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柠檬草精油对烟草黑胫病的抑制活性研究



全 文 :第30卷第5期
2012年10月
上 海 交 通 大 学 学 报 (农 业 科 学 版)
JOURNAL OF SHANGHAI JIAOTONG UNIVERSITY(AGRICULTURAL SCIENCE)
Vol.30No.5
 Oct.2012
文章编号:1671-9964(2012)05-0067-05  DOI:10.3969/J.ISSN.1671-9964.2012.05.014
收稿日期:2011-12-06
基金项目:中国烟草总公司云南省公司(2010YN47)
作者简介:卢敏(1985-),男,博士生,研究方向:芳香植物研发与应用,E-mail:lumin111@sjtu.edu.cn;
姚雷(1963-)为本文通讯作者,女,博士,教授,博士生导师,研究方向:芳香植物研发与应用,E-mail:yaolei@sjtu.edu.cn
柠檬草精油对烟草黑胫病的抑制活性研究
卢 敏1,韩智强2,李忠环2,詹莜国2,彭 云2,徐 云3,姚 雷1
(1.上海交通大学 农业与生物学院,上海201101;2.云南省烟草公司昆明市公司,昆明650205;
3.云南省农业科学研究院 环境资源研究所,昆明650205)
摘 要:研究了5种常见植物精油的抗烟草黑胫病活性,确定了植物精油的种类与浓度,为烟草黑
胫病防治的精油药剂的开发与应用提供理论依据。采用菌丝生长抑制法和茎秆接种法,分别评价
了植物精油对烟草黑胫病的体外和体内抑菌活性。结果表明,在体外条件下,柠檬草精油对烟草黑
胫病的抑制效果最好,具有浓度梯度抑制效应,最低抑菌浓度为320μg/mL;在体内条件下,柠檬草
精油640μg/mL时对烟草黑胫病预防与治疗效果最佳,病情指数分别为16.67和56.79,相对诱导
效果分别为81.93%和38.44%,与甲霜灵190μg/mL无显著性差异。柠檬草精油具有优越的体
外和体内抗菌活性,是有潜力的生物抗菌剂和杀菌剂,有望在今后的烟草黑胫病菌防治中进一步开
发利用。
关键词:柠檬草;精油;黑胫病菌;抑菌活性;防治效果
中图分类号:TS275.2;S482.292    文献标识码:A
Antimicrobial Activities of Lemongrass Essential Oil Against
Phytophthora parasitica var.nicotianae
LU Min1,HAN Zhi-qiang2,LI Zhong-huan2,ZHAN You-guo2,
PENG Yun2,XU Yun3,YAO Lei1
(1.School of Agriculture and Biology,Shanghai Jiaotong University,Shanghai 201101,China;
2.Kunming Municipal Company of Yunnan Province Tobacco Company,Kunming 650051,China;
3.Agricultural Environment Resource Research Institute,Yunnan Academy of Agricultural Sciences,Kunming 650205,China)
Abstract:Antimicrobial activities of five common plant essential oils against Phytophthora parasitica var.
nicotianae were investigated,and the species and concentration of the plant essential oils were determined,
which provided a theory basis for the development and application of essential oil fungicide against P.
parasitica var.nicotianae.Hypha growth inhibition assay and stem inoculation method were used to
evaluate the in vitro and in vivo antimicrobial activity of essential oils to P.parasitica var.nicotianae.
The results showed that,in the selected five essential oils,lemongrass essential oil was most effective
against P.parasiticavar.nicotianae in vitro which inhibited hypha growth in a dose-dependent manner,
and totaly inhibited mycelia growth with a minimum concentration of 320μg/mL.In vivo,640μg/mL of
lemongrass essential oil was most efficient for prevention and treatment of disease with a disease index of
16.67and 56.79and relatively induced efficiency of 81.93% and 38.44%,respectively.No significant
上 海 交 通 大 学 学 报 (农 业 科 学 版) 第30卷
diference was found between 640μg/mL of lemongrass essential oil and 190μg/mL of metalaxyl.This study has
demonstrated that the lemongrass essential oil is potential and promising antimicrobial agents which could be used
as biofungicide in the protection of tobacco against Phytophthora parasitica var.nicotianae.
