全 文 ：中国生态农业学报 2013年 2月 第 21卷 第 2期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Feb. 2013, 21(2): 212−216
* 国家自然科学基金项目(30960081)和江西省教育厅项目(GJJ11395)资助
** 通讯作者: 李保同(1966—), 男, 博士, 教授, 主要从事农药学研究。E-mail: libt66@163.com
郭明程(1990—), 男, 硕士研究生, 研究方向为天然产物农药开发与利用。E-mail: guomc90@163.com
收稿日期: 2012−08−14 接受日期: 2012−10−18
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2013.00212
爵床提取物的抑菌杀虫活性研究*
郭明程1 李保同1** 汤丽梅1 平新亮2 李晓花3 梁同军3
(1. 江西农业大学农学院 南昌 330045; 2. 浙江省农业科学院柑橘研究所 台州 318020;
3. 江西庐山植物园 庐山 332900)
摘 要 爵床(Justicia procumbens var. procumbens L.)是一种传统中药。为探明爵床提取物的抑菌杀虫活性,
采用冷浸和超声波提取相结合的方法, 分别获得了爵床甲醇、氯仿、丙酮、乙酸乙酯和正己烷等溶剂提取物; 并
应用抑菌圈法研究了 5 种提取物对柑橘炭疽病菌(Colletotrichum gloeosprioides)、芦笋茎枯病菌(Phomopsis
asparagi)、稻瘟病菌 (Pyricularia grisea)、棉花红腐病菌 (Fusarium graminearum)和草莓灰霉病菌 (Botrytis
cinerea)等 5 种植物病原真菌的抑制效果, 测定了甲醇提取物对柑橘炭疽病、芦笋茎枯病、草莓灰霉病和柑橘
溃疡病(Xanthomonas campestris)等 4种植物病菌及白蚊伊蚊(Aedes albopictus )、家蝇(Musca domestica)和菜青
虫(Pieris rapae)等 3种害虫的毒力。结果表明, 不同极性溶剂提取物 8 mg·mL−1对 5种植物病原真菌均有一定
的抑制作用, 其中甲醇提取物对柑橘炭疽病菌、芦笋茎枯病菌、草莓灰霉病菌的抑制率均达 50%以上。爵床
甲醇提取物具有较强的抑菌杀虫活性, 对柑橘炭疽病菌、芦笋茎枯病菌和草莓灰霉病菌菌丝生长的抑制中浓
度(EC50)分别为 5.94 mg·mL−1、4.61 mg·mL−1和 5.27 mg·mL−1, EC90分别为 63.69 mg·mL−1、58.01 mg·mL−1和
54.57 mg·mL−1; 0.25~1.00 mg·mL−1爵床甲醇提取物对柑橘溃疡病病菌显示强抑菌作用, 0.125 mg·mL−1显示中
度抑菌作用, 最小抑制浓度(MIC)为 0.062 5 mg·mL−1; 爵床甲醇提取物对白蚊伊蚊、家蝇和菜青虫的致死中浓
度(LC50)分别为 0.195 8 mg·mL−1、0.351 4 mg·mL−1和 0.287 7 mg·mL−1, LC95分别为 0.988 4 mg·mL−1、3.053 2
mg·mL−1和 2.584 4 mg·mL−1。因此, 爵床提取物作为生物农药, 在农业生产中具有较好的应用前景。
关键词 爵床 提取物 冷浸提取 杀菌活性 杀虫活性 生物农药
中图分类号: S482 2+92 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2013)02-0212-05
Fungicide and insecticide activity of Justicia procumbens extracts
GUO Ming-Cheng1, LI Bao-Tong1, TANG Li-Mei1, PING Xin-Liang2, LI Xiao-Hua3, LIANG Tong-Jun3
(College of Agronomy, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China; 2. Institute of Citrus Research, Zhejiang Academy
of Agricultural Sciences, Taizhou 318020, China; 3. Jiangxi Lushan Arboretum, Lushan 332900, China)
Abstract Justicia procumbens is traditional Chinese medicine herb. To confirm fungicidal and insecticidal activity of J.
