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Inhibition of essential oil from Asarum heterotropoides var.Mandshuricum against plant pathogenic fungi

细辛挥发油对植物病原真菌的抑制作用研究



全 文 :·1878· 中草115ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第12期2007年12月
BiochemS,sEcol,Z003,31:3—16·
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细辛挥发油对植物病原真菌的抑制作用研究
刘海燕1,范 婧1,高微微r,国 辉1,李荣英2,李学兰2
(1.中国医学科学院中国协和医科大学药用植物研究所,北京100094f2.年国医学科学院
中国协和医科大学药用植物研究所云南分所,云南景洪666100)
摘 要;目的测定细辛挥发油抗药用植物病原真菌的活性,探讨其抗菌作用机制。方法 以“甲霜灵”和“农抗
120”为对照农药,采用菌丝生长速率法测定细辛挥发油对5种植物病原真菌的毒力作用,求得毒力方程和ECso,比
较细辛挥发油与两种常用农药的作用;以枸杞炭疽病菌为作用对象,采用电导率法测定细辛挥发油对菌丝细胞膜
的损伤作用。结果在5种供试菌中,细辛挥发油对西洋参疫病菌的抑制作用最强,ECso值为59.70pg/mL,与“甲
霜灵”相近;对枸杞炭疽病菌抑制作用最弱,EC;。值为410.20gglmL,介于“甲霜灵”和“农抗120”之问,对砂仁叶枯
病菌、烟草赤星病菌、土生链格孢菌的EC;。在296.48~334.13ttg/mL,高于“甲霜灵”,与“农抗120“相近。供试菌在
细辛挥发油作用5.0、10.0h后,菌丝细胞外渗液电导率值随着作用时间延长丽增加。分别为7.9001、9.4760gS/
cm,明显高于空白对照组1.8677、1.7956pS/cm(P组。结论 细辛挥发油对5种植物病原真菌的抑制作用居于“甲霜灵”和“农抗120”之间,细辛挥发油可以造成枸杞
炭疽病菌菌丝细胞膜损伤,引起内容物外渗.细胞膜是细辛挥发油对植物病原真菌的作用靶点之一。
关键词:细辛;挥发油;植物病原真菌;抗菌活性
中图分类号:R282.2 文献标识码:A 文章编号:0253—2670(2007)12—1878一04
Inhibitionofessentialo lfromAsarumheterotropoidesvat.mandshuricum
againstplantpathogenicfungi
LIUHai-yanl,FANJin91,GAOWei—weil,GUOHuil,LIRong—yin92,LIXue—lan2
(1.InstituteofMedicinalPl ntDevelopment,ChineseAcademyofMedicalSciences’andPekingUnionMedicalCollege,
Beijing100094,ChinaI 2.I stituteofMedicinalPl ntDevelopment,YunnanBranch,ChineseAcad my
ofMedicalSciencesandPekingUnionMedicalCo lege,Jinghong666100,China)
Keywords:AsarumheterotropoidesFr.Schmidtvar.mandshuricum(Maxim.)Kitag;essentialoil;
plantpathogenicfungi;antifungalactivity
细辛AsarumheterotropoidesFr.Schmidtvar.
mandshuricum(Maxim.)Kitag.为马兜铃科草本
植物,细辛全草干燥后,在我国作为重要中药,主要
用于治疗感冒、鼻炎、喉炎、哮喘、胃炎、口腔糜烂、风
湿性关节痛等症。有文献报道细辛提取物对人类致
病菌白色念珠菌、伤寒杆菌以及引起食物腐败的黄
曲霉、黑曲霉有抑菌作用[1’23;另外对人参黑斑病菌
Alternariapan x、西洋参根疫病菌Phytophthora
cactorum、腐皮镰孢Fusariumsol n 、番茄灰霉病菌
Botrytisc nerea等植物病原菌也具有较好的抗菌效
果[3“]。上述研究结果提示,细辛对环境中气生和士
生的有害微生物均有一定的作用,具有开发成为植
物杀菌剂的潜力。在前期的研究中,笔者通过对不同
溶剂提取的细辛提取物的抑菌作用比较,发现细辛
收稿日期;2007—03—15
基金项目:国家“十五”科技专项创新药物与中药现代化项目资助(2001BA701A58)
作者简介:刘海燕(1979一),女,内蒙古人,北京协和医科大学在读研究生,主要从事药用植物抗菌活性研究。
*通讯作者高微微Tel8LFax:(010)62899737E—mail:gaovvll8@sina.com
万方数据