Key words:lemongrass;essential oils;Phytophthora parasitica var.nicotianae;antimicrobial activity;
control efficiency
    烟 草 黑 胫 病 由 烟 草 疫 霉 [Phytophthora
parasitica (Dast.)var.nicotianae (Breda de
Haan)Tucker]引起,是世界烟草种植中危害最严
重的病害之一,同时也是中国烟草种植区的主要病
害。据不完全统计,平均每年因该病给烟草种植造
成的损失达1亿元以上[1]。目前烟草黑胫病防治药
剂主要是甲霜灵,但由于其作用位点单一、药剂选择
压力及天然抗性群体的存在[2-4],使烟草疫霉抗药性
逐年增强,对烟草黑胫病的大范围发生难以起到控
制作用。因此,新型烟草黑胫病防治药剂的开发与
应用势在必行。
植物源农药作为生物农药的一类,其开发利用
对有害生物防治的前景十分广阔。植物源农药与化
学农药相比具有低毒、无残留、选择性高及不易使害
虫、病菌产生耐药性的特点,是一种与环境有良好相
容性的新型环保农药[5]。精油源于植物的果实、叶
片、茎秆、种子、花和根等,是植物次生代谢的香气成
分和挥发性产物,是一种重要的植物源农药。目前
已有文献报道植物精油对疫霉属病害抑制作用的研
究[6-8]。对烟草疫霉的防治,仅Bowers等通过丁香
油和胡椒芥子油混合液、肉桂提取物以及合成肉桂
油对土壤中烟草疫霉菌丝、孢子囊及厚垣孢子的抑
制作用进行了相关报道[9],但未在烟草体内进行相
关评价。
柠檬草、罗勒、椒样薄荷、茶树和桉叶在中国普
遍种植,材料来源广泛,精油的化学成分和抗细菌、
抗真菌活性已有大量报道[12-14],但其体外和体内的
抗烟草疫霉活性尚未见评价。本研究通过体外菌丝
生长抑制试验筛选抑制烟草疫霉菌丝生长的有效精
油及浓度,并结合温室体内预防和治疗试验确定烟
苗病情指数,计算相对防效,以期为新型农药的开发
与应用奠定理论基础。
1 材料和方法
1.1 材料
1.1.1 供试菌株 
烟草黑胫病菌株由云南省农业科学研究院环境
资源研究所植物病理室提供。采用燕麦培养基
(OA),培养温度26℃。
1.1.2 接种烟草材料 
主栽品种K326为黑胫病接种材料。采用漂浮盘
育苗,于玻璃温室内进行。期间剪叶2次,待苗龄
60~70d时进行接种试验。
1.1.3 精油提取材料 
柠檬草、罗勒、椒样薄荷、茶树和桉叶鲜叶均采
自上海交通大学农业与生物学院植物园,采摘后平
铺于摊晾室,待阴干后作为精油提取材料。
1.1.4 药剂对照 
以市售药剂烯酰氟吗·甲霜灵锰锌58%可湿
性粉剂2 000倍(推荐浓度190μg/mL,JSL2000)药
液为阳性对照。
1.2 方法
1.2.1 精油提取 
分别准确称取5种植物材料500g,注入蒸馏水
3L,采用水蒸气蒸馏法提取精油,3h后收集精油并
用无水Na2SO4 干燥,置于棕色瓶内4℃低温保存。
1.2.2 精油乳化 
以吐温-80为乳化剂,无菌双蒸水为溶剂配制
成浓度为48mg/mL的精油药剂母液,吐温-80终
含量为0.5%。
1.2.3 菌丝生长速率试验[10] 
(1)5种植物精油抑菌活性初步筛选:取培养3
周的烟草疫霉平板,用打孔器沿其外围取5mm菌
丝块,将其均匀摆放于精油浓度为240μg/mL的
OA培养基内,每平板接种3个菌丝块,设置3个重
复,以0.5% 吐温-80为对照。培养3d后采用十字
交叉法测定菌落直径,计算菌落生长抑制率,计算公
式如下:
抑制率(%)=
对照菌落直径-处理菌落直径
对照菌落直径 ×
100
  (2)柠檬草、罗勒和椒样薄荷精油浓度梯度试
验:选取柠檬草、罗勒和椒样薄荷精油,分别配制含
精油浓度为400、320、240、160、80、40、20、10μg/mL
86
第5期 卢 敏,等:柠檬草精油对烟草黑胫病的抑制活性研究
OA培养基平板。具体接种及计算方法参照(1)。
1.2.4 温室预防与治疗试验 
(1)菌落茎秆接种法:参考Keler等[11]方法并
稍加改进,具体步骤如下。
预防试验:取苗龄60~70d烟苗,使用刀片轻
轻划伤茎基部表皮,立即进行基部药剂喷施处理,覆
棉花保湿,24h后将直径0.5cm菌丝块置于基部
