植物源殺菌劑研究進(jìn)展

李曉菲　徐政

摘 要 從抗菌植物資源、有效抗菌成分、抑菌機(jī)理研究等方面概述了近年來國內(nèi)外植物源殺菌劑的研究現(xiàn)狀，分析相關(guān)研究還處在零散的初級研究階段，需加大植物源殺菌劑活性物質(zhì)研究篩選力度，在抗菌活性成分檢測、組成、結(jié)構(gòu)及其抗菌機(jī)理上進(jìn)行綜合系統(tǒng)研究，并在人工模擬合成或在其結(jié)構(gòu)與防治關(guān)系上取得突破性進(jìn)展。

關(guān)鍵詞 植物源殺菌劑；活性成分；抑菌機(jī)理；存在問題；前景

中圖分類號：S482.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.13.012

自20世紀(jì)40年代以來，化學(xué)合成農(nóng)藥在防治植物病蟲草害、調(diào)節(jié)植物生長、提高作物產(chǎn)量等方面發(fā)揮了重要作用?；瘜W(xué)合成農(nóng)藥也因具有使用量少、成本低、見效快等優(yōu)點(diǎn)，至今仍被農(nóng)民廣泛使用。由于化學(xué)合成農(nóng)藥本身固有的缺點(diǎn)和長期的不合理使用，近年來逐漸暴露出了一系列的問題，如環(huán)境污染、病蟲產(chǎn)生抗藥性、農(nóng)藥殘留、人畜中毒、殺滅天敵、破壞生態(tài)平衡等。因此，研發(fā)出對人畜和環(huán)境都安全的生物農(nóng)藥成為時下農(nóng)藥研發(fā)新方向。

植物源殺菌劑是一類利用一些植物含有的某些抗菌物質(zhì)或誘導(dǎo)產(chǎn)生的植物防衛(wèi)素，殺死或抑制病原菌的生長，具有高效、低毒或無毒、易降解、選擇性高、不產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)點(diǎn)。近年來，植物源殺菌劑作為“環(huán)境和諧農(nóng)藥”“生物合理性農(nóng)藥”的一個重要組成部分，受到人們的高度關(guān)注。植物是活性化合物的天然寶庫，其產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物超過40萬種，其中許多具有殺蟲和（或）抑菌等生物活性，在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等多個領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價值[1]。我國藥用植物資源豐富，是開發(fā)植物源農(nóng)藥的理想來源，開發(fā)利用植物資源殺菌劑的前景廣闊。

1 具有抑菌、殺菌活性的植物資源

近年來，國內(nèi)外很多學(xué)者都對具有殺菌、抑菌的植物資源進(jìn)行了調(diào)查研究，目前已發(fā)現(xiàn)具有殺菌活性的植物約1 400種。綜合國內(nèi)外的調(diào)查研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)具有抑菌、殺菌活性的植物資源主要有菊科、豆科、傘形科、姜科、松科、樟科、禾本科、百合科、桃金娘科、唇形科等植物，此外，薯蕷科、紅樹科、麻黃科、銀杏科、馬尾藻科等植物也具有殺菌、抑菌活性。

紀(jì)麗蓮等[2]研究發(fā)現(xiàn)野菊花、艾葉等8種菊科藥用植物具有抗霉菌活性。馮俊濤等[3-4]對西北地區(qū)近57科200種植物的抑菌活性進(jìn)行初步篩選，發(fā)現(xiàn)傘形科、豆科等35科植物的丙酮提取物具有抑菌活性。何衍彪等[5]研究發(fā)現(xiàn)丁香的不同溶劑提取物對芒果炭疽病菌、香蕉枯萎病菌均具有較好的抑制作用。江洪等[6]通過抑菌活性測定發(fā)現(xiàn)，從盾葉薯蕷中分離出的甾體皂苷對大多數(shù)植物病原菌都有高效的抑制作用。

Meena等[7]研究表明，牛蹄豆的水提物對茉莉的Sclertium rolfsii病菌具有一定的抑制作用。B.Fogliani等[8]對采自蘇格蘭的50種火筒樹科植物的抗菌活性進(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)其中49種植物都對尖鐮孢有不同程度的抑制作用。Ojala等[9]研究表明皺皮歐芹、蕓香的提取物都對立枯絲核菌有較好的抑菌作用。Owolade等試驗(yàn)表明芒果等提取物對串珠鐮刀菌有抑制作用[10]。D.Srinivasan等[11]對印度的50種藥用植物水提物的抑菌活性進(jìn)行了測定，發(fā)現(xiàn)其中36種植物具有抑菌活性，12種如姜黃、柚木等具有廣譜的抑菌作用。

