菌Pseudomonasaeruginosa具有明顯的抑制作用。Sarkhosh等[在體外施用不同濃度的百里香精油,發(fā)現(xiàn)其可有效抑制炭疽菌B.anthraci、鐮刀菌Fusarium和疫霉菌Phytophthorainfestans的菌絲體生長。Lee等[o]研究發(fā)現(xiàn)肉桂精油可以高效抑制立枯絲核Rhizoctoniasolani的生長;Khosravi等[]研究了部分植物精油對腐皮鐮孢菌 F. solani和尖孢鐮刀菌 F. oxysporum的抑菌活性,其研究表明牛至精油對兩種病原菌均能達到較好的抑制效果。Desam等[12]研究發(fā)現(xiàn)薄荷精油對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌以及酵母菌和真菌均具有顯著的抗菌活性。Sharma等[13]報道了丁香對番茄枯萎病菌抑菌效果呈濃度依賴性。

        本研究擬通過室內(nèi)毒力測定篩選出對樟子松松球殼孢菌有明顯抑菌效果的植物精油,通過顯微鏡觀察,相關(guān)酶活性測定等方法,進一步分析植物精油對病原菌菌絲形態(tài)、細胞膜完整性、防御酶活性以及致病力的影響,闡明植物精油對樟子松球殼孢菌的抑菌作用及機理。該研究結(jié)果將為利用植物精油作為植物源殺菌劑防治樟子松枯稍病提供一定的理論依據(jù)與新途徑。

        1 材料與方法

        1.1 試驗材料

        1.1.1 供試菌株

        樟子松枯梢病松球殼孢菌(B2)分離自黑龍江省尚志市帽兒山樟子松防護林的病梢,取自東北林業(yè)大學森林病理實驗室。植物病原真菌尖孢鐮刀菌(F.oxysporum2-3)、黑附球菌(Epicoccumnigrum5-3-4)、膠孢炭疽菌(Colletotrichumgloeosporioides6-1-1)、間座殼菌(Diaporthe15-2-4)、擬盤多毛孢菌(Pestalotiopsisvismiae17-2-4)、細極鏈格孢菌(Alternariatenuissima18-1-1)、鏈格孢菌(A.alternataYK)均來自東北林業(yè)大學森林病理實驗室。

        1.1.2 試驗試劑

        杜松精油、雪松精油、甘松精油、絲柏精油均購自江西億森源植物香料有限公司。過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)試劑盒購自北京索萊寶科技有限公司,多聚半乳糖醛酸酶(PG)、果膠裂解酶(PL)、內(nèi)切 β -1-4葡聚糖酶(EG)試劑盒購自蘇州格銳思生物科技有限公司。

        1.2 試驗方法

        1.2.1 室內(nèi)毒力測定

        1)供試含精油PDA平板的制備

        本試驗采用 10% 吐溫80為助溶劑。用移液槍準確吸取適量植物精油與 10% 吐溫80按一定比例混合,使植物精油對供試菌終處理體積分數(shù)分別為40、20、10、5、 2.5μL/mL 。振蕩均勻、倒入無菌培養(yǎng)皿,制備不同精油含量的PDA平板。無菌水為陰性對照。

        2)菌絲生長速率法

        測定4種植物精油對樟子松枯梢病病原菌的抑制作用。用打孔器在培養(yǎng)4d的樟子松枯梢病菌落邊緣打取 5mm 直徑菌餅接種于含不同濃度精油的培養(yǎng)基中央,每組3次重復(fù),倒置培養(yǎng)于 25°C 恒溫培養(yǎng)箱中,逐天觀察菌落生長直徑,待對照組菌落長滿整個平板后,采用“十字交叉法”測量菌落直徑并計算各植物精油對病原菌菌絲的抑制率。

        1.2.2 孢子萌發(fā)測定

        孢子懸浮液制備:向培養(yǎng)7d松球殼孢菌培養(yǎng)基中加入適量無菌水,接種環(huán)刮取菌絲,滅菌紗布過濾除去菌絲,調(diào)整濾液為 1×106mL 孢子懸浮液。