procumbens extracts, methanol, chloroform, acetone, ethyl acetate and hexane extracts were obtained from J. procumbens by the
combined method of cold-soaking and ultrasonic extraction. Extract inhibitory effects were studied using the inhibition zone method
involving five species of plant pathogenic fungus—Colletotrichum gloeosprioides, Phomopsis asparagi, Pyricularia grisea,
Fusarium graminearum and Botrytis cinerea. Methanol extract toxicity against four species of plant pathogenic fungus and
bacteria (C. gloeosprioides, P. asparagi, B. cinerea and Xanthomonas campestris) and three species of insects (Aedes albopictus,
Musca domestica and Pieris rapae) were also assayed. Results showed that 8 mg·mL−1 extracts of J. procumbens with different polar
solvents had some inhibitory effects on five species of plant pathogenic fungus. The inhibition rates of methanol extract against C.
gloeosprioides, P. asparagi and B. cinerea were over 50%. Methanol extract from J. procumbens had better fungicidal and
insecticidal activity. EC50 of methanol extract against mycelium growth of C. gloeosprioides, P. asparagi and B. cinerea were 5.94
mg·mL−1, 4.61 mg·mL−1 and 5.27 mg·mL−1, respectively. The corresponding EC90 were 63.69 mg·mL−1, 58.01 mg·mL−1 and 54.57
mg·mL−1, respectively. Methanol extract at 0.25~1.00 mg·mL−1 showed strong inhibitory activity against X. campestris. The resultant
第 2期 郭明程等: 爵床提取物的抑菌杀虫活性研究 213
extract at 0.125 mg·mL−1 showed moderate inhibitory activity. Methanol extract MIC was 0.062 5 mg·mL−1. Methanol extract LC50
against A. albopictus, M. domestica and P. rapae were 0.195 8 mg·mL−1, 0.351 4 mg·mL−1 and 0.287 7 mg·mL−1, respectively. The
corresponding EC95 were 0.988 4 mg·mL−1, 3.053 2 mg·mL−1 and 2.584 4 mg·mL−1, respectively. This suggested that J. procumbens
extracts had better application prospects as a biological pesticide in agricultural production.