2 植物源抑菌、殺菌有效成分的研究

近年來，國內(nèi)外學(xué)者對植物源抑菌、殺菌有效成分進(jìn)行了大量的研究。研究發(fā)現(xiàn)，向日葵屬植物的倍半萜類具有一定的抑菌活性[12]；萬壽菊根中的水溶性生物堿對西瓜枯萎病菌有較好的抑制作用[13]；苦皮藤假種皮中的間苯二酚、麝香草酚對玉米小斑病有很好的抑制效果[14]；從貫葉連翹的地上部分分離到除槲皮苷、槲皮素外的一種黃酮苷具有抗真菌活性[15]；冷榨橙油中的甲氧基黃酮對柑橘炭疽病有明顯的抑制作用[16]，苦參中的黃酮類化合物苦參酮、苦參醇、三葉豆紫檀苷等均對多種植物病原菌有一定的抑制作用[17]。此外，精油亦是植物源抑菌劑研究的重要物質(zhì)基礎(chǔ)之一，研究結(jié)果表明，如桉葉油對鐮刀菌、青霉等具有較強(qiáng)的抑制作用[18]；羅勒屬植物精油對蠶豆赤斑病菌、單胞銹菌有較強(qiáng)的抑制作用[19]。

從現(xiàn)有的研究結(jié)果來看，植物中具有抑菌活性的有效成分種類繁多，幾乎涉及各類植物成分，例如萜類、生物堿類、黃酮類、脂肪酸類、蒽醌類、酯類、酚類、醛類、醇類、有機(jī)酸及精油類等化合物。一種植物中可能含有多種抑菌成分，每一類活性成分又包含許多結(jié)構(gòu)不同的化合物，因此，研究植物中抑菌、殺菌有效成分的工作較為繁瑣。

3 抑菌機(jī)理研究

從植物中提取抗菌活性物質(zhì)的研究已有很多報道，但有關(guān)其抑菌機(jī)理的研究卻相對較少。陳紅兵等[20]研究發(fā)現(xiàn)萬壽菊根的乙酸乙酯提取物能在抑制西瓜枯萎病菌菌絲的生長的同時，誘導(dǎo)西瓜植株超氧化物歧化酶、過氧化物酶活性的提高，起到了雙效作用。丁香羅勒精油可以影響白假絲酵母菌細(xì)胞壁的完整性，進(jìn)而使菌體出芽率降低[21]。Nguefack等[22]采用流式細(xì)胞分析技術(shù)研究了3種植物精油對Listeria innocua的抑制機(jī)理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)精油可增加菌體細(xì)胞膜的滲透性。帕地霉素類化合物，可導(dǎo)致菌體細(xì)胞內(nèi)鉀離子的滲漏[23]。香葉醇亦能提高菌體細(xì)胞內(nèi)鉀離子的外滲透作用，并增加菌體細(xì)胞膜的流動性[24]。Bhupinder PS Khambay等[25]研究得到1，4-萘醌可抑制菌體線粒體細(xì)胞色素C氧化酶的活性。黃芩苷通過抑制菌體DNA、RNA、蛋白質(zhì)的生物合成使得菌體細(xì)胞死亡而起到殺菌作用[26]。

現(xiàn)有研究表明，植物源抑菌活性物質(zhì)的抑菌機(jī)制復(fù)雜多樣，作用于菌體細(xì)胞的多個結(jié)構(gòu)，通過破壞細(xì)胞壁、細(xì)胞膜的完整性，干擾酶系統(tǒng)，影響孢子萌發(fā)、菌絲生長、附著胞和子實(shí)體的形成，影響呼吸代謝、核酸含量等，從而起到抑制菌體生長和繁殖的作用。