        參照凹玻片法[1415],將孢子懸浮液與含杜松精油PDB培養(yǎng)基等體積混合,得到杜松精油體積分數(shù)為2.5、5、10、20、 40mL/L 孢子溶液,以含等量吐溫80的PDB孢子懸浮液為空白對照,25°C 保濕培養(yǎng) 10h 后在光學顯微鏡( 10×40 )下觀察分生孢子萌發(fā)情況。

        1.2.3 病菌樣品的處理與取樣

        打取4枚菌餅投入到 150mL PDB液體培養(yǎng)基中,恒溫振蕩培養(yǎng) 72h ,再向液體培養(yǎng)基中添加10mL 杜松精油與 10% 吐溫80的混合液,使培養(yǎng)基含藥體積分數(shù)為 9.913mL/L ( EC50 )和 4.451mL/L 中 EC30 ),對照組加入 10mL 的 10% 吐溫80。3、6、9、 12h 后收集菌絲樣本和上清液。過濾離心后獲得菌絲與上清液,菌絲用于POD、SOD、CAT活性測定,上清液用于 PL 、EG、PG活性測定。

        1.2.4抑菌作用機理顯微觀察

        1)體視顯微鏡觀察

        參照1.2.1的方法,將含精油與無菌水陰性對照平板置于體視顯微鏡下,觀察杜松精油對松球殼孢菌菌絲生長的影響。

        2)光學顯微鏡觀察

        采用蓋玻片插片法。將 5mm 菌餅分別接種于含0和 9.913mL/L(EC50) 杜松精油的PDA平板中,距離菌餅 1cm 處傾斜 45° 插入滅菌蓋玻片, 25°C 恒溫倒置培養(yǎng)直至菌絲長到蓋玻片三分之二以上,取出蓋玻片,光學顯微鏡下觀察菌絲形態(tài)特征。

        3)電子顯微鏡觀察

        SEM樣品制備與觀察:按前文方法取出蓋玻片,參考吳禹萱[的方法對樣品進行處理,將樣品粘在導(dǎo)電膠上噴金后使用電子顯微鏡觀察菌絲形態(tài)。

        1.2.5 病原菌細胞膜完整性測定

        1)可溶性蛋白含量測定

        參考吳禹萱[的方法,計算各樣品的蛋白含量。

        2)病原菌活性氧積累與細胞活性測定

        利用DCFH-DA探針法以及二乙酸熒光素(FDA)和碘化丙啶(PI)熒光染色法對松球殼孢菌細胞內(nèi)活性氧(reactiveoxygen species)積累情況及細胞活性進行檢測。從1.2.3獲取一定量健康菌絲,放入 2mL 離心管中,加入 1mL , 0.85%NaCl 緩沖液,再加入杜松-吐溫80混合液,使其最終含藥體積分數(shù)為 40μL/mL 。同時設(shè)置清水-吐溫80混合液作為對照。每個處理設(shè)置3個重復(fù), 25°C /180r/min 培養(yǎng) 48h 后, 8000r/min 離心 5min 棄上清, 0.85%NaCl 清洗3次,再加入 0.85%NaCl 緩沖液 1mL ,獲得菌絲備用。

        在處理好的菌絲中分別加入 0.5mL 的0.001μg/mL DCFH-DA試劑、 20μL 的 5mg/mL 二乙酸熒光素(FDA)試劑和 1μL 的 1mg/mL 碘化丙啶(PI)試劑。每個處理3個重復(fù),室溫避光孵育 30min ,每隔 5min 搖勻1次,使試劑與細胞充分接觸。之后用 0.85%NaCl 洗滌 2~3 次,以充分去除未進入細胞內(nèi)的DCFH-DA和染色劑。將菌絲置于載玻片上,利用熒光正置顯微鏡觀察細胞內(nèi)活性氧積累與細胞活性情況,活性氧最佳激發(fā)波長和發(fā)射波長分別為500和 525nm ,F(xiàn)DA最佳激發(fā)波長和發(fā)射波長分別為488和 530nm 。PI最佳激發(fā)波長和發(fā)射波長分別為535和 615nm 。

