全 文 ：胜红蓟黄酮类物质对柑桔园主要病原菌的抑制作用*
胡 飞1 孔垂华1, 2* * 徐效华2 周 兵1
( 1 华南农业大学热带亚热带生态研究所, 广州 510642, 2南开大学元素有机化学国家重点实验室,天津 300071)
=摘要> 柑桔园引种杂草胜红蓟能有效地控制主要病害,研究发现, 胜红蓟产生并释放到土壤中的黄酮类
物质对疮痂病菌、炭疽病菌、白粉病菌和烟煤病菌等柑桔园主要病原真菌具有抑制活性.从胜红蓟植株中
分离鉴定了 10 个黄酮物质,包括一个糖甙黄酮分子. 但胜红蓟植株产生的大部分黄酮物质在土壤中会逐
渐降解, 只有 3 个黄酮分子能在柑桔园的土壤中累积并存在较长时间, 而这 3 个黄酮物质对柑桔园主要病
原真菌具有显著的抑制活性, 其活性不仅超过胜红蓟释放的其它化感物质, 而且强于商业的杀菌剂多菌
灵, 表明胜红蓟产生和释放的黄酮物质在柑桔园病害控制中起着重要作用.
关键词 胜红蓟 黄酮 病原菌 柑桔园
文章编号 1001- 9332(2002) 09- 1166- 03 中图分类号 Q946. 887 文献标识码 A
I nhibitory effect of f lavones from Ageratum conyzoides on the major pa thogens in citr us or chard. HU Fei1 ,
KONG Chuihua1, 2 , XU Xiaohua2, ZHOU Bing1 ( 1 I nstitute of T ropica l and Subtropical Ecology, South China
Agr icultur al Univer sity, Guangzhou 510642; 2State Key Labora tory of Elemeto2Organic Chemistry, Nanka i
Univer sity, T ianjin 300071) . 2Chin. J . Appl . Ecol . , 2002, 13( 9) : 1166~ 1168.
Inter2cropping with Agera tum conyzoides may effectively control major pathogens in citrus orchard. The re2
sear ch showed that flavones produced by and released from A. conyzoides could inhibit the major fungal
pathogens, such as Elsimoe fawcetti Bit. Et Jenk, Collelotr ichum gloeospor imdes Penz, Oidium tingitaninum
Car ter, Capondium citri Berk et Desm in citrus orchard. 10 flavones, including one glycoside, from A. cony2
zoides plant were isolated and identified. Most of them could gradually degraded in soil and only 3 flavones could
be accumulated and last a long time. Just these 3 flavones could obviously possess inhibitory effect on fungal
pathogens in citrus orchard. The inhibitory effect of the 3 flavones was stronger, not only than t hose of other al2
lelochemicals produced by and released from A. conyzoides, but also than that of Carbenzin, a commercial fungi2
cide. Therefore, the flavones produced by and released from A. conyzoides played an important role in pathogens
control in citrus orchard.
Key words Ageratum conyzoides, Flavones, Pathogen, Citr us orchard.
* 国家自然科学基金项目( 30170182, 39670141)和国家/ 十五0科技
攻关计划资助项目( 2001BA509B07) .
* * 通讯联系人. E2mail: chkong@scau. edu. cn
2002- 02- 02收稿, 2002- 04- 29接受.
1 引 言
柑桔园是一个复杂和相对持续的生态系统. 其生
物种类繁多,其中残存在土壤中的病原菌可以持续生
存并不断地进行繁衍生殖.因此,柑桔园病害的防治
难以用化学方法根除. 以往认为,柑桔园中的杂草能
和桔树竞争光和水肥等资源,因而柑桔园中杂草通常
被除去.但在华南地区的柑桔园中往往保留或引种一
些有益的杂草,如胜红蓟( Ageratum conyzoides)、青葙
(Celosia araentea )和莲子菜( Alternanthera sessilis)等.
这些杂草尤其是胜红蓟能对柑桔园节肢动物群落进
行调控,有效地控制多种柑桔害虫[2] . 而柑桔园引种
或覆盖胜红蓟不仅可调节柑桔园小气候,保持水土,
还能聚集天敌,有效地控制害虫.这一方法已在广东、
广西、江西和浙江等省区的柑桔园中大面积推广[6] .