Key words Justicia procumbens var. procumbens L., Extract, Cold-soaking extraction, Fungicidal activity, Insecticidal
activity, Biology pesticide
(Received Aug. 14, 2012; accepted Oct. 18, 2012)
近年来, 化学农药对环境的污染以及对人类健
康的威胁日益受到重视, 开发与环境友好的新型农
药, 如植物源杀虫杀菌剂已成为农药开发的热点。
植物是生物活性化合物的天然宝库, 各类植物中含
有数以万计的次生代谢产物, 其中生物碱类、萜烯
类、黄酮类、柠檬素和番荔枝内酯等化合物都具有
较强的抑菌或杀虫活性[1−2]。中药爵床为爵床科植物
爵床 (Justicia procumbens)的干燥全草 , 别名小青
草、六角英、赤眼老母草、节节寒等, 生于水沟边
或草地阴湿处 , 分布于我国南方各省及台湾等地 ,
资源十分丰富[3−4]。在医学上具有清热解毒、利尿消
肿的功效, 用于治疗感冒发热、咽痛、咳嗽、疟疾、
肾盂肾炎等症, 外用治疗痈疮疖肿、跌打损伤[5]。张
爱莲等[5−6]报道爵床乙醇提取物主要成分为黄酮、木
脂素和三萜类化合物, 具有抗肿瘤、抗病毒及抗血
小板凝集的生物活性 [7−9], 是一种传统中药。因此,
爵床提取物作为一种潜在的生物源杀菌杀虫剂, 具
有重要的研究价值。Grainge等[10]研究发现爵床可用
于防治南方根结线虫和爪哇根结线虫, 曾志红等[11]
报道爵床提取物对金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌
和沙门氏菌有良好的抑制效果。但有关爵床提取物
对植物病原菌和害虫的活性尚少见报道。为明确爵
床的杀菌杀虫生物活性, 在室内进行了爵床提取物
对几种植物病原菌和害虫的抑菌杀虫试验, 以期为
爵床的进一步开发利用提供依据。
1 材料与方法
1.1 供试植物
采自江西省庐山植物园, 经江西农业大学植物
学教研室张志勇教授鉴定为爵床 J. procumbens。
1.2 供试靶标
柑橘炭疽病菌(Colletotrichum gloeosprioides)、
芦笋茎枯病菌(Phomopsis asparagi)、稻瘟病菌(Pyri-
cularia grisea)、棉花红腐病菌(Fusarium gramin-
earum)、草莓灰霉病菌(Botrytis cinerea)和柑橘溃疡
病菌(Xanthomonas campestris)均由江西农业大学植
物病理实验室提供。白蚊伊蚊(Aedes albopictus)4龄
幼虫和家蝇(Musca domestica)成虫, 由华南农业大
学昆虫毒理研究室提供; 菜青虫(Pierisrapae)3 龄幼
虫, 为室内饲养敏感品系。
1.3 试验方法
1.3.1 提取物的制备
将采集的爵床样品用清水洗净后晾干, 粉碎至
40 目。称取 250 g 爵床原料, 平分为 5 份, 分别用
400 mL甲醇、丙酮、氯仿、乙酸乙酯和正己烷超声
波提取 30 min, 过滤, 残渣用 200 mL同种溶剂按上
述方法再提取 2 次 , 合并滤液 , 分别在气压 0.02
MPa、0.005 MPa、0.015 MPa、0.005 MPa、0.005 MPa,
水温 45 ℃、33 ℃、30 ℃、35 ℃、33 ℃条件下用旋
转蒸发仪浓缩至干, 获得平行膏状提取物 2.0 g、1.40
g、0.70 g、0.53 g、0.50 g, 其提取率分别为 4.00%、
2.80%、1.39%、1.06%和 1.00%。
1.3.2 抑菌试验
(1)不同溶剂提取物的抑菌率测定。采用菌丝生
长速率法[12]进行, 具体操作如下。爵床各平行膏状
提取物分别加入少许甲醇溶解后 , 再用 0.1%吐温
−80 水溶液稀释成含提取物 80 mg·mL−1的药液, 用
细菌过滤器过滤后备用。在无菌锥形瓶内加入预先
融化的灭菌 PDA培养基 27 mL, 吸取 3 mL药液加
入锥形瓶内, 充分摇匀, 等量倒入 3个培养皿中, 制
成含提取物 8 mg·mL−1的培养基平板。试验设含少
许甲醇的 0.1%吐温-80 水溶液处理作空白对照, 每
处理重复 3次。在无菌条件下, 用直径 6 mm的灭菌
