成都市16種園林植物抑菌作用的比較*

孫雨珂　鄭雨曦　鄧思穎　謝榮華　白　潔

1　四川大學藝術學院　成都　610041

2　大連理工大學軟件學院　大連　116023

3　重慶醫(yī)科大學　重慶　401331

4　四川省成都市第七中學　成都　610000

5　四川大學生命科學學院生物資源與生態(tài)環(huán)境教育部重點實驗室　成都　610041

摘要：以成都市觀賞價值較高的16種常綠植物為實驗材料，比較不同植物葉片的綜合抑菌能力及對空氣中常見的致病細菌金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率。結果表明：16種植物對空氣中微生物的綜合抑菌能力順序為雪松、八角金盤、南天竹>天竺桂>桂花>樂昌含笑>含笑>香樟>榕樹>廣玉蘭>蚊母樹>鵝掌柴>黃葛樹>錦繡杜鵑>山茶>狹葉梔子。雪松、八角金盤和南天竹對金黃色葡萄球菌抑菌率達到70%以上，八角金盤抑菌率最高為80.5%，山茶抑菌率最低為19.5%；雪松、天竺桂、八角金盤和南天竹對大腸桿菌的抑菌率達到70%以上，南天竹抑菌率最高為78.2%，狹葉梔子抑菌率最低為18.8%。本實驗結果將為成都市園林綠化植物的選擇及生態(tài)型植物配置提供科學依據。

關鍵詞：園林植物，抑菌作用，生態(tài)型植物配置，成都

成都市16種園林植物抑菌作用的比較*

孫雨珂1鄭雨曦2鄧思穎3謝榮華4白潔5

1四川大學藝術學院成都610041

2大連理工大學軟件學院大連116023

3重慶醫(yī)科大學重慶401331

4四川省成都市第七中學成都610000

5四川大學生命科學學院生物資源與生態(tài)環(huán)境教育部重點實驗室成都610041

摘要：以成都市觀賞價值較高的16種常綠植物為實驗材料，比較不同植物葉片的綜合抑菌能力及對空氣中常見的致病細菌金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率。結果表明：16種植物對空氣中微生物的綜合抑菌能力順序為雪松、八角金盤、南天竹>天竺桂>桂花>樂昌含笑>含笑>香樟>榕樹>廣玉蘭>蚊母樹>鵝掌柴>黃葛樹>錦繡杜鵑>山茶>狹葉梔子。雪松、八角金盤和南天竹對金黃色葡萄球菌抑菌率達到70%以上，八角金盤抑菌率最高為80.5%，山茶抑菌率最低為19.5%；雪松、天竺桂、八角金盤和南天竹對大腸桿菌的抑菌率達到70%以上，南天竹抑菌率最高為78.2%，狹葉梔子抑菌率最低為18.8%。本實驗結果將為成都市園林綠化植物的選擇及生態(tài)型植物配置提供科學依據。

關鍵詞：園林植物，抑菌作用，生態(tài)型植物配置，成都

收稿日期：*基金項目：四川省科技廳應用基礎項目(2012JY0090)；四川大學植物標本數字化平臺建設及共享(2012JCPT004)；第28屆四川省青少年科技創(chuàng)新大賽青少年優(yōu)秀科技競賽(B0133008T)