中草菊 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第12期2007年12月·1879·
的抗菌成分主要存在于挥发油中,细辛挥发油对植
物病原真菌具有较为广谱的抑菌活性[5]。本实验选
择枸杞炭疽病菌、砂仁叶枯病菌和西洋参疫病等5
种植物病原真菌为目标真菌,以两种常用农药为对
照,研究比较细辛挥发油抗植物病原真菌的活性强
弱,并初步探讨其对真菌的作用机制。
1材料与方法
1.1供试药剂:细辛购自安国中药材市场,经中国
科学院植物研究所陈艺林教授鉴定为北细辛A
heterotiopoidesFr.Sehmidtvat.mandshuricum
(Maxim.)Kitag.。按照2005年版《中国药典》附录
XD方法[61提取挥发油,得率为2.125%,置4℃冰
箱中保存备用。
对照药剂“农抗120”(4%水剂,HarimycanCIr
H。,o。N。),为陕西蒲城绿盾生物制品有限公司生
产;“甲霜灵”(metalaxyl,58%原药)江苏宝灵化工
股份有限公司提供,为国产化学纯试剂。
1.2 供试病原菌:枸杞炭疽病菌Colletotrichum
gloeosporioidesPenz.由宁夏农林科学院植保所提
供,砂仁叶枯病菌Pestalotiasp.由中国医学科学院
药用植物研究所云南分所提供,烟草赤星病菌
Alternarialongipes(EllisetEv)Tisdaleet
Wadkins、土生链格孢A.humicolaOudemans由中
国科学院微生物研究所提供,西洋参根疫病菌
Phytophthoracactorum(LebetCohn)Schrot由本
实验室分离鉴定并保存。
1,3生长速率法[7]测定各药剂对5种病原真菌的
毒力作用:在预备试验基础上,选择各药剂对菌丝生
长抑制率在10%~90%的6个浓度;将供试药剂用
无菌水配制成系列浓度的含药PDA培养基,倒入
灭菌的培养皿中,接种①5mm菌饼,25--28℃培
养,96h后测定菌落直径(ram),计算抑制率,将抑
制率换算成几率值(y)、药剂质量浓度(p.g/mL)换
成对数值(X),求出毒力回归方程(y—a+bX)和
相关系数(r),计算抑制供试病菌生长50%的药物
浓度(EC5。)。
1.4 电导法[83测定各药剂对枸杞炭疽病菌菌丝细
胞膜通透性的影响:用灭菌的重蒸水配制浓度为
EC。。的细辛挥发油、“农抗120”、“甲霜灵”药液,将
处于对数生长期的菌丝用重蒸水洗涤3次,抽滤后
分别称取一定量菌丝加到上述药液中,以灭菌的重蒸
水作对照,各处理重复3~4次,室温下放置2.5、
5.0、10.0h后,用DDS--307电导仪测定电导率,扣
除背景,用SPSS11.0进行方差分析和多重比较。
2结果与分析
2.1药剂对5种病原真菌的毒力作用和有效中浓
度:检测结果表明(表1),“甲霜灵”对供试的5种植
物病真菌菌丝生长均具有较强的抑制作用,EC∞
均<50pg/mL。“农抗120”对西洋参根疫病菌、枸杞
炭疽病菌的EC5。分别为3162.28、l148.15pg/
mL,抑制作用较差,对砂仁叶枯病菌和交链孢属两个
菌属真菌的EC。。在298.46~467.74弘g/mL。细辛挥
发油对西洋参疫病菌的抑制作用较强,EC;。为59.70
pg/mL,与“甲霜灵”相当;对椅杞炭疽病菌EC。。为
410.20ug/mL,活性介于“甲霜灵”和“农抗120”之
间;对另外3个菌的EC5。在296.48~334.13t,g/
mL,活性低于“甲霜灵”,但与“农抗120”接近。
表1药剂对5种病原真菌毒力作用
Table1 ToxicityofchemlcMstofivefungi
2.2药剂对枸杞炭疽病菌菌丝细胞膜通透性的影
响:由表2可以看出,用浓度为EC。。的“甲霜灵”、
“农抗120”、细辛挥发油处理枸杞炭疽病菌菌丝,随
着处理时闻的延长,对照组电导率值没有显著变化,
各处理组电导率值逐渐增大。多重比较结果显示,
“甲霜灵”、“农抗120”试验组在2.5、5.0、10.0h电
导率值均显著高于对照组(P<0.01);细辛挥发油
组在处理2.5h时电导率值低于对照组,5.0、10.0
h后电导率值迅速增加为7.90、9.48pS/cm,显著
高于对照组的1.87、1.80肛S/cm(尸<0.01);在作
用5h时细辛挥发油组显著高于“甲霜灵”(P<
0.05),与“农抗120”作用效果无显著差异(P>
0.05);10h时细辛挥发油组与“甲霜灵”及“农抗
120”相近。这些结果表明“甲霜灵”、“农抗120”、细
辛挥发油均可以作用于病原菌细胞膜,破坏细胞膜
的完整性,降低细胞膜选择通透性,使细胞内物质大
量外渗,导致渗出液的电导率值增高。但这种作用较
万方数据
·1880· 中草菊ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第12期2007年12月
表2药剂对枸杞炭疽病菌菌丝细胞膜通透性的影响
Table2 Effectofchemicalsoncellmembrancepotential
permeabilityofC。gloeosporioideshypha