打孔器将培养好的病原菌(柑橘炭疽病、芦笋茎枯
病、稻瘟病、棉花红腐病和草莓灰霉病病菌)自菌落
边缘切取菌饼, 用接种器将菌饼接入含药平板中央,
菌丝面朝下, 盖上皿盖, 置于(25±2) ℃培养箱内培
养 5 d, 用卡尺测量菌落直径(mm)。每个菌落用十字
交叉法垂直测量直径各 1 次, 取其平均值。抑菌率
按下式计算 : 抑菌率 =[(对照菌落直径 −菌饼直
径)−(处理菌落直径−菌饼直径)]/(对照菌落直径−菌
饼直径)×100%。
(2)甲醇提取物的抑制作用。采用(1)中的方法,
将爵床甲醇提取物制成含提取物 16 mg·mL−1、8
mg·mL−1、4 mg·mL−1、2 mg·mL−1和 1 mg·mL−1的 PDA
培养基平板, 测定其对柑橘炭疽病、芦笋茎枯病和
草莓灰霉病病菌的抑制率, 其计算方法同(1)。甲醇
膏状提取物用少许甲醇溶解, 再用无菌水稀释成 1
214 中国生态农业学报 2013 第 21卷
mg·mL−1 、 0.5 mg·mL−1 、 0.25 mg·mL−1 、 0.125
mg·mL−1、0.062 5 mg·mL−1、0.031 25 mg·mL−1系列
浓度的药液, 参照孙惠敏等[13]的方法测定其对柑橘
溃疡病病菌的抑制活性。将灭菌牛津杯放置平板中
央, 取 100 µL药液滴加在牛津杯内, 以无菌水处理
作对照, 培养皿移入(25±2) ℃恒温下培养 2 d, 测量
并记录各处理抑菌圈直径。抑菌活性判断标准: 直
径＞19 mm 为强抑菌, 13.1~19.0 mm 为中度抑菌,
≤13.0 mm为弱抑菌[14]。
1.3.3 杀虫试验
将甲醇膏状提取物用少许甲醇溶解, 再用水或
丙酮、 0.1%吐温 -80 水溶液稀释成含提取物 1
mg·mL−1 、 0.5 mg·mL−1 、 0.25 mg·mL−1 、 0.125
mg·mL−1、0.062 5 mg·mL−1的药液。参照平新亮等[15]
的方法测定提取物对白蚊伊蚊的杀虫活性。参照吴
昊等[16]的方法测定提取物对家蝇的杀虫活性。采用
浸渍法[12]测定提取物对菜青虫的毒力, 即用纱网取
菜青虫 3龄幼虫 30头, 置于提取物 0.1%吐温-80水
溶液内浸渍 5 s后取出, 用吸水纸吸取试虫体表多余
药液, 置于直径 12 cm 的培养皿内, 用新鲜甘蓝叶
片饲养, 以 0.1%吐温-80水溶液处理为对照。以上处
理均重复 3次, 在(25±2) ℃条件下饲养, 于药后 2 d
观察试虫的死亡情况, 计算死亡率和校正死亡率。
1.3.4 统计方法
试验结果采用 Microsoft Excel软件进行数据整
理, 经 DPS 统计软件邓肯氏新复级差法进行多元统
计分析, 采用甲醇提取物浓度的对数——抑菌率(或
试虫校正死亡率 )几率值法计算求得抑制中浓度
(EC50)或致死中浓度(LC50)、抑制 90%浓度(EC90)或
致死 95%浓度(LC95)及毒力回归方程。
2 结果与分析
2.1 爵床提取物对植物病原菌的抑菌活性
2.1.1 爵床的不同溶剂提取物对植物病原真菌的抑
制活性
不同溶剂提取物对植物病原真菌的抑制活性见
表 1所示。结果表明, 爵床不同溶剂的提取物(含量
为 8 mg·mL−1)对 5 种植物病原真菌均有一定的抑制
作用, 其中甲醇提取物对柑橘炭疽病菌、芦笋茎枯
病菌、草莓灰霉病菌的抑制效果较好, 抑制率均达
到 50%以上, 乙酸乙酯提取物对芦笋茎枯病菌的抑
制率达 50%以上, 其他溶剂提取物对 5 种植物病原
真菌的抑制率均在 50%以下。
2.1.2 爵床的甲醇提取物对植物病原真菌的抑制作用
为进一步明确爵床甲醇提取物对植物病原真菌
的抑制效果, 分别测定了不同浓度的甲醇提取物对
柑橘炭疽病菌、芦笋茎枯病菌和草莓灰霉病菌的抑
制活性。结果表明, 在供试浓度范围内, 爵床甲醇提
取物对柑橘炭疽病菌、芦笋茎枯病菌和草莓灰霉病
菌菌丝生长存在显著抑制作用, 提取物的抑制效果
与浓度呈正相关(表 2)。爵床甲醇提取物对柑橘炭疽
病菌、芦笋茎枯病菌和草莓灰霉病菌菌丝生长的抑
制中浓度(EC50)分别为 5.94 mg·mL−1、4.61 mg·mL−1
和 5.27 mg·mL−1, EC90分别为 63.69 mg·mL−1、58.01
mg·mL−1和 54.57 mg·mL−1(表 3)。
2.1.3 爵床的甲醇提取物对柑橘溃疡病病菌的抑制
作用
爵床甲醇提取物对柑橘溃疡病病菌的抑制活性