另一方面, 胜红蓟产生和释放的次生物质对许多害
虫、病原菌和杂草都有显著的控制作用[ 3, 4].一些萜烯
如B2法呢烯、A2红没药烯和 B2石竹烯等是柑桔害虫红
蜘蛛( Pannoychus citri McG)天敌捕食螨( Amblyseius
spp. )的引诱剂, 胜红蓟素则能进入土壤抑制溃疡病
细菌和其他伴生植物.因此,柑桔园中引种胜红蓟可
以利用其自然的化学作用对病虫草害进行调控.然
而,柑桔园中除溃疡病细菌外还存在多种病原真菌.
这些病原真菌在引种胜红蓟的柑桔园中也能得到有
效的控制.本文将在前期工作的基础上, 进一步探讨
胜红蓟对柑桔园主要病原真菌抑制的作用物质,揭示
胜红蓟在柑桔园能控制病原真菌的化学基础.
2 材料与方法
21 1 实验材料和仪器
盛花期胜红蓟植株采自华南农业大学生态气象实验场.
应 用 生 态 学 报 2002 年 9 月 第 13 卷 第 9 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Sept . 2002, 13( 9)B1166~ 1168
溃疡病菌( Xanthomonas campestr is pv citr i (Hasse) Dye)、疮
痂病菌( Elsimoe fawcetti Bit. Et Jenk)、炭疽病菌( Collelotr i2
chum gloeospor imdes Penz)、白粉病菌 ( Oidium tingitaninum
Carter)和煤烟病菌( Capondium citr i Berk et Desm)等各类病
原菌菌种均采自致病柑桔树,并在实验室培养繁殖.
胜红蓟挥发油通过水蒸汽蒸馏得到,胜红蓟素从挥发油
中经柱层析制备[ 4] . 柱层析硅胶和其它化学药品均为市售分
析纯试剂.
液相/质谱 ( LC/ MS) 联用仪为美国 Finnigan 公司的
T SQ27000 型,核磁共振( NMR) 为德国 Bruker 公司的 AG2
P200M型.
212 黄酮类物质的分离和结构鉴定
21211 样品处理 处理 A:在连续 3 年引种胜红蓟的柑桔园
中,随机 3 处各取表层( 5cm深 )土壤 500g, 均匀混合后, 风
干过筛.取 100g 土壤, 加 300ml 95%甲醇振荡提取 24h, 抽
滤后,所得透明液减压除去甲醇, 浓缩至 10ml备测 LC/MS.
处理 B:取 50g盛花期胜红蓟地上部鲜株, 切碎后加入 500g
非引种胜红蓟柑桔园的土壤( pH 5. 95;有机质 17. 7g# kg- 1 ;
全N 0. 73g# kg- 1 ;速效 N 80. 1mg# kg- 1 ;速效 P 21. 2 mg#
kg- 1 ;速效 K 69. 2mg# kg - 1) , 混合均匀后分成两部分, 放入
25? 2e 恒温箱中分别于 30d 和 60d 后取出风干过筛, 加
300ml 95% 甲醇振荡提取 24h, 滤液减压浓缩至 10ml 备测
LC/MS. 处理 C: 500g 盛花期胜红蓟地上部鲜株, 切碎后立
即加甲醇浸泡 24h, 滤液取 10ml备测 LC/ MS.其余滤液减压
浓缩后,用 200 目硅胶进行柱层析, 洗脱剂为氯仿/乙酸乙酯
/甲醇(体积比 1B3B6)混合溶剂. 收集各分离组份, 减压除去
溶剂,得到数种黄色固体.
2. 2. 2 样品化学分析和结构鉴定 处理 A、B和 C得到的样
品均通过 LC/MS进行成分分析. LC条件: C18 反相柱(Hy2
persil 125@4. 0mm, 5Lm) ,以 20%乙腈和 80%甲醇混合溶剂
为流动相,检测波长 295nm, 流速 1. 5ml#min - 1 . MS条件: EI
电离方式, 70ev轰击电压, 扫描范围 100~ 700a. m. u. , 质谱
结果借助 NIST / EPA/ NIH 95 年版标准质谱库进行计算机
检索确定大部分黄酮的结构,少部分不能确定准确结构的黄
酮类物质,再测定 NMR 氢谱解析, 并参考相关文献[ 1, 9~ 11]
确定其结构.
213 生物活性测定
对病原真菌,参照琼脂平板稀释法[ 8] , 采用菌丝生长抑
制方法,以无菌水为空白对照, 以 50% 多菌灵为效应对照,
每组实验设 3个重复, 计算不同抑制率. 对病原细菌采用打
孔抑菌圈法[ 7] ,以 200链霉素为对照 ,每组实验设 3 个重复,
调查抑菌圈的大小.
