鄭州市12種常見(jiàn)園林植物不同季節(jié)葉片的抑菌效果比較

謝久鳳，張宏森，楊施涵，王靖儀，郭陽(yáng)陽(yáng)，張寒蕾，閆睢豪，楊亞昕，韓衛(wèi)麗

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，河南 鄭州 450002）

微生物在地球上已經(jīng)存在了30億a以上，且在環(huán)境中分布廣泛[1]。空氣中的微生物無(wú)固定類群，含菌量受諸多因素的影響，如人類活動(dòng)范圍與強(qiáng)度、氣候變化、化工污染程度、地區(qū)環(huán)境差別等均會(huì)對(duì)空氣中的含菌量造成較大影響[2，3]。人類很早以前就對(duì)植物的抑菌殺菌作用產(chǎn)生了認(rèn)知，隨著科技的飛速發(fā)展，人們開(kāi)始對(duì)植物抑菌殺菌的作用理產(chǎn)生興趣并進(jìn)行研究，從這些植物葉片中提取出了有效的抑菌成分，結(jié)果發(fā)現(xiàn)幾乎所有植物均可以產(chǎn)生抑制或殺死細(xì)菌、真菌、生生物等的揮發(fā)性分泌物[4~6]。目前，針對(duì)植物抑菌物質(zhì)的研究已有大量報(bào)道。張少偉[7]以鄭州市小葉女貞為試驗(yàn)材料，采用自然沉降法研究了冬春兩季小葉女貞對(duì)環(huán)境空氣的抑菌作用，發(fā)現(xiàn)小葉女貞對(duì)環(huán)境中的微生物有抑制作用；蔣華偉等[8]研究了蘇州植物群落及主要園林植物樹(shù)種對(duì)細(xì)菌和真菌的抑菌效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)植物群落對(duì)細(xì)菌具有明顯的抑制效應(yīng)，32種植物提取液對(duì)真菌的抑制能力顯著；劉洋等[9]比較了我國(guó)北方地區(qū)8種常見(jiàn)園林綠化草本花卉植物葉片揮發(fā)性物質(zhì)的抑菌效果，結(jié)果表明，草本花卉植物葉片具有抑菌作用，但不同物種的抑菌效果存在差異；孫雨珂等[10]以成都市觀賞價(jià)值較高的16種常綠植物為試驗(yàn)材料，比較了不同植物葉片的綜合抑菌能力及其對(duì)空氣中致病菌金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率，發(fā)現(xiàn)不同植物的抑菌效果存在差異；馬海旭等[11]運(yùn)用瓊脂擴(kuò)散法和瓊脂平板法比較了興安落葉松和銀中楊的葉片提取液對(duì)5種目標(biāo)菌種的抑菌能力，結(jié)果表明，提取液對(duì)目標(biāo)菌種均有抑制作用。但截至目前，國(guó)內(nèi)針對(duì)不同季節(jié)植物的抑菌效果比較尚未見(jiàn)報(bào)道。

選擇鄭州市常見(jiàn)的園林植物為試驗(yàn)材料，分別在春、夏、秋3個(gè)季節(jié)采摘葉片，研究了離體葉片揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌的抑制效果，并對(duì)植物不同季節(jié)的抑菌能力進(jìn)行比較，旨為鄭州市生態(tài)植物搭配設(shè)計(jì)以及園林綠化植物的合理規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)，達(dá)到美化城市、凈化空氣、改善生態(tài)環(huán)境的目的。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試植物為鄭州市常見(jiàn)的12種園林綠化樹(shù)種，包括紅瑞木（Swida alba）、碧桃（Amygdalus persica）、紫荊（Cercis chinensisBunge）、東京櫻花（Cerasus yedoensis）、貼梗海棠（Chaenomeles japonica）、榆葉梅（Amygdalus triloba）、懸鈴木（Platanus acerifolia）、木槿（Hibiscus syriacus）、楸樹(shù)（Catalpa bungei）、楓楊（Pterocarya stenoptera）、重陽(yáng)木（Bischofia polycarpa）和三角楓（Acer buergerianum）。2019年4月、7月和10月，在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)文化路校區(qū)和鄭州市紫荊山公園，選擇樹(shù)體健康、生長(zhǎng)狀況良好、無(wú)病蟲(chóng)害的植株采摘葉片，每次采摘的植株均相同。選取新鮮、無(wú)破損、無(wú)蟲(chóng)害的葉片進(jìn)行試驗(yàn)。

供試致病菌為大腸桿菌（Escherichia coli）、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis），菌種均由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室提供。

