辣根素對果蔬采后病害的防治效果及安全性評價

中圖分類號： 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1008-1038（2025）08-0027-06

DOI： 10.19590/j.cnki.1008-1038.2025.08.005

Abstract：Allyl isothiocyanate （AITC），the mainactive ingredient of horseradish extract，isavolatile natural compound extracted from cruciferous plants.It can be used to control plant diseases caused by nematodes， fungi，etc.，as wellas stored-product pests inagricultural production.This study conducted quantitative in vivo fumigation tests with a fixed liquid volume of AITC to evaluate its effcacy against litchi downy blight （caused byPeronophythora litchi），bananaanthracnose （caused by Coletotrichum musae），and citrus blue mold （caused byPenicillum italicum）.Theresultsrevealed that although AITC exhibited good control efficacyagainst disease spread onartificially inoculated litchi and banana，itcaused obviousphytotoxicity to these fruits even at relatively low concentrations，rendering it unsuitable for postharvest disease control on them.The control efficacy of AITCagainst P_- italicum on mandarin increased with increasing concentration within the tested range，and no phytotoxicity was observed on the fruit.These findings indicatd that low doses of AITC were suitable for controlling postharvest diseases like citrus blue mold on mandarin，offering advantages of simple application （fumigation）， safety，and high efficiency.

Keywords： Allyl isothiocyanate; postharvest diseases; control effects; safety

果蔬是人體內(nèi)維生素、礦物質(zhì)和膳食纖維的重要來源，是人們維持身體健康、增進營養(yǎng)所必需的食品。大部分果蔬中水分及糖類等營養(yǎng)物質(zhì)的含量很高，在運輸和貯藏過程中極易被病原菌侵染而導(dǎo)致腐爛變質(zhì)，從而嚴重影響其品質(zhì)及商品價值。殺菌劑在植物病害防治中發(fā)揮著重要作用，然而隨著藥劑的長期使用，病原菌抗藥性問題日趨嚴重，成為制約藥劑防治效果和使用壽命的重要因素之一。在果蔬采后病害的防治中對殺菌劑品種的選擇、用法及用量等，都有嚴格的規(guī)定，這就需要防病效果好、殘留量低、對人體健康無影響或影響極小的藥劑及處理方法。

棘根素是從辣根等十字花科植物中提取出來的一類次生代謝產(chǎn)物，主要成分為異硫氰酸酯類化合物（isothiocyanates，ITCs），其中含量較高的為烯丙基異硫氰酸酯（allylisothiocyanate，AITC）]。在生產(chǎn)和生活中，人們發(fā)現(xiàn)辣根和芥菜等十字花科植物有抑菌作用，目前研究發(fā)現(xiàn)其抗菌有效成分是烯丙基異硫氰酸烯丙酯（AITC）。辣根素不僅可以用于治療癌癥[45，還可用于病蟲害防治貯糧害蟲、環(huán)境衛(wèi)生殺菌消毒等，同時還可作為食品添加劑。相關(guān)研究顯示，辣根素對26種常見的植物病原真菌、卵菌及細菌均有熏蒸抑制作用[。將其應(yīng)用于設(shè)施土壤消毒時，能夠有效殺滅土壤中的微生物，同時可以降低西瓜枯萎病、草莓白粉病[的發(fā)病率。此外，辣根素與苦參堿復(fù)配后進行悶棚處理，還能實現(xiàn)對線蟲病害的防控4。Maria等[5運用烯丙基、丁烯基、2-苯甲基和4-甲基丁硫醇為取代基的異硫氰酸酯來薰蒸防治褐腐病菌（Monilinialaxa）引起的核果貯藏期的褐腐病，在 20% 條件下處理 3～4d 后在5種異硫氰酸酯中只有異硫氰酸烯丙酯和異硫氰酸丁烯酯減少 85% 以上的褐腐病發(fā)病率，特別是異硫氰酸烯丙酯的防效尤為顯著。Ugolinia等分別利用人工合成和植物提取的AITC對草莓灰霉病進行防治，結(jié)果證明AITC對灰葡萄孢霉（Botrytiscinerea）的菌絲生長及孢子萌發(fā)均有很好的抑制效果 （EC₅₀ 分別為 1.35.0.62mg/mL） ，且人工合成和植物中提取的AITC對草莓上灰霉病菌的防治效果沒有顯著差異。