        1.2.6病原菌抗氧化酶活力及致病力測定

        按1.2.3的方法處理取樣,測定POD、SOD、CAT、PG、PL、EG活性,根據(jù)試劑盒說明書進行酶活測定,各處理重復(fù)3次。

        1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

        使用Excel2021軟件和SPSS27.0軟件對取得的數(shù)據(jù)進行整理與分析,用鄧肯顯著性分析方法進行單因素方差分析。使用Origin2022軟件進行圖像繪制。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 精油對病菌菌絲生長的影響

        2.1.14種植物精油對松球殼孢菌絲生長的抑制

        十字交叉法橫向和縱向測量菌絲的生長直徑,重復(fù)3次取平均值代入公式計算,得出菌絲生長抑制率。杜松精油對病原菌有明顯的抑制效果,且隨著杜松精油濃度的增加抑制作用逐漸升高(圖1),在 40mL/L 時抑菌率為 87.55% ;絲柏精油對病原菌的抑菌作用次之,在 40mL/L 時抑菌率為58.36% ;甘松和雪松精油在該濃度范圍內(nèi)對病原菌抑菌效果較差,在 40mL/L 時抑菌率僅分別為30.06% 和 27.49% 。

        2.1.2杜松精油的廣譜抑菌活性

        測定杜松精油對8種病原真菌的抑菌譜以及生長的影響,結(jié)果表明杜松精油對8種病原真菌均有抑制效果,且呈濃度依賴性,其中對黑附球菌、間座殼菌、擬盤多毛孢菌和鏈格孢菌的生長抑制率分別為 93.60% 、 92.94% ! 92.35% 和 94.13% (表1),顯著高于其他病原菌。對8種病原菌的生長抑制率均達到了 70% 以上,充分表明杜松精油具有廣譜的抑菌活性。

        圖14種植物精油對病原菌的抑制作用Fig.1The inhibitory effectof fourplant essential oilson pathogenic fungus
        不同小寫字母表示差異顯著 (Plt;0.05) 。下同。Differentlowercaseletters indicate significant differences (Plt;0.05) .The samebelow.
        表1杜松精油對8種病原菌的生長抑制率 Table1 Growth inhibition rate of juniperus essential oil on8 pathogenic fungu
        ?同列中的不同小寫字母標識了同一因素不同水平間的顯著差異 (Plt;0.05) 。Diffrent lowercaselettersinthesamecolumndenote significant diferencesbetweenlevelsof thesame factor (Plt;0.05)

        2.2 杜松精油對松球殼孢菌孢子萌發(fā)的影響

        結(jié)果表明,不同濃度杜松精油處理下孢子萌發(fā)率具有顯著差異性( ),杜松精油處理后松球殼孢菌孢子萌發(fā)率顯著低于對照組(圖2)。當杜松精油體積分數(shù)為 2.5mL/L 時,萌發(fā)率為 29.84% ,比對照組降低 69.60% ;在體積分數(shù)40mL/L 時,萌發(fā)率最小,為 1.29% ,比對照組降低 98.68% 。由此表明,杜松精油能有效抑制病菌孢子的萌發(fā)。延展性(圖3A),杜松精油抑制了松球殼孢菌落的正常生長。

        2.3.2 光學顯微鏡觀察

        光學顯微鏡下觀察杜松精油對松球殼孢菌絲形態(tài)的影響,結(jié)果顯示:對照組菌絲體生長良好,菌絲飽滿光滑,自然伸展。處理組菌絲形態(tài)差異明顯,菌絲體生長狀態(tài)差,局部膨大,表面粗糙,斷裂,畸形,細胞內(nèi)含物外滲,菌絲表面有穿孔,甚至存在部分菌絲消融(圖3B),杜松精油導(dǎo)致菌絲形態(tài)發(fā)生了變化。