試驗(yàn)儀器有SW-CJ-2F超凈工作臺(tái)、電熱恒溫培養(yǎng)箱、立式壓力蒸汽滅菌器、高精度數(shù)控?fù)u床、漩渦震蕩儀、電子天平（精度0.01 g）、培養(yǎng)皿（直徑9 cm）、離心管（1.5 mL）、研缽等。

試劑有生物試劑牛肉膏、生物試劑蛋白胨、NaCl、瓊脂、無(wú)菌水、75%酒精、95%酒精、液氮。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 培養(yǎng)基配制試驗(yàn)所用培養(yǎng)基有牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基和牛肉膏蛋白胨液體培養(yǎng)基2種。牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基配制：牛肉膏5 g、蛋白胨10 g、氯化鈉5 g、瓊脂粉20 g，用蒸餾水定容至1 000 mL，pH值7.2耀7.4，分裝于三角燒瓶中；牛肉膏蛋白胨液體培養(yǎng)基配制：牛肉膏5 g、蛋白胨10 g、氯化鈉5 g，用蒸餾水定容至1 000 mL，pH值7.2耀7.4，分裝于三角燒瓶中[2，11]。

1.2.2 菌種活化培養(yǎng)在超凈工作臺(tái)上，用一次性接種環(huán)分別挑取少許大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌，接入牛肉膏蛋白胨液體培養(yǎng)基中，放入37益恒溫振蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)16耀18 h；用移液槍吸取培養(yǎng)好的菌液100滋L加入到900滋L無(wú)菌水中進(jìn)行梯度稀釋，試驗(yàn)濃度設(shè)10-4、10-5和10-6計(jì)3個(gè)水平，3次重復(fù)，進(jìn)行涂平板計(jì)數(shù)；然后，再37益培養(yǎng)16耀48 h，選用平板中菌落數(shù)為300耀3 000 CFU/mL菌液所對(duì)應(yīng)的濃度進(jìn)行后續(xù)的抑菌試驗(yàn)。

1.2.3 葉片處理將葉片樣品去柄后依次用蒸餾水清洗3遍、75%酒精清洗消毒1遍、無(wú)菌水清洗3遍后，置于超凈工作臺(tái)上平鋪，用紫外燈照射正反面各30 min，備用。

1.2.4 抑菌試驗(yàn)在無(wú)菌條件下，將3種供試菌種各取稀釋好的適宜濃度菌液100滋L在倒好培養(yǎng)基的平板上涂布，倒置，備用。稱取供試植物葉片1 g，加入液氮研磨成碎末后迅速倒進(jìn)皿蓋鋪平（務(wù)必保證葉片碎末與培養(yǎng)基無(wú)任何接觸），取封口膜將培養(yǎng)皿封口，并置于37益恒溫箱內(nèi)培養(yǎng)24 h；以不加任何葉片組織的菌種培養(yǎng)基作為空白對(duì)照。每處理均3次重復(fù)。觀察平板中菌落的生長(zhǎng)情況，統(tǒng)計(jì)菌落個(gè)數(shù)，計(jì)算抑菌率〔（對(duì)照菌落數(shù)-處理菌落數(shù)）/對(duì)照菌落數(shù)伊100%〕。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

使用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 春季植物葉片對(duì)3種致病菌的抑制效果

2.1.1 對(duì)大腸桿菌的抑制效果12種植物中，木槿和榆葉梅對(duì)大腸桿菌無(wú)抑制效果；其他10種植物均對(duì)大腸桿菌具有一定的抑制效果，抑菌率為7%耀100%，指標(biāo)值順序?yàn)楸烫臆S東京櫻花躍貼梗海棠躍懸鈴木躍紫荊躍楓楊躍紅瑞木躍三角楓躍楸樹(shù)躍重陽(yáng)木，其中碧桃對(duì)大腸桿菌能夠完全抑制，東京櫻花、貼梗海棠、懸鈴木、紫荊的抑制率分別為80%、69%、41%和28%，其他植物的抑制率均臆20%（圖1）。

圖1 春季植物葉片對(duì)3種致病菌的抑制效果Fig.1 Bacteriostatic rate of plant leaves on bacteria tested in spring

2.1.2 對(duì)枯草芽孢桿菌的抑制效果12種植物均對(duì)枯草芽孢桿菌具有一定的抑制效果，抑菌率為16%耀98%，指標(biāo)值順序?yàn)樽锨G躍碧桃躍楓楊躍懸鈴木躍紅瑞木躍貼梗海棠躍三角楓躍楸樹(shù)躍重陽(yáng)木躍榆葉梅躍東京櫻花躍木槿，其中紫荊、碧桃和楓楊的抑菌率躍90%，除木槿外其他8種植物的抑菌率為35%耀78%。

