留蘭香揮發(fā)油熏蒸抑菌活性研究

陳利軍 智亞楠 陳思宇 馬宇明 黃草娜

植物揮發(fā)油又稱精油，是從植物中分離提取的有特征香氣的一類次生代謝物質，為具有揮發(fā)性的油狀液體。植物揮發(fā)油具有抗菌消炎、抗癌抑瘤、抗氧化、延緩衰老、抗病毒等多種生物活性，被廣泛應用于醫(yī)療保健、食品工業(yè)、生態(tài)旅游、果蔬保鮮、病蟲害防控、日化產品等領域。一些植物的揮發(fā)油對植物病原菌具有顯著的抑制作用，這些揮發(fā)油易揮發(fā)的特性使其可以作為倉儲、設施農業(yè)、土壤等的熏蒸劑防控病害，因來源于植物，具有低毒、環(huán)保等特點，因此是理想的綠色生物熏蒸劑。富含揮發(fā)油的植物在田問釋放的揮發(fā)物是植物與其他生物交流的復雜的高級“語言”，能直接或間接地影響病原菌的生長，通過化感作用以生態(tài)調控方式防控植物病害。因此植物揮發(fā)油是作物病害重要的綠色防控資源。

留蘭香Mentha spicata Linn.為唇形科薄荷屬多年生草本植物，是我國多地栽培的藥食同源作物，全草入藥可治感冒發(fā)熱、虛勞咳嗽、胃腸脹氣等，嫩枝、葉常作調味香料食用。留蘭香全草含豐富的揮發(fā)油，其揮發(fā)油在食品、日化、制藥等行業(yè)有廣泛的應用。目前對留蘭香揮發(fā)油的抑菌活性已有較多的研究，但所試菌株多為食源性細菌或臨床細菌，以及采后果蔬霉腐真菌，而對植物病原真菌的抑制作用鮮有報道。本文通過測定留蘭香揮發(fā)油對幾株植物病原真菌的熏蒸抑制活性，分析其化學組分，并觀察其抑菌機制，以期為留蘭香在植物病害防控中的應用提供依據。

1材料與方法

2.3留蘭香揮發(fā)油對番茄灰霉病菌菌絲熏蒸作用觀察

24h后觀察，對照菌落正常生長，邊緣菌絲較稀疏，產孢正常，量較少;顯微觀察菌絲粗細均勻，形態(tài)飽滿，纖細直長，表面光滑（圖2a）。EC90劑量處理24h后，菌落幾乎沒有生長，邊緣菌絲致密，少有菌絲產孢;部分菌絲出現畸形，甚至扭曲、嚴重畸變，光學顯微鏡下多數菌絲出現原生質分布不均、空腔增多增大等現象，邊緣和中央的菌絲均出現大量原生質泄漏，有些在菌絲頂端聚集，有些菌絲周圍密布泄漏的原生質，表明整個菌絲細胞膜受損（圖2b～d）。

掃描電鏡觀察，對照菌絲正常（圖3a）。EC。。劑量處理，菌絲表面塌陷、甚至干癟、嚴重扭曲皺縮，部分菌絲表面出現溶解狀（圖3b）。透射電鏡觀察，對照菌絲細胞飽滿，結構清晰，細胞壁及細胞膜連續(xù)完整，細胞質均勻，空腔較少，細胞器豐富完整，細胞核、核仁等清晰可見，且核膜連續(xù)完整（圖4a～b）。EC。。劑量處理后，細胞膜出現加厚、結構模糊，細胞質中空腔增大，數量增多，細胞質有消解趨勢，線粒體數量增加，部分線粒體的嵴變得不明顯，核仁不明顯（圖4c～d）。

植物揮發(fā)油組分復雜，抑菌活性由其主要成分或多種成分協(xié)同作用，不同成分的抑菌機理可能不盡相同，因此植物揮發(fā)油的抑菌機制通常是多種方式、包括作用于細胞壁、細胞膜、核酸、蛋白質等造成不可逆的損失，作用于能量系統(tǒng)或代謝系統(tǒng)誘導活性氧（ROS）積累介導細胞凋亡等。初步的研究發(fā)現經過留蘭香揮發(fā)油處理，番茄灰霉病菌菌絲形態(tài)和結構遭到破壞，細胞膜通透性增加，原生質外滲，細胞質結構呈消解狀，線粒體受損，表明留蘭香抑菌作用位點具有多樣性。多項研究表明揮發(fā)油對細胞的破壞為首先作用于細胞膜、破壞通透性，進而侵入細胞內部引起細胞器損傷，從而影響細胞的生理功能。留蘭香揮發(fā)油的熏蒸抑菌作用可能也是類似的作用過程。

通過問作利用作物物種多樣性，借助揮發(fā)物以誘集、驅避、化感等方式控制病蟲害，可以減少化學農藥的使用量，是作物綠色防控技術的一項重要方法，在害蟲防治方面有較多的研究和應用。在病害防控方面，利用問作作物的揮發(fā)物，水稻與水芹問作能有效控制包括稻瘟病在內的病蟲草害的發(fā)生，辣椒與韭菜的問作可以有效控制辣椒疫病的擴展與蔓延。留蘭香含豐富的揮發(fā)油，奚同行和何長高的研究表明，果園套種留蘭香對潛葉蛾、柑橘鳳蝶和桃蚜等果樹害蟲有明顯的生防效果，并促進果樹生長、提高產量。留蘭香揮發(fā)油的主要組分為抑菌活性顯著的L-香芹酮、D-檸檬烯等，在本試驗中留蘭香揮發(fā)油對供試的4種植物病原真菌具有強烈的熏蒸活性，且留蘭香易栽培種植，因此留蘭香也有望用于通過與作物問作實現對作物病害的生態(tài)防控，其問作模式及作用機制有待進一步研究。