        2.3 杜松精油對松球殼孢菌落及菌絲形態(tài)的影響 2.3.3 掃描電鏡觀察

        2.3.1 體視顯微鏡觀察

        體視顯微鏡下觀察杜松精油對松球殼孢菌落形態(tài)的影響,結(jié)果顯示,對照組菌落前端呈放射狀且菌絲濃密蓬松、粗細均勻,伸展性良好,尖端呈細絲狀,處理組菌落前端菌絲皺縮變粗,無通過SEM掃描電子顯微鏡觀察經(jīng)杜松精油處理后松球殼孢菌絲形態(tài),結(jié)果表明:對照組菌絲粗壯,健康飽滿,粗細均勻,表面光滑,菌絲自然伸展,呈現(xiàn)出良好的生長狀態(tài)。處理組菌絲表面粗糙布滿褶皺,粗細不均勻,且出現(xiàn)皺縮、斷裂、畸形(圖3C),杜松精油處理使菌絲形態(tài)異常,從而達到抑菌效果。

        圖2不同濃度杜松精油處理 10h 后孢子萌發(fā)率 Fig.2Spore germination rate after10 hoursof treatment with different concentrations of juniperus essential oil
        圖3杜松精油對松球殼孢菌落及菌絲形態(tài)的影響 Fig.3Effect of juniperusessential oil on thecolonyand mycelialmorphologyS.sapinea

        A:體視顯微鏡下對菌落形態(tài)的影響;B:光學顯微鏡下對菌絲形態(tài)的影響

        (a:膨大;b:斷裂;c:畸形;d:穿孔;e:內(nèi)含物外滲;f:菌絲消融); C:電子顯微鏡下對菌絲形態(tài)的影響(a:畸形;b:斷裂;c:皺縮) A:Effect of stereoscopic microscope on colony morphology;B:Effect optical microscopyonmycelial morphology(a:Expansion;b:Fracture; c:Malformation;d:Perforation;e:Extravasationof contents;f:Mycelial ablation ); C: Effect of electron microscopy on mycelial morphology (a:Malformation;b:Fracture;c:Wrinkle)

        2.4 杜松精油對球殼孢菌細胞膜完整性的影響

        2.4.1 細胞外可溶性蛋白含量變化

        通過測定細胞外可溶性蛋白含量,判斷杜松精油對樟子松松球殼孢菌細胞膜通透性的影響,結(jié)果顯示:杜松精油 EC30 和 EC50 處理的病菌胞外可溶性蛋白含量逐漸上升,且顯著高于對照組( ),在培養(yǎng) 12h 時, EC30 和 EC50 處理的病菌胞外可溶性蛋白含量分別是對照組的4.36倍和5.90倍, EC50 是 EC30 的1.35倍。杜松精油對病菌細胞膜造成了破壞,導(dǎo)致細胞可溶性物質(zhì)外滲,病菌細胞完整性遭到破壞(圖4)。

        圖4杜松精油對松球殼孢菌可溶性蛋白的影響Fig.4Effect of juniperusessential oil on solubleproteinofS.sapinea

        2.4.2杜松精油對松球殼孢菌細胞內(nèi)活性氧積累與細胞活性的影響

        活性氧(ROS)參與細胞內(nèi)信號傳導(dǎo),如果機體過量地產(chǎn)生活性氧會對機體細胞膜造成損害,甚至造成生物體死亡。通過活性氧測定結(jié)果表明:經(jīng) 40μL/mL 杜松精油處理后,菌絲出現(xiàn)明顯的綠色熒光,表明細胞膜被損傷,積累了一定量的ROS(圖5)。PI與FDA染色結(jié)果表明:經(jīng)40μL/mL 杜松精油處理后菌絲出現(xiàn)大面積紅色熒光以及極少量綠色熒光,說明精油處理后導(dǎo)致病菌細胞活性降低甚至出現(xiàn)死亡(圖6)。