同一列数字后不同字母表示各处理在P—o.05或P=o.Ol水
平上差异显著
Differentl ttersincolumnmeansignificantdifferencebetween
treatmentsatP一0.05andP一0.01level
两种农药慢,在处理5h后才能表现。
3讨论
本试验所选的靶标菌主要是药用植物病原真
菌,从生态分布上包括气生和土生真菌,其中枸杞炭
疽病茵、砂仁叶枯病菌、烟草赤星病菌分别引起枸
杞、砂仁、烟草地上部叶片和果实病害,西洋参根疫
病菌引起西洋参全株性萎蔫、土生链格孢可引起药
用植物Alangiumlamarckii叶斑病,棉花幼苗根病
等[9^0|,均为生产中的重要病害,造成产量、质量下
降,甚至造成毁灭性损失。目前中药材病害防治几乎
全部使用化学农药,并且由于缺乏有效的监督和管
理机制,致使中药材中农药残留超标现象极为普遍,
开发对非靶标生物安全、环境相容性好的生物农药
是我国农药开发的重要方向之一,同时也是减少中
药产品中农药残留、生产绿色中药材的重要途径。
毒力试验测定结果表明,细辛挥发油对5种病
原真菌的抗菌活性有明显差异,对西洋参疫病菌的
抑制作用最强,与生产上常用的化学农药“甲霜灵”
接近。“甲霜灵”属苯酰胺类杀菌剂,主要用于霜霉
菌、疫霉菌和腐霉菌引起的多种病害,通过抑制作用
比较,说明细辛挥发油在抗疫病方面有一定的开发
前景,但尚需要进一步的田问验证。“农抗120”属碱
性核苷类农用抗生素,用于白粉病、疫病、叶斑病、纹
枯病,瓜类枯萎病菌引起的病害,以预防保护作用为
主,兼具一定的治疗作用,本试验中“农抗120”对刺
盘孢属、疫霉属真菌直接抑制作用较差,与以往报道
相同,而细辛挥发油对刺盘孢属真菌枸杞炭疽病菌
的抑制作用明显好于“农抗120”。
真菌的细胞壁、细胞膜在维持细胞固有形态,细
胞高渗状态、完成胞内外物质交换、营养物质吸收、
生物合成等方面起重要作用,因此真菌细胞膜的活
性成分生物合成以及膜结构的完整性成为抗真菌药
物研究的重要靶点。目前,研究天然植物成分对真菌
细胞膜作用的方式主要通过电镜观察、测定细胞膜
中成分的量的变化以及测定细胞电解质渗漏的变化
来进行。夏忠第等[11]用电镜观察发现山苍子油乳剂
使白色念珠菌胞壁疏松、膜密度减少,张龙[12]通过
测定细胞壁、细胞膜中麦角甾醇的量韵变化考察杀
菌剂绿帝和银泰防治小麦纹枯病菌Rhizoctonia
cerealis的作用机制,罗曼[133发现柠檬醛使黄曲霉
细胞电解质渗出率增加,提示细胞膜受到损伤。本实
验以枸杞炭疽病菌为靶标菌,研究细辛挥发油对菌
丝细胞膜通透性的影响,并与“甲霜灵”和“农抗
120”进行了比较。以往文献报道[7]‘‘甲霜灵”对掘氏
疫霉菌的细胞膜通透性有显著影响,“农抗120”的
主要杀菌原理是直接阻碍植物病原菌蛋白质的合
成,导致病菌死亡,对菌体细胞膜的影响未见报道。
本试验显示3种药剂作用于枸杞炭疽病菌后,细胞
外渗液的电导率值均随处理时间延长而增加,且显
著高于同时间段的空白对照组(P<0.05),表明3
种药剂都可以作用于细胞膜,造成菌丝细胞膜选择
通透性的降低,导致内容物的外渗,可能具有同样的
作用方式。但细辛挥发油在处理菌丝2.5h时电导
率值低予对照组,5h时才表现出对细胞膜的破坏
作用,与“甲霜灵”、“农抗120”相比,细辛挥发油的
作用比较缓慢。
由于细辛挥发油中含有多种单体成分,抗菌作
用效果可能是多种成分协同、多靶点作用的结果,本
实验只对其作用于细胞膜的影响进行了研究,有关
对菌体其他细胞器及对细胞能量代谢和生物合成的
影响正在研究中。
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氮、磷、钾对益母草生长及水苏碱和总生物碱影响的研究
张燕1,王文全,杜世雄2,魏菊1,解军波1,侯富强3,许永新3
(1.北京中医药大学中药学院,北京100102;2.北京济世恩康中草药种植中心,北京101511;
3.北京市农业局,jE京100029)
摘要:目的研究氮、磷、钾肥对益母草生长发育及次生代谢物的影响。方法采用大田试验与室内分析相结合
的方法。结果益母草各项生长、产量及水苏碱和总生物碱的量基本均为复肥型高于单肥型,复肥型中又以营养平
衡型大于营养失调型,但单施氮肥对以上各项指标均有很大促进作用。在复肥型中,足量磷元素与氮元素的合理配
施可以提高氮的肥效。结论 以益母草株高、叶片数、分蘖数、产量及水苏碱和总生物碱的量为评价标准,根据氮、
磷、钾二次肥料数学模型的计算结果,确定最佳施肥量为:N:37.5~44.09/m2,P:37。4~54.3g/m2,K;31.6~34·4
g/m2,氮、磷、钾的最佳配比为4:4.5:3.3。
关键词:益母草;施肥}生长;产量;水苏碱;总生物碱
中图分类号:R282.6 文献标识码:A 文章编号:0253—2670(2007)12—1881—04
Effectsofnitrogen,phosphorus,andotas iumonsee linggrowthandstachydrine
andtotal kaloidfromLeonurusjaponicus