作者簡介：孫雨珂，四川大學藝術學院在讀本科生，E-mail：774469804@qq.com

通信作者：白潔，博士，副教授，從事園林植物教學和科研，E-mail：baijie@scu.edu.cn

DOI：10.3969/j.issn.1672-4925.2015.05.003

Abstract:Theantimicrobialeffectof16speciesofevergreengardenplantswithhighornamentalvalueinChengduwerecomparedandtheirinhibitionratesonStaphyloccocusaureusandEscherichiacoliwerealsostudied.Theresultsshowedthattheantimicrobialeffectwererankedintheorderasfollows:Cedrusdeodara，F(xiàn)atsiajaponica，Nandinadomestica>Cinnamomumpedunculatum>Osmanthusfragrans>Micheliachapensis>M.fuscata>C.camphora>Ficusmicrocarpa>Magnoliagrandiflora>Distyliumracemosum>Scheffleraoctophylla>F.virens>Rhododendronpulchrum>Camelliajaponica>Gardeniastenophylla.TheinhibitionrateofC.deodara,F.japonica,N.domesticaandC.pedunculatumonS.aureuswasabove70%,whileF.japonicahasthehighestinhibitionrateat80.%andC.Japonicahasthelowestrateat19.5%.TheinhibitionrateonE.colibyC.Deodara,C.Pedunculatum,F.JaponicaandN.domesticaarrivedatmorethan70%,whiletherateofN.domesticaaswasthehighestupto78.2%andtherateofG.stenophyllawasthelowestat18.8%.

ComparativeStudyonAntibacterialActivityof16GardenPlantsinChengdu

SunYuke1ZhengYuxi2DengSiying3XieRonghua4BaiJie5

(1.ArtCollegeofSichuanUniversity,Chengdu610041,China;

2.SoftwareCollegeofDalianUniversityofTechnology,Dalian116023,China;

3.ClinicalMedicalofChongqingMedicalUniversity,Chongqing401331,China;

4.ChengduNo.7HighSchool,Chengdu610000,Sichuan,China;

5.KeyLaboratoryofBio-ResourcesandEco-EnvironmentofMinistryofEducation,CollegeofLifeSciences,

SichuanUniversity,Chengdu610041,China)

Keywords:gardenplant,antibacterialactivity,eco-orientedplantconfiguration,Chengdu

0引言

植物是抑菌活性物質的天然寶庫[1-3]。植物在長期的進化過程中會通過莖、葉等分泌出具有抑菌、殺菌的揮發(fā)性物質而保護自身不受外界微生物的侵害，從而也凈化其生長環(huán)境。目前，植物抑菌作用主要應用在食品保鮮和醫(yī)學方面，在園林綠化植物配置中考慮較少。隨著“生態(tài)城市”“生態(tài)園林”理念的提出，人們也逐漸認識到將抑菌作用強的植物合理種植在空氣含菌量較多的環(huán)境中，如醫(yī)院、商業(yè)區(qū)等，使其最大限度地發(fā)揮園林植物的生態(tài)功能。

目前，對成都市園林植物有采用活體室外自然沉降法對4種垂直綠化植物[4]和屋頂25種綠化植物[5]抑菌效果進行分析的報道，但未見采用離體葉片抑菌研究和針對具體致病細菌進行抑菌效果比較。在上述所研究的植物材料中雖有5種與本研究相同，但由于植物所處立地環(huán)境條件不同以及研究中未考慮常綠和落葉植物特性和季節(jié)溫度等因素而簡單地采用冬夏兩季菌落統(tǒng)計結果得出抑菌率，不適合作為綠地條件下常綠植物選擇的參考依據。

本研究以成都市園林中常見且觀賞價值較高的16種常綠植物為材料，通過離體葉片對空氣中微生物及特定細菌的抑菌研究，比較不同植物的抑菌能力，篩選出抑菌效果較好的植物；并以抑菌為主要功能兼顧美學功能的觀點，為成都市園林綠化植物的選擇及生態(tài)型植物配置模式提供科學的依據。

1材料與方法

1.1　材料與設備

1.1.1植物材料

喬木類植物包括雪松(Cedrusdeodara)、香樟(Cinnamomumcamphora)、天竺桂(Cinnamomumpedunculatum)、榕樹(Ficusmicrocarpa)、桂花(Osmanthusfragrans)、黃葛樹(Ficusvirens)、樂昌含笑(Micheliachapensis)、廣玉蘭(Magnoliagrandiflora)，灌木及地被植物包括山茶(Camelliajaponica)、八角金盤(Fatsiajaponica)、鵝掌柴(Scheffleraoctophylla)、含笑(Micheliafuscata)、狹葉梔子(Gardeniastenophylla)、蚊母樹(Distyliumracemosum)、南天竹(Nandinadomestica)、錦繡杜鵑(Rhododendronpulchrum)，均采自四川大學和成都七中校園，由白潔博士鑒定。