        2.5 杜松精油對松球殼孢菌抗氧化酶活力及致病性的影響

        2.5.1 杜松精油對松球殼孢菌抗氧化酶活力的影響

        SOD、POD和CAT這3種酶在生物體內(nèi)扮演著至關(guān)重要的角色,它們共同構(gòu)成了生物體內(nèi)抗氧化防御系統(tǒng)的重要部分,保護細胞和組織免受自由基和活性氧的損傷,維持生物體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定和細胞的正常功能。松球殼孢菌SOD、POD、CAT酶活力的測定結(jié)果表明:杜松精油處理后松球殼孢菌SOD活力在 12h 內(nèi)表現(xiàn)出先降低后升高再降低的趨勢,且在 6h 時最低值分別為 EC50 16.24U/g 和 EC30 , 40.39U/g ,活力分別比對照降低了 71.14% 和 28.23% 。 9h 時 EC30 達到最高值為92.86U/g ,顯著高于對照組( Plt;0.05 ),為對照組的2.75倍,經(jīng) EC50 處理的SOD活力在 12h 內(nèi)均低于對照組,可能是該濃度處理使松球殼孢菌防御力顯著下降(圖7A)。經(jīng)杜松精油處理的松球殼孢菌POD和CAT活力在 12h 內(nèi)均高于對照組,且 9h 后活力均開始呈下降趨勢, EC50 處理的POD和CAT活力在 9h 分別達到最高值33.75和371.21μmoL?min-1?g-1) ,顯著高于對照組( Plt; 0.05),分別是對照組的1.27和7.02倍(圖7B、C)。

        圖5杜松精油對松球殼孢菌活性氧積累情況 Fig.5Accumulation of reactive oxygen species in S.sapinea by juniperus essential oil
        圖6杜松精油處理后菌絲PI與FDA熒光染色情況 Fig.6Fluorescence staining of mycelium PI and FDA aftertreatmentwithjuniperusessentialoil

        2.5.2杜松精油對松球殼孢菌致病相關(guān)酶活性的影響

        植物細胞壁是抵御病原菌入侵的主要屏障。病原菌通過分泌一系列的細胞壁降解酶降解寄主植物的細胞壁,以突破屏障入侵寄主植物。病菌在侵入寄主時會分泌EG、PG、PL等來降解植物細胞壁,使植物組織浸解,導(dǎo)致原生質(zhì)體死亡,以利于其入侵感染[7]。經(jīng) EC30 和 EC50 杜松精油處理后松球殼孢菌的(EG、PG、PL)活力均顯著低于對照組( Plt;0.05 ),且具有濃度依賴性,隨著處理時間的延長活性逐漸降低,在 12h 時,杜松 EC30 , EC50 處理后EG活性分別降低 65.54% 和 76.51% (圖8A);杜松 EC30 、 EC50 處理后PG活性分別降低 62.8% 和 79.2% (圖8B);杜松 EC30 一 EC50 處理后PL活性分別降低 82.62% 和92.55% (圖8C)。

        3 結(jié)論與討論

        近年來,安全高效的樟子松枯梢病防治手段(如生防菌、植物提取物等)備受關(guān)注。陳潔等人的研究表明,點柄乳牛肝能夠提高樟子松對枯梢病的抗性[18]。鄧勛等[19]指出木霉能夠抑制病原菌的生長,破壞病原菌主要防御酶的酶活性。大量研究表明,杜松等精油具有抑菌能力,且對多種病原菌具有抑制作用,本試驗結(jié)果顯示杜松精油對松球殼孢菌表現(xiàn)出極強的抑制效果,經(jīng)杜松精油處理后,病原菌菌絲生長速率明顯降低且出現(xiàn)皺縮、斷裂、畸形和內(nèi)容物外溢,這與前人的研究結(jié)果“杜松精油具有抑菌能力,且對多種病原菌具有抑制作用”是相一致的 [20-21]。

        殺菌劑對真菌的作用位點比較多,包括細胞壁、質(zhì)膜、分泌因子、氨基酸生物合成、信號組分等,其中細胞膜對真菌生長發(fā)育有著不可或缺的作用。當細胞膜受損傷后通透性變大,無法進行選擇運送細胞內(nèi)外營養(yǎng)物質(zhì)及代謝產(chǎn)物,細胞內(nèi)含物外泄,菌絲體無法獲得所需的正常營養(yǎng)物質(zhì),代謝途徑紊亂,最終迫使菌體死亡[22]。本試驗的研究結(jié)果表明,細胞膜是杜松精油對松球殼孢菌的作用位點之一。FDA本身不能發(fā)出熒光,能夠自由穿過細胞質(zhì)膜,被活細胞原生質(zhì)體酯酶分解形成熒光素,熒光素不能自由通過活細胞,被積累于細胞內(nèi)產(chǎn)生綠色熒光,死細胞不能分解FDA,故無法產(chǎn)生綠色熒光,PI作為一種細胞核熒光染色劑,由于其不能透過完整的細胞膜卻能透過凋亡中晚期細胞和死細胞的細胞膜而使細胞核紅染的特點[23],可以利用其及FDA區(qū)分活細胞與死細胞。本研究采用FDA、PI試劑對病菌菌絲體染色,杜松精油處理組菌絲細胞大部分呈紅色熒光,少數(shù)為綠色熒光,說明經(jīng)杜松精油處理后的病菌菌絲體細胞膜的完整性受到破壞。蛋白質(zhì)是真菌重要的組成部分,是維持菌絲生命活動的基礎(chǔ)物質(zhì)[24],也是生物細胞內(nèi)重要組成成分,本試驗中可溶性蛋白質(zhì)含量下降可能是由于菌絲體合成代謝出現(xiàn)紊亂,導(dǎo)致無法維持正常的生理功能。