与药液浓度呈正相关(见表 4), 0.25~1 mg·mL−1爵床
甲醇提取物对柑橘溃疡病病菌显示强抑菌作用 ,
0.125 mg·mL−1显示中度抑菌作用, 0.062 5 mg·mL−1
为弱抑菌作用, 即本试验的最小抑制浓度(MIC)。
2.2 爵床的甲醇提取物对昆虫的生物抑制作用
爵床甲醇提取物对白蚊伊蚊、家蝇和菜青虫具
有较好的生物抑制活性, 在供试浓度范围内的杀虫
效果与浓度呈正相关, 对白蚊伊蚊、家蝇和菜青虫
的致死中浓度(LC50)分别为 0.195 8 mg·mL−1、0.351 4
mg·mL−1和 0.287 7 mg·mL−1, LC95分别为 0.988 4
mg·mL−1、3.053 2 mg·mL−1和 2.584 4 mg·mL−1(表 5)。
3 讨论与结论
溶剂的选择与被提取物的化学性质有关。一般
来说 , 筛选得到的溶剂与被提取物化学性质相近 ,
表 1 爵床不同溶剂提取物对 5种植物病原真菌的抑菌率
Table 1 Inhibition rates of extracts of different solvents from J. procumbens on 5 kinds of plant pathogenic fungus
抑菌率 Inhibition rate (%) 病原菌
Pathogenic fungus 甲醇提取物
Methanol extract
丙酮提取物
Acetone extract
氯仿提取物
Chloroform extract
乙酸乙酯提取物
Ethyl acetate extract
正己烷提取物
Hexane extract
柑橘炭疽病菌 C. gloeosprioides 51.67a 15.45c 39.34b 42.43b 17.17c
芦笋茎枯病菌 P. asparagi 60.67a 41.44b 43.45b 57.31a 30.76c
稻瘟病菌 P. grisea 33.01a 38.26a 49.09a 41.42a 37.23a
棉花红腐病菌 F. graminearum 19.67a 26.99a 23.46a 27.52a 19.09a
草莓灰霉病菌 B. cinerea 57.97a 14.74c 10.38c 47.26b 16.05c
同行不同小写字母表示在 0.05水平差异显著 Different small letters in the same line mean significant difference at 0.05 level.
第 2期 郭明程等: 爵床提取物的抑菌杀虫活性研究 215
表 2 爵床甲醇提取物对 3种植物病原真菌的抑制效果
Table 2 Inhibitory effects of methanol extract from J. procumbens on 3 kinds of plant pathogenic fungus
柑橘炭疽病菌 C. gloeosprioides 芦笋茎枯病菌 P. asparagi 草莓灰霉病菌 B. cinerea 药液浓度
Concentration of
plant extract
(mg·mL−1)
抑菌圈直径
Inhibition zone
diameter (mm)
抑菌率
Inhibition rate
(%)
抑菌圈直径
Inhibition zone
diameter (mm)
抑菌率
Inhibition rate
(%)
抑菌圈直径
Inhibition zone
diameter (mm)
抑菌率
Inhibition rate
(%)
16 8.53 79.29a 8.22 81.07a 9.18 80.10a
8 19.73 52.10b 17.05 60.73b 19.40 57.96b
4 25.53 38.03c 23.53 45.80c 26.55 42.47c
2 31.43 23.71d 30.70 29.29d 34.45 25.35d
1 36.43 11.57e 36.12 16.81e 40.48 12.28e
CK 41.20 — 43.42 — 46.15 —
同列不同小写字母表示在 0.05水平差异显著 Different small letters in the same column mean significant difference at 0.05 level.