4 存在問題

目前，國內(nèi)外對植物源殺菌劑的研究尚處于起步階段，研究深度和廣度還不夠。首先，應(yīng)用于抑菌活性篩選的植物資源僅覆蓋了十分有限的種類，有許多優(yōu)良的植物資源未被開發(fā)利用，例如一些已知具備抗菌作用的植物性中草藥，還未被用于開發(fā)植物源殺菌劑。其次，植物源殺菌劑的有效成分十分復(fù)雜，為植物的一類或幾類次生代謝產(chǎn)物，要確定和準(zhǔn)確檢測不易，且活性成分的組成和含量多少受植物自身遺傳因子、外界環(huán)境條件變化的影響，隨地域和季節(jié)變化很大，就是同種植物的不同部位，其活性成分的含量亦有所不同；而且有效活性成分的含量往往是少量或微量的，需要經(jīng)過復(fù)雜而艱辛的提取、分離后才能得到，不利于殺菌劑成品的生產(chǎn)、注冊。此外，有效活性成分的組成、結(jié)構(gòu)及其抑菌機(jī)理研究還不深入。雖然篩選出的植物源殺菌劑品種很多，但大多只停留在實(shí)驗(yàn)室研究或小生境范圍內(nèi)使用的水平，效果顯著、能大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛推廣的品種較少。植物源殺菌劑的防效見效慢，農(nóng)民不易接受，在市場推廣和實(shí)際應(yīng)用上受到限制，而且殺菌劑以植物為原料，大規(guī)模開發(fā)利用易受到原料供應(yīng)等方面的限制。

5 展望

1）植物是抑菌活性物質(zhì)的天然寶庫，據(jù)統(tǒng)計(jì)，地球上約有50萬種植物，我國植物資源尤其是植物性中草藥資源豐富，大量成型的防治人畜病害的中草藥使用廣泛，積累了豐富的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。許多中草藥具有抗菌作用，其有效成分、作用機(jī)理等研究大多處于空白狀態(tài)或未能深入研究。籍此，在植物病害防治方面可深入研究、重點(diǎn)開發(fā)利用這些中草藥，不僅促進(jìn)中藥的現(xiàn)代化發(fā)展，還可加快植物源殺菌劑的篩選和研究步伐，從而開發(fā)出具有抑菌、殺菌的中草藥藥劑或適于抑菌、殺菌的復(fù)方藥劑。

2）利用各種先進(jìn)、準(zhǔn)確的分離分析手段對殺菌植物中的活性成分進(jìn)行鑒別和含量測定，篩選并確定出有效活性成分及其結(jié)構(gòu)。

3）結(jié)合活性成分的分子結(jié)構(gòu)和抑菌機(jī)理研究，探索出活性先導(dǎo)化合物，對其結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以期進(jìn)行人工半合成或全合成，并最終實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，這將是新一代植物源殺菌劑在植物病害防治上的一個重大進(jìn)展，可有效降低生產(chǎn)成本，有利于推廣應(yīng)用。

4）利用分子生物學(xué)技術(shù)來研究殺菌植物中的活性成分產(chǎn)生的機(jī)理，是當(dāng)前研究植物源殺菌劑的一大熱點(diǎn)。例如利用基因工程，可將一種已知的植物抗菌或殺菌蛋白基因?qū)肓硪环N植物，從而獲得轉(zhuǎn)基因作物，以提高受體植物的抗病性，或者通過該基因工程手段，獲得一種能產(chǎn)生殺菌活性成分的植物新品種，以便較容易獲得活性成分，擺脫原料來源及供應(yīng)的限制，這對最終實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)具有重要意義。

國內(nèi)外大量試驗(yàn)研究表明，具有抗菌、殺菌活性的植物資源豐富，有效活性成分種類繁多、復(fù)雜多樣，篩選研究這類天然活性成分，能夠人工模擬合成或在其結(jié)構(gòu)與防治關(guān)系上取得新突破，最終實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，獲得效果顯著、對人畜和環(huán)境安全的生物合理性農(nóng)藥新品種，無疑是植物病害生物防治領(lǐng)域上的一個重大進(jìn)展。因此，可以預(yù)見植物源殺菌劑的綜合開發(fā)利用具有廣闊的前景。

參考文獻(xiàn)：

[1] Swain T. Secondary compound as protective agents [J]. Ann Rev Plant Physiol，1977， （28）：479-501.

[2] 紀(jì)麗蓮，張強(qiáng)華.八種菊科中草藥抗霉菌及飼料霉變的研究[J].生命科學(xué)研究，2003，7（4）：350-354.

[3] 馮俊濤，石勇強(qiáng)，張興，等.56種植物抑菌活性篩選試驗(yàn)[J].西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報， 2001，29（2）：65-68.

[4] 馮俊濤，祝木金，于平儒，等.西北地區(qū)植物源殺菌劑初步篩選[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報，2002，30（6）：129-137.

[5] 何衍彪，詹儒林，趙艷龍.丁香提取物對芒果炭疽病菌和香蕉枯萎病菌的抑制作用[J].四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006，24（4）：394-397.

