全 文 :中国农学通报 第 24卷 第 12期 2008年 12月
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植物保护科学
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生物活性化合物是植物中大量存在的物质,植物
作为其天然宝库,其产生的次生代谢产物已超过 40万
种[1]。据统计,全球植物种有 35万种之多,但目前只有
约 10%的植物经过化学成分的研究,植物中的大多数
化学物质如菇烯类、生物碱、类黄酮,淄体、酚类、独特
的氨基酸和多糖等均具有杀虫或抗菌活性,从已研究
的植物中发现约有 2400种植物具有控制有害生物的
活性。植物源农药作为生物农药的一种,其开发利用于
有害生物防治的前景十分广阔,从植物中探寻新的活
性先导物或新的作用靶标,通过类推合成或生物合理
设计进行新农药的开发已成为当前农药化学和农药毒
理学研究的热点[2]。地肤子为藜科(Chenopodiaceae)植
物—地肤(Kochia scoparia)的干燥成熟果,载于《神农本
草经》,在药用方面,其性状:味苦、寒、无毒,对许兰氏
黄癣菌(Pseudolarix amabibils),数种小芽胞癣菌和星形
奴卡氏菌(Semen raphani)等皮肤真菌有不同程度的抑
基金项目:国家自然科学基金资助项目(30872029);北京市自然科学基金重点项目(6071001);北京市科委区县专项资金项目;北京市教委平台建设项
目;北京市都市农业学科群项目(XK100190553);北京市属市管高校人才强教计划资助项目。
第一作者简介:吴静,女,1982 年出生,内蒙古赤峰人,硕士,从事植物源农药研究。通信地址:102206 北京市昌平区北农路 7 号北京农学院,
E-mail:wujing0602005@sohu.com。
通讯作者:王有年,男,1951年生,北京人,教授,从事植物源农药研究。Tel:80799006,E-mail:wyn1951@126.com。
收稿日期:2008-06-16,修回日期:2008-06-23。
地肤子甲醇萃取物杀菌抑菌活性成分的初步研究
吴 静,苏学友,师光禄,王有年
(北京农学院,农业应用新技术北京市重点实验室,北京 102206)
摘 要:为探索藜科地肤属植物地肤种子的杀菌抑菌活性,采用生物活性跟踪法对该植物的杀菌抑菌活
性成分进行了初步的研究,并采用柱层析法对其成分进行分离。 甲醇萃取物对小麦赤霉病菌、茄子枯萎
病菌、桃褐腐病菌和苹果斑点落叶病菌的抑菌率分别为 34.74%、39.83%、66.65%和 44.36%,效果都好于
石油醚和氯仿萃取物;流分 10和流分 13的抑制效果较好,抑菌率分别为 54.81%和 76.98%。甲醇萃取物
的生物活性显著高于石油醚和氯仿萃取物(P<5%);分离的流分 13经活性测定后对桃褐腐病菌有较好的
抑菌效果。
关键词:地肤子;活性跟踪法;柱层析;流分
中图分类号:S636.9 文献标识码:A
A Preliminary Study on Fungistasis Activity Components of Methanol
Extractions from Kochia scoparia
Wu Jing, Su Xueyou , Shi Guanglu, Wang Younian
(Beijing University of Agriculture, Key Laboratory of New Technology of Agricultural Application ,Beijing 102206)
Abstract: For researching the fungistasis activity of broom cypress (Kochia scoparia) seed, this experiment
used the tracing method of bioactivity to investigate fungistasis active components. Its ingredient were
separated by column chromatography. The results showed that inhibitory rate of methanol extracts separately
was 34.74%, 39.83%,66.65% and 44.36% to Fusarium gramine, Fusarium oxysporum, Monilia cinerea and
Alternaria artenata. The effections of which was better than others. Ingredient 10 and 13 had better
antifungal activities, inhibitory rate was 54.81% and 76.98% .The bioactivity of methanol extracts were
markedly higher than petroleum ether and chloroform extracts (P<5%)., Ingredient 13 had better fungistasis
effect on Monilia cinerea in all the separating ingredient.