        Fig.7Effect of juniperus essential oil on the antioxidant enzyme activity ofS.sapinea
        圖7杜松精油對松球殼孢菌抗氧化酶活性的影響圖8杜松精油對松球殼孢菌致病相關(guān)酶活性的影響Fig.8Effect of juniperus essential oil on the activity of pathogenic enzymes related to S.sapinea

        氧化脅迫能夠用來表述生物細胞內(nèi)的各種有害過程,這些有害過程是由活性氧(ROS)的積累和抗氧化酶活性防御之間不平衡導(dǎo)致的[25]。高濃度的ROS[單態(tài)氧( 1O2 )、超氧化物 O2- )、過氧化氫( ...H2O2. )]和羥基自由基(-OH)能夠誘導(dǎo)細胞在氧化脅迫下死亡。為減輕其影響,細胞會進化出提高超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和過氧化物酶等抗氧化酶的活性等復(fù)雜反應(yīng)及機制[2]。DCFH-DA探針法發(fā)現(xiàn)杜松精油能夠?qū)е虏≡鶵OS的積累。SOD、POD和CAT活性升高可有效清除過量的活性氧自由基,減輕其對生物細胞膜的傷害。SOD、POD的 EC30 , EC50 呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢且 EC50 組低于 EC30 組,CAT的EC30 、 EC50 的活性隨時間推移逐漸降低,可能是杜松精油處理激活了病菌細胞內(nèi)防御酶活力,以增強細胞清除活性氧能力,防止細胞損傷,但隨著細胞膜被破壞,活性達到峰值后逐漸降低,抵抗能力減弱。

        植物細胞壁是植物應(yīng)對侵染及外界脅迫的第一道屏障,其具備提供機械強度和硬度的能力。病原真菌需要通過分泌一系列細胞壁水解酶來降解植物細胞的細胞壁,以達到入侵植物的目的[27]。多聚半乳糖醛酸酶廣泛分布于真菌中,其能夠降解寄主植物細胞壁中多聚半乳糖醛酸區(qū)域,引起原生質(zhì)體死亡[28]。果膠裂解酶在病原體中充當毒力因子,其主要通過 β. 消除反應(yīng)裂解果膠酸,使植物細胞壁和組織軟化和分解[29]。內(nèi)切 β -1-4葡聚糖酶是細胞壁水解酶的一種,能夠與內(nèi)切葡聚糖酶及葡萄糖苷酶進行協(xié)同使植物纖維素被降解。本試驗發(fā)現(xiàn)杜松精油能夠讓EG、PG、PL顯著下降,具有濃度依賴性,隨著處理時間的延長活性逐漸降低,這可能是導(dǎo)致病原菌致病力下降的原因。

        綜上所述,杜松精油能顯著抑制松球殼孢菌菌絲生長,造成菌絲形態(tài)畸形斷裂,破壞病菌細胞膜通透性,使細胞內(nèi)含物外泄,抑制細胞內(nèi)能量物質(zhì)的合成代謝,影響病原菌抗氧化酶活性,導(dǎo)致ROS氧化脅迫,最終降低病原菌致病力,從而達到抑菌目的。該研究將為樟子松枯梢病的綠色防治奠定一種理論基礎(chǔ)。

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        [本文編校:吳毅]

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