1.1.2致病細菌

包括金黃色葡萄球菌(Staphyloccocusaureus)、大腸桿菌(Escherichiacoli)，菌種由四川大學生命科學院生物資源與生態(tài)環(huán)境教育部重點實驗室提供。

1.1.3儀器設備和試劑

直徑9cm培養(yǎng)皿、研缽、美國Parafilm封口膜、電子天平(mettlerAE240)、移液槍(Eppendorf)、DHG-9076A型電熱鼓風干燥箱、高壓蒸汽滅菌鍋(YXQ-SG41-280)、BINDER培養(yǎng)箱、超凈工作臺(SW-CJ-2F)等。試劑均為分析純。

1.2　方法

1.2.1植物葉片的采集與處理

每種植物采自年齡、樹體大小、立地環(huán)境基本相同且長勢良好的3株。選取無蟲蛀點、大小適中的新鮮葉片，去柄用流水沖洗30min，用75%酒精擦試葉片后用無菌蒸餾水沖洗3次，放無菌培養(yǎng)皿中晾干備用。在無菌操作臺上，每次將1g植物葉片置于滅菌研缽中，加液氮研磨成粉末狀，用于測定和比較不同植物的綜合抑菌能力及對2種致病細菌的抑菌能力。

1.2.2微生物培養(yǎng)基的制備

按照常規(guī)法制備牛肉膏蛋白胨細菌培養(yǎng)基[6]和培養(yǎng)細菌及真菌的綜合培養(yǎng)基[7]。在已分純的細菌(金黃色葡萄球菌和大腸桿菌)平板上，用接種環(huán)挑取1個菌落接種到1.5mL裝有液體細菌培養(yǎng)基的EP管內，于漩渦震蕩儀上振蕩混勻，在37℃恒溫箱中培養(yǎng)12h后，取1mL放入盛有9mL無菌水的試管中，按10倍稀釋法連續(xù)稀釋到10-7時，即為供試菌懸液。用移液槍吸取100μL相應細菌懸液，加入到細菌培養(yǎng)基上，用無菌三角棒涂布均勻，放置20min后，倒置備用。

1.2.3抑菌作用比較

1)16種植物綜合抑菌作用的比較。將無菌綜合培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿放在空曠通風處，打開皿蓋于空氣中暴露10min后，將培養(yǎng)皿倒置并充分隨機化，然后在皿蓋中加入一種植物葉粉末1g，迅速蓋上皿蓋并標記，用封口膜封口后置于28℃恒溫箱中培養(yǎng)48h，用于比較測定不同植物抑菌能力。以無葉片培養(yǎng)基作為空白對照，每組平行測定3次。培養(yǎng)后觀察及測量培養(yǎng)基上微生物生長情況及菌斑面積，評定抑菌效果。培養(yǎng)后觀察計算培養(yǎng)基上的菌落數，采用如下公式計算抑菌率：抑菌率(%)=(對照菌斑面積﹣處理菌斑面積)/對照菌斑面積×100%。

2)對2種致病細菌抑菌作用的比較。在含菌培養(yǎng)基皿蓋中加入1種植物葉粉末1g，迅速蓋上皿蓋，用封口膜封口后置于37℃恒溫箱中培養(yǎng)12h，用于測定比較不同植物對金黃色葡萄球菌及大腸桿菌抑菌能力。以無葉片的含菌培養(yǎng)基作對照，每組平行測定3次。