2.1.3 對(duì)金黃色葡萄球菌的抑制效果12種植物均對(duì)金黃色葡萄球菌具有一定的抑制效果，抑菌率為7%耀96%，指標(biāo)值順序?yàn)楸烫臆S榆葉梅躍紅瑞木躍東京櫻花躍懸鈴木躍三角楓躍重陽(yáng)木躍木槿躍紫荊躍楸樹(shù)躍貼梗海棠躍楓楊，其中僅碧桃的抑菌率高于90%，榆葉梅、紅瑞木和東京櫻花的抑菌率為40%耀56%。菌的抑制效果最差。

綜上分析可以看出，春季同種植物對(duì)不同致病菌的抑菌效果不同，不同植物對(duì)同一種致病菌的抑菌效果也存在差異。總體來(lái)看，12種植物對(duì)枯草芽孢桿菌的抑制效果最好，其次是金黃色葡萄球菌，對(duì)大腸桿

2.2 夏季植物葉片對(duì)3種致病菌的抑制效果

2.2.1 對(duì)大腸桿菌的抑制效果12種植物均對(duì)大腸桿菌具有明顯的抑制效果，抑菌率為61%耀100%，指標(biāo)值順序?yàn)椋ū烫?東京櫻花）躍（貼梗海棠=紫荊）躍紅瑞木躍楸樹(shù)躍榆葉梅躍重陽(yáng)木躍楓楊躍懸鈴木躍木槿躍三角楓，其中碧桃和東京櫻花對(duì)大腸桿菌能夠完全抑制，貼梗海棠、紫荊、紅瑞木、楸樹(shù)和榆葉梅的抑菌率達(dá)到了90%以上。表明夏季參試植物葉片普遍對(duì)大腸桿菌具有較強(qiáng)的抑制效果（圖2）。

圖2 夏季植物葉片對(duì)3種致病菌的抑制效果Fig.2 Bacteriostatic rate of plant leaves on bacteria tested in summer

2.2.2 對(duì)枯草芽孢桿菌的抑制效果12種植物均對(duì)枯草芽孢桿菌具有明顯的抑制效果，抑菌率為50%耀100%，指標(biāo)值順序?yàn)椋ū烫?貼梗海棠=紫荊=懸鈴木=東京櫻花）躍榆葉梅躍（楸樹(shù)=楓楊）躍木槿躍紅瑞木躍重陽(yáng)木躍三角楓，其中碧桃、貼梗海棠、紫荊、懸鈴木和東京櫻花對(duì)枯草芽孢桿菌能夠完全抑制，榆葉梅、楸樹(shù)、楓楊的抑菌率達(dá)到了95%以上。

2.2.3 對(duì)金黃色葡萄球菌的抑制效果12種植物均對(duì)金黃色葡萄球菌具有一定的抑制效果，抑菌率為5%耀100%，指標(biāo)值順序?yàn)楸烫臆S三角楓躍東京櫻花躍紅瑞木躍懸鈴木躍榆葉梅躍楸樹(shù)躍（貼梗海棠=紫荊）躍木槿躍楓楊躍重陽(yáng)木，除重陽(yáng)木外，其他11種植物的抑菌率均達(dá)到了20%以上，其中碧桃對(duì)金黃色葡萄球菌能夠完全抑制，三角楓的抑菌率為94%，東京櫻花、紅瑞木和懸鈴木的抑菌率為51%耀85%。

綜上分析可以看出，夏季參試植物對(duì)3種致病菌的抑制作用明顯增強(qiáng)，其中，碧桃對(duì)3種致病菌均能夠完全抑制，東京櫻花對(duì)大腸桿菌和枯草芽孢桿菌完全抑制，紫荊、貼梗海棠和懸鈴木對(duì)枯草芽孢桿菌完全抑制。

2.3 秋季植物葉片對(duì)3種致病菌的抑制效果

2.3.1 對(duì)大腸桿菌的抑制效果12種植物均對(duì)大腸桿菌具有一定的抑制效果，抑菌率為7%耀100%，指標(biāo)值順序?yàn)椋ㄗ锨G=碧桃=東京櫻花=貼梗海棠）躍紅瑞木躍（懸鈴木=榆葉梅）躍重陽(yáng)木躍楸樹(shù)躍三角楓躍楓楊躍木槿，其中紫荊、碧桃、東京櫻花和貼梗海棠對(duì)大腸桿菌能夠完全抑制，紅瑞木的抑制率為98%，楓楊和木槿的抑制率低于20%，其他7種植物的抑制率為27豫耀88豫（圖3）。

圖3 秋季植物葉片對(duì)3種致病菌的抑制效果Fig.3 Bacteriostatic rate of plant leaves on bacteria tested in autumn