划伤处。治疗试验:取苗龄一致的烟苗并使用刀片
轻轻划伤茎基部表皮,将直径为0.5cm的菌丝块置
于基部划伤处,并覆棉花进行保湿,24h后去除棉
花并对基部喷药处理,并再次覆盖棉花保湿。精油
药液浓度分别为160、320、480和640μg/mL,以
JSL2000为药剂阳性对照,0.5% 吐温-80水溶液为
空白对照。每处理6株烟苗,设置3个重复,于7d
后记录病情。
(2)烟苗活体接种病情调查:以株为单位进行
调查,病害严重程度依据茎基部病斑扩展程度分级。
病害分级标准、调查方法及病情指数、相对诱导效果
计算按照中华人民共和国国家标准(GB/T 23222-
2008)的规定进行。病情指数和相对诱导效果计算
公式如下:
病情指数 =
Σ(各级病株或叶数)×该病级值
调查总株×最高级值
×100
相对诱导效果(%)=
对照病情指数-处理病情指数
对照病情指数 ×
100
1.2.5 数据分析 
主要由Excel、SPSS统计软件完成。
2 结果
2.1 菌丝生长速率试验
2.1.1 5种植物精油抑菌活性筛选 
将直径5mm菌落置于精油浓度为240μg/mL
的OA培养基平板上,采用菌丝生长速率法,3d后
进行统计。结果图1所示:5种植物精油对烟草疫
霉均有一定程度的抑制作用。其中,柠檬草和椒样
薄荷效果明显,菌落生长百分抑制率分别为90.06%
和89.86%,两者之间无显著性差异,但与另外3种
精油有极显著差异;罗勒精油次之,抑制率为
84.42%,与其他4种植物精油有极显著差异;茶树
和桉叶油效果最差,菌丝生长抑制率分别为32.1%
和27.3%。由此可见,柠檬草、椒样薄荷和罗勒精
油在240μg/mL浓度下抑菌效果较好,均在80%以
上。
图1 5种植物精油抑菌药剂筛选
  注:柱形图顶部相同小写字母表示5%无显著差异,相同大写字
母表示1%无极显著差异。
Fig.1 Fungicide screen from selected five essential
oils against P.parasiticavar.nicotianae
  Note:Means within a bar folowed by same smal and large
letters are not significantly different at 0.05and 0.01,respectively.
2.1.2 柠檬草、罗勒和椒样薄荷精油抑菌浓度梯度
试验 
为进一步确定柠檬草、罗勒和椒样薄荷精油最
低抑菌浓度,将其分别配制成浓度为400、320、240、
160、80、40、20和10μg/mL的OA培养基平板上,3
d后进行统计。结果如图2所示:3种含精油药液平
板随其浓度的降低,对烟草疫霉的菌丝生长抑制率
均呈现逐渐降低的趋势。柠檬草、椒样薄荷和罗勒
精油分别在320、400、400μg/mL时可以完成抑制
菌丝生长。由此可见,柠檬草精油抗烟草疫霉效果
最好,最低抑菌浓度为320μg/mL。
图2 柠檬草、罗勒和椒样薄荷精油抑菌浓度梯度试验
Fig.2 Dose-dependent action of lemongrass,basil and
peppermint essential oils against
P.parasiticavar.nicotianae
2.3 温室烟草疫霉活体茎秆接种试验
2.2.1 预防试验 
预先对烟苗茎基部刀片划伤处喷施精油药剂处
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上 海 交 通 大 学 学 报 (农 业 科 学 版) 第30卷
理,24h后进行菌丝接种,7d后统计结果。结果如表
1所示:病情指数随柠檬草精油浓度的升高而呈现逐
渐降低的趋势,相对诱导效果呈现逐渐升高的趋势。
柠檬草精油640μg/mL时病情指数为16.67,与160、
320μg/mL 存 在 显 著 性 差 异,与 480μg/mL 和
JSL2000(190μg/mL)无显著性差异;柠檬草精油640
μg/mL时相对诱导效果为81.93%,与160、320μg/
mL存在显著性差异,但与480μg/mL和JSL2000无
显著性差异。
2.2.2 治疗试验 
预先对烟苗茎基部伤口处进行菌丝接种,24h
后进行药剂喷施处理,7d后进行结果统计。结果