3 结果与分析
311 胜红蓟在柑桔园中产生和释放的黄酮类物质
引种胜红蓟的柑桔园土壤、胜红蓟植株和胜红
蓟植株腐解土壤中分离鉴定的黄酮种类见图 1. 结
果发现, 在引种胜红蓟的柑桔园土壤中得到的黄酮
图 1 胜红蓟在柑桔园中产生和释放的黄酮类物质
Fig. 1 Flavones producing and releasing from A. conyzoides in cit rus or2
chard.
A: R 1= R2= OCH 3, B: R1 = H; R 2= OCH3, C: R1 = OCH3; R2= H , D:
R1= R3= OCH3; R 2= H , E: R1 = R2 = R 3= OCH3, F: R1 = R 2= R3 =
OCH3, G: R1= R3= H; R2= OCH3, H: R2= R 3= OCH3; R 1= H, I: R 1=
R3= OCH 3; R 2= OH, J: R1= R 3= OCH3; R2= A2鼠李糖配基A2 rhamno2
syl.
只有A、D和 E 3 个;胜红蓟鲜植株在土壤中腐解
30d的黄酮类物质是 A、B、C、D、E、F 和 G 7个, 60d
是 A、D、E、F 和 I 5个;而直接从植株中分离得到的
黄酮从A 到 J共 10个(图 1) . 这些结果表明, 胜红
蓟植株产生大量的黄酮类分子, 当其进入土壤后一
部分在较短时间内降解(也不排除少数分子在体内
降解或从未进入土壤) , 只有少数黄酮分子如 A、D
和 E能在土壤中存在较长的时间, 并累积到一定的
浓度.而从胜红蓟鲜植株中能直接分离得到鼠李糖
甙黄酮分子( J) ,在鲜植株腐解的土壤中仅得到去糖
配体的黄酮分子( I) . 糖是植物的基本物质, 黄酮分
子在胜红蓟体内与糖结合形成糖甙分子是正常现
象,但亲水的糖甙黄酮分子进入土壤后,能在微生物
和土壤媒介的作用下很快分解成相应的糖和黄酮甙
元.
312 黄酮类物质对柑桔园主要病原菌的抑制作用
将分离得到的 10个黄酮分子对 5 种柑桔病原
菌进行生物活性测试, 结果表明所有黄酮分子对柑
桔园中的主要病原菌均具有抑制效应, 但对溃疡病
细菌的抑制效应较弱, 而对各种病原真菌的抑制效
应除了糖甙黄酮分子 J外, 其余 9黄酮分子均有显
著的抑制活性.尤其是黄酮 A、D、E和 I的活性不仅
远远大于胜红蓟产生的萜类挥发物质, 而且也超过
商业杀菌剂多菌灵(表 1) ,表明胜红蓟产生并通过
植株淋溶和土壤腐解释放到土壤中的黄酮类物质是
柑桔园病原真菌受到控制的重要原因之一.
4 讨 论
胜红蓟是一种能产生和释放多种化感物质的杂
草.虽然它的化感作用在耕作地会危害作物,但在多
年生的柑桔园中,胜红蓟对桔树的化感抑制及竞争
11679 期 胡 飞等:胜红蓟黄酮类物质对柑桔园主要病原菌的抑制作用
表 1 黄酮及相关物质对柑桔园主要病原菌的抑制效应
Table 1 In hibitory effect s of flavones and r elated chemicals on the major pathogens in citr us orchard
化合物
Chemicals
( 500Lg#g- 1)
溃疡病菌1)
X . campestr is
pvci t ri
疮痂病菌2)
E. fawcet ti
炭疽病菌2)
C. glceosp orioid es
白粉病菌2)
O . t ingi taninum
烟煤病菌2)
C. ci tri
黄酮 A Flavon e A 0. 77 ? 0. 05a 100 ? 0. 00a 98. 6 ? 8. 64a 72. 1 ? 6. 54a 40. 1 ? 2. 22a
黄酮 B Flavone B 0. 86 ? 0. 12b 90. 5 ? 7. 16b 75. 9 ? 8. 12b 39. 9 ? 4. 28b 33. 3 ? 2. 45b
黄酮 C Flavone C 0. 55 ? 0. 09c 91. 2 ? 6. 32b 76. 3 ? 6. 51b 35. 6 ? 7. 13b 30. 2 ? 3. 21b
黄酮 D Flavone D 0. 54 ? 0. 08c 100 ? 0. 00a 90. 5 ? 8. 71c 59. 6 ? 6. 55c 38. 5 ? 4. 01a