表 3 爵床甲醇提取物对 3种植物病原真菌的毒力
Table 3 Toxicity of methanol extract from J. procumbens on 3 kinds of plant pathogenic fungus
病原菌
Pathogenic fungus
毒力回归式
Regression equation
相关系数(r)
Correlation coefficient
抑制中浓度
(95%置信区域)
EC50 (95% FL, mg·mL−1)
抑制 90%浓度
(95%置信区域)
EC90 (95% FL, mg·mL−1)
柑橘炭疽病菌 C. gloeosprioides y=3.771 4+1.592 8x 0.990 5 5.91(4.40~7.93) 63.69(47.21~84.08)
芦笋茎枯病菌 P. asparagi y=4.007 8+1.495 4x 0.996 6 4.61(3.48~6.09) 58.01(42.18~76.54)
草莓灰霉病菌 B. cinerea y=3.830 9+1.620 1x 0.997 3 5.27(4.05~6.84) 54.57(39.65~73.10)
表 4 爵床甲醇提取物对柑橘溃疡病菌的抑制作用
Table 4 Inhibition effects of methanol extract of J. procumbens on X. campestris pv. Citri
提取物浓度 Concentration of plant extract (mg·mL−1) 1 0.5 0.25 0.125 0.062 5 0.031 25 0
抑菌圈直径 Inhibition zone diameter (mm) 35.6 28.4 21.6 17.2 11.6 8.0 8.0
表 5 爵床甲醇提取物对 3种昆虫的杀虫活性
Table 5 Pesticidal activity of methanol extract from J. procumbens on 3 species of insects
昆虫
Insect
毒力回归式
Regression equation
相关系数(r)
Correlation coefficient
致死中浓度
(95%置信区域)
EC50 (95% FL, mg·mL−1)
致死 95%浓度
(95%置信区域)
EC95 (95% FL, mg·mL−1)
白蚊伊蚊 A. albopictus y=−6.656 8+2.339 5x 0.987 5 0.195 8(0.171 6~0.223 4) 0.988 4(0.932 9~1.036 3)
家蝇 M. domestica y=5.795 6+1.751 8x 0.996 2 0.351 4(0.296 2~0.416 9) 3.053 2(2.662 6~3.422 2)
菜青虫 P. rapae y=5.933 4+1.725 1x 0.996 5 0.287 7(0.244 4~0.338 5) 2.584 4(2.137 8~2.648 0)
就可以获得较好的提取效果。在本试验中, 爵床甲
醇、丙酮、氯仿、乙酸乙酯和正己烷提取物的得率
依次降低, 以甲醇的得率最高, 达到 4%。由于甲醇、
丙酮、氯仿、乙酸乙酯和正己烷的极性依次递减, 根
据相似相溶原理, 可初步推断爵床中极性化学成分
较多、亲脂性成分相对较少。
爵床不同溶剂平行提取物的生测结果表明, 爵
床抑菌活性物质主要存在于极性的提取溶剂中, 以甲
醇的提取效果最好。但由本文结果可以看出, 在非极
性较大的溶剂提取物中, 仍然可以发现有较强的生物
活性。由此表明爵床抑菌活性物质存在于不同极性的
提取溶剂中, 且爵床体内对病菌具有生物活性的化
合物可能不是一种。因此, 如果要进一步研究爵床
的生物活性, 应该对不同极性的提取物进行分别研
究, 以获得爵床植物抑菌作用的整体效果。
爵床是广泛分布于我国的资源植物, 很少受病
虫危害, 本试验对其抑菌杀虫活性进行了初步筛选,
同时确定了爵床的甲醇提取物具有较强的抑菌杀虫
活性。爵床乙醇提取物中主要含有黄酮、木脂素和
三萜类化合物, 已经鉴定出的化合物有 13 种[5−6]。
本试验中, 极性较大的提取物主要是黄酮类化合物,
而极性较小的提取物中主要成分是挥发油类三萜物
质。这两类物质都具有一定的抑菌杀虫活性, 其单
体的抑菌杀虫活性和作用机理均有待进一步研究。
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