Key words: Kochia scoparia, tracing method of bioactivity, analyse, ingredient
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制作用,而且有溶解尿酸的作用,适用于尿酸过多的疾
病。药理研究表明地肤子中所含的三萜皂甙类成分为
其主要活性成分,具有抗炎、抗过敏和抗搔痒等作用[3]。
据报道:用 3种有机溶剂对地肤进行提取,发现地肤提
取物对螨类有很强的抑制效果[4]。笔者研究发现地肤子
甲醇提取物对几种植物病原菌都有较好的抑制效果,
所以采用活性跟踪法对地肤子的抑菌成分进行研究,
旨在为研制开发新型的植物源杀菌剂提供理论支撑。
1 材料与方法
1.1 试验时间、地点
试验于 2007年在北京农学院农业应用新技术北
京市重点实验室完成。
1.2 材料
地肤子 (采购于北京王府井同仁堂大药房,未炮
制)。经粉粹机(6202型)粉碎后,过 60目标准筛,干燥
低温保存,备用;石油醚(60~90°C沸程)、三氯甲烷、甲
醇均为分析纯(北京化工厂生产)、自来水;培养基(PDA
培养基):土豆 400 g,琼脂(Japan)25g,蔗糖 40g,用自来
水配制成 2000 ml;供试菌种包括:小麦赤霉病菌
(Fusarium gramine)、茄子枯萎病菌 (Fusarium oxyspo-
rum)、桃褐腐病菌(Monilia cinerea)、苹果斑点落叶病菌
(Alternaria artenata),均由北京农学院植物科学技术系
植保植物病理组提供。
1.3 方法
1.3.1 活性成分提取方法 将一定量的地肤子干粉装入
广口瓶中,加入干粉 5倍量的甲醇溶剂,浸提 3~5 d,减
压浓缩后,再加入 5倍量的溶剂浸提 3~5 d,减压浓缩,
如此 3次,合并 3次的提取物。然后将提取物采用液—
液分配法进行分离(见图 1),通过生物活性跟踪,发现
萃取物甲醇部分生物活性最强。将甲醇部分采用中压
柱层析方法进行柱层析分离,洗脱液为石油醚、氯仿、
乙酸乙酯和甲醇配成的一系列极性由低到高的溶剂。
洗脱液的流速为 10 ml/min,每流分收集 50 ml,共得流
分 611个,经薄层层析(TLC)检验后,相同成分者合并,
最终得 13个流分。
薄层层析所用的薄板为 GF254(天津市天河医疗仪
器有限公司),样品在板上展开后,置于碘粒杯里检测,
并做好标记。将合并后所得 11个流分减压浓缩后,进
行生物活性测定,确定活性成分所在部位。
1.3.2 生物活性的测定方法 植物提取物对病原菌菌丝
生长抑制作用采用生长速率法[5]。在无菌条件下,取制
备的地肤子提取浓缩液 1 ml(20W紫外灯灭菌 30 min
下同)加入至约 45 °C 14 ml PDA培养基中,充分摇匀
后制成平板,将培养 4 d的 4种供试菌株在菌落的边
缘打取菌饼(直径为 5 mm)接种于培养基的中央,每皿
一个菌饼,每个处理设 3个重复。以相应量的提取溶剂
加入到培养基中作为对照(CK)。28 °C恒温培养箱中培
养 48h后,定期观察菌落形态并用十字交叉法测量菌
落直径,直到 CK菌落即将长满平皿为止,计算抑制生
长率[6~8]。
抑菌率的计算公式:纯生长量 =菌落平均直径-
菌饼直径;
抑菌率 = [(对照纯生长量-处理纯生长量) /对照
纯生长量]×100%。
F13(流分 13,下同)生物活性的测定采用抑菌圈
法。流份生物活性测定采用牛津杯抑菌圈法。将供试
菌种进行活化培养,PDA培养基。pH自然,28℃恒温
培养箱中培养,活化 3 代后,用含有 0.05% Tween80
的无菌水洗下孢子制成含量为 106~107个 /ml的孢子
悬浮液,备用。在菌种传代与培养过程中,均严格遵循
无菌操作规则。将制备好的菌悬液均匀涂在已经做好
的平板培养基上,将灭菌后的 4个牛津杯均匀放置其
中,轻加压力使之与培养基接触面无缝隙。用枪吸取
待测的流份 200 μl注入牛津杯内至满,平放培养箱中
培养 24 h,取出后准确测出各个牛津杯周围的抑菌圈
的直径。
1.3.3 数据处理方法 试验结果采用 DPS软件进行分
析。方差分析依据 Duncan’s法。所有处理均用 Excel
进行。
2 结果与分析
2.1 不同溶剂萃取物的抑菌作用
液—液分配法对地肤子甲醇提取物进行不同溶剂
萃取后的效果(见表 1):从表中可以看出,3种有机溶
剂萃取物对 4种植物病原菌都有一定的抑菌活性,其
中甲醇萃取物的抑菌活性最强,石油醚次之,氯仿较
差。甲醇萃取物对小麦赤霉病菌、茄子枯萎病菌、桃褐
腐病菌和苹果斑点落叶病菌的抑菌率分别为 34.74%、
39.83%、66.65%和 44.36%,效果都好于石油醚和氯仿