[6] 江洪，譚汝成，劉漢蘭，等.盾葉薯蕷根抽提物中甾體皂甙成分對植物病原真菌的抑菌活性[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2002，23（3）：78-80.

[7] Meena B， Muthusamy M. Fungi toxic Properties of plant extracts against Sclertium rolfsii in jasmine [J]. Journal of Omamental Horticulture（New series），2002，5（1）：82-83.

[8] B. Fogliani， S. Boura?ma-Madjebi， V. Medevielle， et al. Screening of 50 Cunoniaceae species from New Caledonia for antimicrobial properties[J]. New Zealand Journal of botany，2002，40：511-520.

[9] Ojala T， Haansuu P. Antimicrobial activity of some coumarin containing herbal plants growing in Finland[J]. Journal of Ethnopharmacology，2000，73（1/2）：299-305.

[10] Owolade O F. Amusa A N， Osikauniu Y O K. Efficacy of certain indigenous plant extracts against seed-bome infection of Fusarium moniliform on maize （Zea mays L.） in south western Nigeria[J]. Cereal research communications，2000，28（3）：323-327.

[11] D.Srinivasan， Sangeetha Nathana， T. Suresh，et al. Antimicrobial activity of certain Indian medicinal plants used in folkloric medicine[J].Journal of Ethnopharmacology，2001，74（3）：217-220.

[12] 索茂榮，楊峻山.向日葵屬植物倍半萜類化學(xué)成分及其生物活性研究概況[J].中草藥，2006，37（1）：135-140.

[13] 劉佳斌，蘇煒，王金勝.萬壽菊根部生物堿類提取物抑菌活性成分的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（3）：746-747.

[14] 楊征敏，吳文君，王明安，等.苦皮藤假種皮中的殺菌活性成分研究[J].農(nóng)藥學(xué)學(xué)報，2001，3（2）：93-96.

[15] Lu Y， Zhang Z， Sui G， et al. A new antifungal flavonol glycoside from Hypericun perforotum[J]. Acta Botanica Sinica，2002，44（6）：743-745.

[16] Ernestina Almada-Ruiz，Miguel ?ngel Martínez-Téllez， Maria M Hernández-?lamos， et al. Fungicidal potential of methoxy lated flavones from citrus for in vitro control of Col letotrichum gloeo-sporioides， causal agent of anthracnose disease in tropical fruits[J].Pest Management Science，2003，59（11）：1245-1249.

[17] 袁靜，張宗儉，叢斌.苦參堿的生物活性及其研究進(jìn)展[J].農(nóng)藥，2003，42（7）：1-4.

[18] Mihailo Risti?a， Marina Sokovi?b， Dragoljub Grubi?i?b， et al. Chemical analysis and antifungal activity of the essential oil of Achillea atrata L.[J]. Journal of Essential Oil Research，2004，16（1）：75-78.

[19] S.K.Oxenham， K.P.Svoboda， D.R.Walters. Antifungal Activity of the Essential Oil of Basil （Ocimum basilicum）[J]. Journal of Phytopathology，2005，153（3）：174-180.

[20] 陳紅兵，王金勝，張作剛，等.萬壽菊根提取物對西瓜枯萎病反應(yīng)的抗性研究[J].植物病理學(xué)報，2003，33（5）：439-443.

[21] Nakamura CV， Ishida K， Faccin LC， et al. In vitro activity of essential oil from Ocimum gratissimum L. against four Candida species[J]. Research in Microbiology， 2004，155（7）：579-586.

[22] Nguefack J， Budde BB， Jakobsen M. Five essential oils from aromatic plants of Cameroon： their antibacterial activity and ability to permeabilize the cytoplasmic membrane of Listeria innocua examined by flow cytometry[J]. Letters in Applied Microbiology，2004，39（5）：395-400.

[23] 郝小江，沈月毛.我國未來的天然藥物研究[M].北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2000：85-89.

[24] 張興.植物農(nóng)藥與藥劑毒理學(xué)研究進(jìn)展[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，2002：124-130.

[25] Bhupinder PS Khambay， Duncan Batty， Philip J Jewess， et al. Mode of action and pesticidal activity of the natural product dunnione of some analogues[J].Pest Management Science，2003，59（2）：174-182.

[26] 熊英，傅穎媛，況南珍.黃芩苷抑白念珠菌作用及機(jī)制研究[J].中國藥理學(xué)通，2004，20（12）：1404-1407.

（助理編輯：易 婧；責(zé)任編輯：丁志祥）