黄酮 E Flavone E 0. 80 ? 0. 10b 100 ? 0. 00a 93. 2 ? 9. 17c 60. 2 ? 7. 11c 40. 9 ? 3. 25a
黄酮 F Flavone F 1. 22 ? 0. 21d 88. 9 ? 8. 63b 79. 7 ? 8. 31b 47. 3 ? 4. 23d 27. 2 ? 1. 17b
黄酮 G Flavone G 0. 79 ? 0. 09a 85. 5 ? 7. 91c 80. 5 ? 7. 15d 38. 9 ? 4. 22b 25. 5 ? 1. 19c
黄酮 H Flavone H 0. 71 ? 0. 07a 77. 3 ? 6. 07d 70. 2 ? 6. 21b 40. 2 ? 3. 21d 18. 3 ? 0. 99d
黄酮 I Flavone I 0. 49 ? 0. 05c 98. 6 ? 8. 01a 86. 3 ? 6. 56d 57. 7 ? 4. 07c 49. 8 ? 2. 65a
黄酮 J Flavone J 0. 62 ? 0. 04a 36. 8 ? 2. 13e 29. 7 ? 1. 09e 35. 3 ? 5. 01b 10. 5 ? 0. 79e
胜红蓟挥发油 Ageratum volat ile oil 1. 88 ? 0. 14e 77. 7 ? 5. 24d 52. 5 ? 2. 27f 21. 8 ? 2. 89e 20. 7 ? 1. 56d
胜红蓟素 Ageratochromene 1. 72 ? 1. 02e 67. 8 ? 4. 21f 40. 1 ? 2. 22g 0 ? 0. 0g 0 ? 0. 0f
50%多菌灵 50% Carbendazin - 100 ? 0. 00a 84. 8 ? 6. 11d 58. 3 ? 3. 21c 38. 6 ? 2. 33a
200链霉素 200 Sterptomycin 1. 65 ? 0. 14e - - - -
1 ) 抑制圈直径 The diameter of inhibitory area ( cm) , 2)抑制率 Inhibitory ( % ) . 所有数据为 3次重复的平均数 ? 标准误,同列数据后不同字母者
表示 P = 0. 05水平上差异显著 All data were average value of 3 replicates with stan dard errors, values in a column not followed by th e same let ter are
significant ly different , P = 0. 05, ANVOA with Ducan. s mult iple2range test .
作用并不明显[ 6] . 一方面, 化感作用主要是在植物
种子萌发和幼苗生长等脆弱期显示影响,在柑桔园,
柑桔树已渡过其生长脆弱期, 引种一年生的胜红蓟
对柑桔树的化感抑制作用已无重大影响.另一方面,
胜红蓟是地表植物, 不存在和柑桔树进行光竞争, 地
表植物对水土的保持效应, 也能抵消一部分其对水
肥的竞争作用. 此外, 胜红蓟还能迅速排除其他杂
草,并能通过产生和释放各类化感物质而对病虫害
进行控制,因此,柑桔园引种胜红蓟是非常有价值的
农业实践.
胜红蓟通过自然挥发和雨雾淋溶释放的胜红蓟
素和单萜、倍半萜物质对植物产生化感作用[ 4, 5] , 胜
红蓟素也是抑制柑桔溃疡病细菌的主要分子, 单萜
和倍半萜分子, 如B2石竹烯, A2红没药烯和B2法呢烯
更能稳定柑桔主要害虫红蜘蛛的天敌 Amblyseius
属捕食螨,从而达到对红蜘蛛的有效控制.胜红蓟产
生和释放的黄酮类物质能对柑桔主要病原真菌产生
显著的抑制作用,尤其是能在柑桔园土壤中累积的
黄酮分子的抑菌活性超过商业杀菌剂, 充分显示胜
红蓟释放的黄酮类物质在柑桔园病害控制中起着重
要作用.本研究进一步证明,胜红蓟产生和释放的各
种次生物质具有不同的生态功能,柑桔园中引种胜
红蓟对病虫草害的控制作用与胜红蓟能产生和释放
不同功能的次生物质显著相关.
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作者简介 胡 飞, 男, 1966 年 4 月出生 ,硕士, 副教授, 主
要从事植物化学生态学研究, 发表论文 20 多篇. E2mail:
hufeia@public. guangzhou. gd. cn
1168 应 用 生 态 学 报 13卷