ZHANGYanl,WANGWen—quanl,DUShi—xion92,WEIJul,
XIEJun-b01,HOUFu—qiangS,XUYong—xin3
(1.CollegeofChineseMateriaMedica,BeijingUniversityofTraditionalChineseMedicine,Beijing100102,China;
2.BeijingFavorandHealthServingHerbalCultivationCenter,Beijing101511,Chinal
3.BeijingAgricultureBureau,Beijing100029,China)
Abstract:ObjectiveTos udytheffectsofdifferentl velsandcombinationsofnitrogen(N),
phosphorus(P),andpotassium(K)onthegrowtha dsecondarymetabolitesofL onurusjaponicus.
MethodsThegrowthandyieldquantitiesandstachydrineandtotalkaloidcontentsofL.japonicusin
differentf r ilizationtreatmentswereinvestigatedand、comparedinthcombinationof rialfieldandindoor
analysis.ResultsThegrowthquantitiesandstachydrineandtotal kaloidcontentsofL.japonicusin
complexf rtilizationtreatmentsarebetterthanthoseinsingleelementfertilizationtreatment。andin
complexfertilizationtreatments,nutritionbalancetypesarebetterthanmaladjustmenttyp .However,
nitrogenfertilizerplaysagreatroleinpromotingheaboveindexes.Incomplexfertilizationtreatments,
reasonablyfertilizingPto etherwithNcallimprovetheuptakingefficiencyof itrogen.Conclusion
、Accordingtotheresultsoffertilizationm thematicmodel,theoptimumfertilizationdosagesshouldbe
primarilydefinedasN:37.5—44.0g/m2,P:37.4—54.3g/m2,K:31.6—3“4g/m2,theoptimum
fertilizationdosageratioofN—P—KiS4:4.5:3.3basedontheheightandnumbersofleafandtilleringof
L.japonicusaswellasyieldandthecontentsofstachydrineandtotalkaloids.
Keywords:LeonurusjaponicusHo tt.;fertilization;growth;yield,stachydrine;totalalkaloids
收稿日期:2007—02—22
基金项目:国家发改委北京中药材良种选育基地建设系统工程(8);北京市自然科学基金课题(6042021)
作者简介:张燕(1978一),女,山东泰安人,北京中医药大学博士,主要研究方向为矿质元素对药用植物有效成分积累的影响。
E-mail:zhangyan8669@126.comTel:13691318669
*通讯作者王文全Tel:(010)84738623E—mail:wwq57@126.COY/I
万方数据
细辛挥发油对植物病原真菌的抑制作用研究
作者: 刘海燕, 范婧, 高微微, 国辉, 李荣英, 李学兰, LIU Hai-yan, FAN Jing, GAO
Wei-wei, GUO Hui, LI Rong-ying, LI Xue-lan
作者单位: 刘海燕,范婧,高微微,国辉,LIU Hai-yan,FAN Jing,GAO Wei-wei,GUO Hui(中国医学科学院
,中国协和医科大学,药用植物研究所,北京,100094), 李荣英,李学兰,LI Rong-ying,LI
Xue-lan(中国医学科学院,中国协和医科大学,药用植物研究所云南分所,云南,景洪,666100)
刊名: 中草药
英文刊名: CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年,卷(期): 2007,38(12)

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