植物源殺菌劑研究進展

李曉菲　徐政

摘 要 從抗菌植物資源、有效抗菌成分、抑菌機理研究等方面概述了近年來國內外植物源殺菌劑的研究現狀，分析相關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研究篩選力度，在抗菌活性成分檢測、組成、結構及其抗菌機理上進行綜合系統研究，并在人工模擬合成或在其結構與防治關系上取得突破性進展。

關鍵詞 植物源殺菌劑；活性成分；抑菌機理；存在問題；前景

中圖分類號：S482.2 文獻標志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.13.012

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

植物源殺菌劑是一類利用一些植物含有的某些抗菌物質或誘導產生的植物防衛素，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、不產生抗藥性等優點。近年來，植物源殺菌劑作為“環境和諧農藥”“生物合理性農藥”的一個重要組成部分，受到人們的高度關注。植物是活性化合物的天然寶庫，其產生的次生代謝產物超過40萬種，其中許多具有殺蟲和（或）抑菌等生物活性，在農業、醫藥等多個領域有著重要的應用價值[1]。我國藥用植物資源豐富，是開發植物源農藥的理想來源，開發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，國內外很多學者都對具有殺菌、抑菌的植物資源進行了調查研究，目前已發現具有殺菌活性的植物約1 400種。綜合國內外的調查研究結果，發現具有抑菌、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。

紀麗蓮等[2]研究發現野菊花、艾葉等8種菊科藥用植物具有抗霉菌活性。馮俊濤等[3-4]對西北地區近57科200種植物的抑菌活性進行初步篩選，發現傘形科、豆科等35科植物的丙酮提取物具有抑菌活性。何衍彪等[5]研究發現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現，從盾葉薯蕷中分離出的甾體皂苷對大多數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行了測試，發現其中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行了測定，發現其中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，國內外學者對植物源抑菌、殺菌有效成分進行了大量的研究。研究發現，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基礎之一，研究結果表明，如桉葉油對鐮刀菌、青霉等具有較強的抑制作用[18]；羅勒屬植物精油對蠶豆赤斑病菌、單胞銹菌有較強的抑制作用[19]。

從現有的研究結果來看，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構不同的化合物，因此，研究植物中抑菌、殺菌有效成分的工作較為繁瑣。

3 抑菌機理研究

從植物中提取抗菌活性物質的研究已有很多報道，但有關其抑菌機理的研究卻相對較少。陳紅兵等[20]研究發現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胞壁的完整性，進而使菌體出芽率降低[21]。Nguefack等[22]采用流式細胞分析技術研究了3種植物精油對Listeria innocua的抑制機理，結果發現精油可增加菌體細胞膜的滲透性。帕地霉素類化合物，可導致菌體細胞內鉀離子的滲漏[23]。香葉醇亦能提高菌體細胞內鉀離子的外滲透作用，并增加菌體細胞膜的流動性[24]。Bhupinder PS Khambay等[25]研究得到1，4-萘醌可抑制菌體線粒體細胞色素C氧化酶的活性。黃芩苷通過抑制菌體DNA、RNA、蛋白質的生物合成使得菌體細胞死亡而起到殺菌作用[26]。

現有研究表明，植物源抑菌活性物質的抑菌機制復雜多樣，作用于菌體細胞的多個結構，通過破壞細胞壁、細胞膜的完整性，干擾酶系統，影響孢子萌發、菌絲生長、附著胞和子實體的形成，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，有許多優良的植物資源未被開發利用，例如一些已知具備抗菌作用的植物性中草藥，還未被用于開發植物源殺菌劑。其次，植物源殺菌劑的有效成分十分復雜，為植物的一類或幾類次生代謝產物，要確定和準確檢測不易，且活性成分的組成和含量多少受植物自身遺傳因子、外界環境條件變化的影響，隨地域和季節變化很大，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，需要經過復雜而艱辛的提取、分離后才能得到，不利于殺菌劑成品的生產、注冊。此外，有效活性成分的組成、結構及其抑菌機理研究還不深入。雖然篩選出的植物源殺菌劑品種很多，但大多只停留在實驗室研究或小生境范圍內使用的水平，效果顯著、能大規模生產和廣泛推廣的品種較少。植物源殺菌劑的防效見效慢，農民不易接受，在市場推廣和實際應用上受到限制，而且殺菌劑以植物為原料，大規模開發利用易受到原料供應等方面的限制。

5 展望

1）植物是抑菌活性物質的天然寶庫，據統計，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，積累了豐富的實際應用經驗。許多中草藥具有抗菌作用，其有效成分、作用機理等研究大多處于空白狀態或未能深入研究。籍此，在植物病害防治方面可深入研究、重點開發利用這些中草藥，不僅促進中藥的現代化發展，還可加快植物源殺菌劑的篩選和研究步伐，從而開發出具有抑菌、殺菌的中草藥藥劑或適于抑菌、殺菌的復方藥劑。

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

3）結合活性成分的分子結構和抑菌機理研究，探索出活性先導化合物，對其結構優化，以期進行人工半合成或全合成，并最終實現工業化生產，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展，可有效降低生產成本，有利于推廣應用。

4）利用分子生物學技術來研究殺菌植物中的活性成分產生的機理，是當前研究植物源殺菌劑的一大熱點。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導入另一種植物，從而獲得轉基因作物，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的限制，這對最終實現工廠化生產具有重要意義。

國內外大量試驗研究表明，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構與防治關系上取得新突破，最終實現工業化生產，獲得效果顯著、對人畜和環境安全的生物合理性農藥新品種，無疑是植物病害生物防治領域上的一個重大進展。因此，可以預見植物源殺菌劑的綜合開發利用具有廣闊的前景。

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（助理編輯：易 婧；責任編輯：丁志祥）