2.3.2 對(duì)枯草芽孢桿菌的抑制效果12種植物均對(duì)枯草芽孢桿菌具有一定的抑制效果，抑菌率為33%耀100%，指標(biāo)值順序?yàn)椋ㄗ锨G=碧桃=東京櫻花=貼梗海棠=紅瑞木=懸鈴木）躍（楓楊=重陽(yáng)木）躍楸樹(shù)躍榆葉梅躍木槿躍三角楓，除木槿外，其他11種植物的抑菌率均達(dá)到了50%以上，其中紫荊、碧桃、東京櫻花、貼梗海棠、紅瑞木和懸鈴木對(duì)枯草芽孢桿菌能夠完全抑制，楓楊和重陽(yáng)木的抑制率為90%。

2.3.3 對(duì)金黃色葡萄球菌的抑制效果12種植物中，重陽(yáng)木對(duì)金黃色葡萄球菌無(wú)抑制效果；其他11種植物均對(duì)金黃色葡萄球菌具有一定的抑制效果，抑菌率為2%耀100%，指標(biāo)值順序碧桃躍懸鈴木躍東京櫻花躍紅瑞木躍紫荊躍貼梗海棠躍楓楊躍木槿躍楸樹(shù)躍榆葉梅躍三角楓躍重陽(yáng)木，其中碧桃對(duì)金黃色葡萄球菌能夠完全抑制，懸鈴木、東京櫻花和紅瑞木的抑菌率達(dá)到了90%以上，而楸樹(shù)、榆葉梅和三角楓對(duì)金黃色葡萄球菌的抑制效果甚微（抑菌率均約10%）。

綜上分析可以看出，秋季部分植物對(duì)3種致病菌的抑菌效果較夏季有所降低，如重陽(yáng)木對(duì)金黃色葡萄球菌失去了抑制能力，但有6種植物（紫荊、碧桃、東京櫻花、紅瑞木、貼梗海棠和懸鈴木）對(duì)枯草芽孢桿菌的抑制作用提高到了完全抑制。

3 結(jié)論與討論

前人研究表明，植物葉片能夠合成并釋放具有抑殺菌作用的揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)[4，12耀14]。本研究以鄭州市12種常見(jiàn)園林植物為試驗(yàn)材料，分別在春、夏、秋采摘葉片，測(cè)定了不同季節(jié)離體葉片的揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌的抑制效果，結(jié)果顯示，夏季和秋季植物葉片的抑菌效果明顯優(yōu)于春季，可能與植物生長(zhǎng)規(guī)律有關(guān)，因?yàn)榇杭局参飫倧?fù)蘇時(shí)物質(zhì)積累較少，夏季植物代謝旺盛、物質(zhì)積累較多，秋季植物生長(zhǎng)逐漸停止；不同植物的抑菌效果差異較大，無(wú)論是植物不同季節(jié)的抑菌效果，還是對(duì)于不同菌種的抑菌效果，均以碧桃效果最好，其不同季節(jié)的葉片對(duì)3種供試菌均達(dá)到了完全抑制或幾乎完全抑制的效果。從參試植物對(duì)不同菌種的抑菌效果看，各種植物對(duì)枯草芽孢桿菌的抑制效果最優(yōu)，對(duì)大腸桿菌次之，對(duì)金黃色葡萄球菌的抑制效果最差。同種植物對(duì)不同菌種的抑制效果有所不同，不同的植物對(duì)同種微生物的抑制效果也不完全一樣[4，8，12，13]。本研究條件下，由于不同季節(jié)的氣候條件不同，同一植物對(duì)同種微生物的抑制效果也會(huì)發(fā)生改變。夏秋季日照時(shí)間長(zhǎng)，植物葉片長(zhǎng)勢(shì)良好，代謝旺盛，葉片內(nèi)的揮發(fā)性物質(zhì)含量高于春季葉片，因此對(duì)微生物的抑制效果更強(qiáng)。

同一植物對(duì)不同細(xì)菌的抑菌或殺菌作用有所差別，因此在城市生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)中，除考慮滿足景觀需求外，還要考慮園林植物的多樣性，以及對(duì)生態(tài)環(huán)境改善有作用的植物合理搭配[15]。通過(guò)比較鄭州市12種常見(jiàn)園林植物不同季節(jié)葉片揮發(fā)物對(duì)3種致病菌的抑菌效果，篩選出綜合抑菌能力較強(qiáng)的植物，有助于在城市綠化植物的選擇和設(shè)計(jì)中將多種植物有機(jī)結(jié)合起來(lái)，建立具有針對(duì)多季節(jié)多種細(xì)菌的生態(tài)價(jià)值植物群落系統(tǒng)，提高城市空氣質(zhì)量和綠化收益，保證城市的公共衛(wèi)生安全。