2結果與分析

2.1　植物抑菌作用比較

由表1可見，不同植物均表現(xiàn)出一定的抑菌作用，其中，雪松、南天竹、八角金盤的抑菌作用最強，48h時與對照相比培養(yǎng)皿中無微生物生長；狹葉梔子抑菌作用最弱。16種植物抑菌作用從大到小依次為雪松、八角金盤、南天竹>天竺桂>桂花>樂昌含笑>含笑>香樟>榕樹>廣玉蘭>蚊母樹>鵝掌柴>黃葛樹>錦繡杜鵑>山茶>狹葉梔子。

表1　16種植物抑菌率比較

2.2　不同植物對致病細菌的抑制作用比較

2.2.1對金黃色葡萄球菌的抑制比較

由表1可見，供試植物葉片對金黃色葡萄球菌均有不同程度的抑制作用，并且種間差異顯著，抑菌率為19.5%～80.5%。其中，雪松、天竺桂、八角金盤和南天竹抑菌率達到70%以上；八角金盤抑菌作用最大，為80.5%；黃葛樹、山茶、狹葉梔子和蚊母樹抑菌率小于30%；山茶的抑菌率最低，只有19.5%。

2.2.2對大腸桿菌的抑制作用比較

由表1可見，供試植物葉片對大腸桿菌均有不同程度的抑制作用，并且種間差異顯著，抑菌率為18.8%～78.2%。其中，南天竹抑菌率最高，達到78.2%；黃葛樹、山茶和狹葉梔子抑菌率小于30%；狹葉梔子的抑菌率最低，只有18.8%。

3討論

3.1　抑菌實驗中植物材料的處理

植物的抑菌實驗可在室外活體或室內離體狀態(tài)下測定。室外活體測定時采用自然沉降法采集空氣中的微生物，雖然方法簡便，但是工作量大，采樣點受環(huán)境影響程度高，而且周圍植物也會影響被試植物抑菌效果的測定。室內離體條件下，培養(yǎng)基中菌樣采集可以在相同環(huán)境條件下統(tǒng)一進行，以避免因環(huán)境不同或周圍植物的影響而造成的誤差。本實驗采取在室內離體狀態(tài)下菌樣統(tǒng)一采集的方法來比較研究植物的抑菌作用。

植物材料也有整葉、碎葉和葉片揮發(fā)油等不同的處理方式[8]。當以整葉或碎葉為實驗材料時，常因操作時的二次污染而使實驗現(xiàn)象出現(xiàn)偏差；而以提取植物中揮發(fā)油為實驗材料時，雖然實驗結果較明確，但是水蒸汽蒸餾過于耗時費力。本實驗在無菌條件下采用液氮快速研磨處理植物葉片，即可以快速有效地釋放植物細胞中的揮發(fā)性成分，同時無菌的研缽及低溫液氮等條件有效地避免了操作條件下因二次污染及植物材料自身帶菌而引起的實驗誤差。本方法簡單易行，效果明確，可用于植物抑菌能力的快速篩選實驗。

3.2　植物的抑菌作用比較

植物種類不同，其抑菌作用效果不同。供試的16種園林植物的抑菌能力存在明顯差異，雪松、八角金盤和南天竹抑菌能力比較顯著，而山茶和狹葉梔子抑菌能力較差，說明不同植物分泌的殺菌素抑菌能力也不同。本研究通過對室外空氣中致病細菌種類及含量的調查[9]，選擇了2種具有代表性的致病菌金黃色葡萄球菌和大腸桿菌。實驗同樣表明，不同植物抑制兩種細菌效果不同，而同一種植物對不同的致病菌抑制能力亦不盡相同，但是總體表現(xiàn)出一致性。