萃取物。在对于小麦赤霉病菌、茄子枯萎病菌和苹果斑
点落叶病菌的抑制效果上,甲醇萃取物和石油醚萃取
图 1 粗提物液-液分配法流程图
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物与氯仿萃取物之间呈现差异显著性(P<5%),前两者
之间不存在差异显著性 (P<5%);3种不同溶剂的萃取
物对桃褐腐病菌的抑制效果都呈现差异显著性
(P<5%)。从整体上看对 4种病原菌抑制效果最好的是
桃褐腐病菌。
2.2 柱层析各流分的生物活性
在预试的基础上,设计了以下洗脱液配比:石油醚:
氯仿 =8:2;石油醚:氯仿 =6:4;石油醚:氯仿 =3:7;氯仿;
氯仿:甲醇 =95:5;氯仿:甲醇 =7:3;氯仿:甲醇 =5:5;氯
仿:甲醇 =3:7;甲醇。经柱层析分离得到 611个流分。
TCL检测后合并为 13个(见表 2)。将这 13个流分对
萃取物抑制效果最好的桃褐腐菌进行生物活性测定。
结果表明:F10(流分 10,下同)和 F13的抑制效果较好,
抑菌率分别为 54.81%和 76.98%,且两者呈现差异显
著性(P<5%)。
2.3 F13牛津杯法生物活性测定
为进一步的考察 F13的生物活性,本试验用牛津杯
抑菌圈法对桃褐腐病菌进行抑菌率测定,试验结果(见
图 2):由图中我们可以看出,F13的抑菌圈直径最大,F10
其次,且 F13与 F10的抑菌率呈现差异显著性(P<5%)。
而 F1、F4、F5、F9和 F11的抑菌圈直径为 0,没有抑菌效
果。所以 F13里有较强的抑菌成分,具体成分还需要做
进一步的研究与鉴定。
表 1 地肤子不同溶剂萃取物的抑菌作用
注:表中菌落直径为 3次重复的平均值;表中同行数据后字母相同
者表示经新复极差法检测差异不显著 (P<5%水平);Ⅰ:小麦赤霉病菌
Fusarium gramine arum,Ⅱ:茄子枯萎病菌 Fusarium oxysporum,Ⅲ:桃褐腐
病菌 Monilia cinerea,Ⅳ:苹果斑点落叶病菌 Alternaria artenata,M:菌落
直径;N抑菌率 /%;A:甲醇;B:石油醚;C:氯仿。
图 2 抑菌圈法流分对桃褐腐菌的活性测定
表 2 柱层析各流分对桃褐腐病菌的抑制作用
22
2 2 2
2
2
2
2
2 2 2
注:表中同列数据后字母相同者表示经新复极差法检测差异不
显著(P<5%水平)
3 结论与讨论
地肤适应性较强,南北各地均可栽种,对土壤要求
不严,房前、屋后、地边、地脚等处均可生长。营养价值
高,又具有保健功能,是一种极好的野生蔬菜。目前,地
肤还处于野生状态尚未开发利用,市场潜力巨大,极具
开发价值[9]。但在植物源农药方面,特别是对果树病害
处理 A B C
Ⅰ
M
对照 5.60 5.75 5.78
处理 3.65 3.98 5.22
N 34.74a 30.72a 9.67b
Ⅱ
M
对照 5.08 4.85 5.23
处理 3.05 3.08 4.38
N 39.83a 36.42a 15.08b
Ⅲ
M
对照 4.65 4.85 4.88
处理 1.55 2.13 3.87
N 66.65a 56.01b 20.68c
Ⅳ
M
对照 4.23 4.68 5.00
处理 2.35 2.73 4.38
N 44.36a 41.40a 12.33b
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的防治,至今仍鲜有报道。笔者通过对杀菌活性植物的
筛选,发现地肤子对桃褐腐病菌有很强的生物活性,说
明提取物中含有极性较高的杀菌活性成分。利用液—
液分配法进行有效成分的分离发现:在 3种萃取物中,
甲醇萃取物的抑菌生物活性最强,且对四种植物病原
菌中桃褐腐的抑菌效果最好,对其进行分离后得到有
效流份 F13。
由于人们对化学农药的不合理使用及其药剂本身
的固有缺点,农药在使用中产生了一系列公害问题,例
如环境污染、人畜中毒、杀伤天敌、破坏生态平衡、3R
(Residue,Resistance,Resurgence)等严重问题,这些不
良影响已引起人们的普遍关注,因此,对农药进行重新
评价,开发对人畜及环境安全的合理性农药是解决上述
问题的重要途径之一[10]。因此,笔者从长远发展的角度
出发,充分利用现有的植物资源,开发具有与生物、环境
和谐的绿色植物源农药,为新农药的研制和先导化合物
的发现提供理论依据和技术支撑,也为地肤这一植物资
源的综合开发利用提供新的途径。到目前为止,地肤子
杀菌抑菌活性成分的提纯、结构鉴定、及其杀菌抑菌的
作用方式和作用机理等也有待更深入的研究。
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