如表1所示:病情指数随精油浓度升高呈现逐渐降
低的趋势,相对诱导效果呈现逐渐升高的趋势。柠
檬草精油640μg/mL病情指数最低,为56.79,与柠
檬草480μg/mL和JSL2000无显著性差异,与柠檬
草160、320μg/mL存在显著性差异,与160μg/mL
存在极显著差异;柠檬草640μg/mL相对诱导效果
最高,为38.44%,与柠檬草480μg/mL、JSL2000
无显著性差异,与柠檬草160、320μg/mL存在极显
著性差异。
表1 柠檬草精油对烟草疫霉的温室预防效应和治疗效应
Tab.1 The prevention and treatment effects of lemongrass essential oil to the infection caused by P.parasitica
var.nicotianaein the greenhouse
处理
Treatment
浓度/
(μg·mL-1)
Concentration
预防试验Protective treat 治疗试验Curative treat
病情指数
Disease index
相对诱导效果/%
Relative induced
efficiency
病情指数
Disease index
相对诱导效果/%
Relative induced
efficiency
柠檬草精油
Lemongrass
essential oil
160  32.10±4.28dC  65.20±4.64dC  82.72±2.14bBC  10.33±2.32bB
320  25.93±7.41cdBC  71.90±8.03cdBC  80.25±5.66bABC  13.01±6.13bB
480  20.99±2.14bcABC  77.25±2.32bcABC  59.26±3.60aAB  35.76±4.01aA
640  16.67±1.86abAB  81.93±2.01abAB  56.79±16.70aA  38.44±18.10aA
JSL2000  190  9.26±4.89aA  89.96±5.31aA  61.73±13.10aAB  33.09±14.10aAB
空白对照Control  0.5%吐温 94.83±4.47eD  94.83±4.47cC
  注:同一列相同小写字母表示5%水平无显著差异,相同大写字母表示1%水平无极显著差异。
  Note:Means within a column folowed by same smal and large letters are not significantly different at 0.05and 0.01,respectively.
3 讨论
柠檬草、椒样薄荷、罗勒、茶树和桉叶精油抑制
植物致病真菌活性已有大量研究[12-14],它们对不同
致病菌的抑制活性具有较大差异。本研究发现,柠
檬草精油对烟草疫霉菌丝生长具有显著的抑制活
性。有研究证实植物精油的抑菌活性主要取决于它
的主要成分[12,15]。本研究中柠檬草精油主成分的
定性定量分析及其抑菌活性有待进一步研究。
精油体外抗植物致病菌试验已有很多报道,但
很少研究应用于活体植株中。本研究通过温室预防
和治疗试验发现柠檬草精油对烟草疫霉有一定的控
制作用。这或许归因于的柠檬草精油对烟草疫霉菌
丝生长的直接抑制作用,另外植物精油对真菌的孢
子囊、厚垣孢子和孢子发芽抑制活性也有大量报
道[9,12]。另外本研究发现柠檬草精油对烟草黑胫病
的预防效果明显优于治疗效果,主要是由于喷施精
油药剂后其吸附于伤口、茎秆表面及土壤中,从而直
接阻止致病菌的感染;另外植物精油药剂喷施烟草
叶片后可提高烟草抗性[16,17],间接抑制病原菌的
侵染。
4 结论
柠檬草适应性强,种植范围广,精油提取率高,
在中国广泛种植。另外柠檬草精油是一种兼有香
料、药用及工业原料物质,是一种环境友好型的天然
产物。本研究通过菌丝室内生长抑制试验和温室烟
草疫霉茎秆接种试验,发现柠檬草精油具有抑制菌
丝生长,活体接种减轻烟草病害症状的作用。因此,
柠檬草精油有希望进一步开发作为抗烟草疫霉的生
物杀菌剂进行商业化使用。
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