3.3　構建生態(tài)型植物配置

近年來，雖然在園林綠地的植物配置中強調采用喬灌草的復層結構生態(tài)型配置模式，但更多地是考慮植物的綠量對環(huán)境的改善功能以及生長習性、觀賞等性狀，而對于植物的抑菌與凈化環(huán)境的功能考慮較少。有研究[10]表明，采用不同植物以及不同植物的組合所產生的抑菌效果會存在差異。該研究是針對現(xiàn)有的植物配置模式來研究該組合植物的抑菌效果，而不是通過具體植物的抑菌功效來直接指導植物種類的選擇和生態(tài)型植物配置模式的建立。

根據本實驗結果，兼顧抑菌和美學功能的觀點，建議在成都市園林綠化設計中將抑菌能力強的植物雪松、天竺桂、八角金盤和南天竹等作為人流量大和細菌含量多的如醫(yī)院、城市街道等地方的綠化植物，抑菌能力較強且有較高觀賞價值的植物如香樟、桂花、含笑可種植于居住區(qū)、公園等人口相對較多的地方，抑菌能力雖弱但具有觀賞價值的植物可種植于細菌量較少或人口密度小的地區(qū)，以豐富植物多樣性。由于南天竹植株優(yōu)美、果實鮮艷、對環(huán)境凈化能力強，樂昌含笑和含笑不僅是觀花的芳香植物同時其抑菌效果也不錯，因此在城市綠化中可以加大這類植物的應用。鑒于黃葛樹抑菌作用較弱，更適合在庭院做孤植樹為人們提供納涼休憩場所，而不適合作行道樹。對于抑菌效果較弱但是可以觀花的植物如山茶、狹葉梔子等，從景觀美學角度考慮可與抑菌作用較強的喬木類植物如天竺桂、桂花等搭配成復層結構模式，以更好地發(fā)揮植物的審美功能和生態(tài)功能。

4結語

綠色植物能通過分泌揮發(fā)性殺菌素、滯塵等作用直接或間接地凈化空氣中的細菌或阻止其傳播。因此，為了改善和保持成都市空氣質量以及促進城市生態(tài)系統(tǒng)環(huán)保建設和園林植物有效配置，本文比較研究了成都市園林常見的16種常綠植物的抑菌能力，有助于充分有效地發(fā)揮植物凈化空氣作用和構建城市生態(tài)型植物配置模式提供科學依據。

參考文獻

[1]吳傳萬，杜小鳳，徐建明，等.植物源抑菌活性成分研究新進展[J].西北農業(yè)學報，2004，13(3)：81-88.

[2]劉洋，王飛，田治國，等.8種園林草本植物揮發(fā)性物質的抑茵效果研究[J].西北農林科技大學學報：自然科學版，2009，37(3)：141-145.

[3]田治國，王飛，許珊珊，等.西北地區(qū)常見的6種植物揮發(fā)性物質抑菌效果研究[J].西北林學院學報，2009，24(6)：124-128.

[4]劉光立，陳其兵.四種垂直綠化植物殺菌滯塵效應的研究[J].四川林業(yè)科技，2004，25(3)：53-55.

[5]崔潔.成都市屋頂綠化植物及不同配置模式的生態(tài)效益比較研究[D].雅安：四川農業(yè)大學，2011.

[6]周德慶，徐德強.微生物學實驗教程[J].北京：高等教育出版社，2013.

[7]張國帥，張義坤，谷衍川，等.5種常綠園林樹種抑菌能力研究[J].山東林業(yè)科技，2012(1)：8-10.

[8]BaiJH,WangMX,HuF.Analyzingmethodonbiogenicvolatileorganiccompounds[J].AdvancesinAtmosphericScience,2002,19(1):64-73.

[9]朱慧，戚繼忠，由世江，等.吉林市空氣中人類主要致病細菌的調查[J].城市環(huán)境與城市生態(tài)，2007，20(4)：42-43.

[10]羅英，何小弟，黃利斌，等.城市公園綠地植物群落配置模式的抑菌功能[J].東北林業(yè)大學學報，2010，38(3)：73-75.