辣根素作為一種植物源殺菌劑對人類和環(huán)境有著其他傳統(tǒng)化學(xué)藥劑不可比擬的安全性。本文研究了辣根素對荔枝霜疫霉（Phytophthora litchii）、香蕉炭疽病菌（Colletotrichummusae）菌絲生長和香蕉炭疽病菌、柑橘青霉病菌（Penicilliumitalium）孢子萌發(fā)的抑制效果，以及對荔枝霜疫霉病、香蕉炭疽病和柑橘青霉病的活體防病效果，并調(diào)查了其安全性，為果蔬采后病害防治提供了方法，對進一步提升果蔬安全綠色貯存具有重要參考意義。

1材料與方法

1.1材料與試劑

荔枝霜疫霉菌 （P. litchii）、香蕉炭疽病菌 （C. musae）和柑橘青霉病菌（P.italium），來自中國農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護學(xué)院植物病理系種子病理學(xué)實驗室。

馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基（PDA）：馬鈴薯 200g 葡萄糖 瓊脂粉 14g， 去離子水 1000mL 。胡蘿 ? 培養(yǎng)基（CA）：胡蘿 ?200g. 瓊脂粉 14g， 去離子水 1000mL 水瓊脂培養(yǎng)基（WA）：瓊脂粉 14_g 去離子水 1 000mL 。92% 辣根素原藥、 20% 辣根素水乳劑。甲醇，分析純，北京化工廠有限責(zé)任公司。

鮮荔枝為海南糯米糍；香蕉為海南都樂；柑橘為廣州沙糖桔。

1.2儀器與設(shè)備

奧林巴斯體視顯微鏡，SZ61，日本奧林巴斯株式會社。

1.3 方法

1.3.1辣根素對香蕉炭疽病菌和荔枝霜疫霉菌的菌絲生 長的影響

根據(jù)預(yù)備試驗獲得的靶標(biāo)病菌生長抑制率為 10% ～90% 的供試藥劑濃度范圍。將供試 92% 異硫氰酸烯丙酯原藥配制成濃度為 64000μg/mL 藥劑母液，用甲醇稀釋為系列濃度梯度的異硫氰酸烯丙基酯溶液。在長滿靶標(biāo)病菌新鮮菌絲的平板上沿菌落邊緣用 5mm 打孔器打取菌餅，用接種針將菌餅接種于PDA培養(yǎng)基平板的中央，在培養(yǎng)皿皿蓋內(nèi)放置一張直徑 90mm 濾紙，在濾紙片中央滴加 10μL 異硫氰酸烯丙基酯系列濃度梯度溶液，迅速用封口膜將培養(yǎng)皿封口，倒置培養(yǎng)，以甲醇為對照，每個藥劑濃度3次（血）重復(fù)。在 28^°C 黑暗培養(yǎng)至對照菌落大小為培養(yǎng)血三分之二時，揭開封口膜并移除帶藥濾紙片，用十字交叉法測量異硫氰酸烯丙酯各濃度處理下靶標(biāo)病菌的菌落直徑，按照公式（1）計算藥劑各濃度處理對病菌菌絲生長的抑制率。

菌絲生長抑制率/%= （A-C）-（B-C）

式中， A 為對照菌落直徑， mm;B 為處理菌落直徑，mm;C 為菌餅直徑， mm 。

1.3.2辣根素對香蕉炭疽病菌和柑橘青霉病菌的孢子萌發(fā)的影響

將供試菌株接種在PDA培養(yǎng)基上，在適宜的溫度下黑暗培養(yǎng)至菌絲長滿整個培養(yǎng)皿，利用黑光燈照射菌落（大部分真菌的照射時間為 7～20d） ，誘導(dǎo)其產(chǎn)孢。產(chǎn)孢后在培養(yǎng)皿中加入適量的無菌水洗脫孢子，用四層紗布過濾，利用血球計數(shù)板制備成 1×10⁵ 個 ?/mL 孢子懸浮液。

吸取 100μL 孢子懸浮液均勻涂布在水瓊脂平板上，根據(jù)預(yù)備試驗獲得靶標(biāo)病菌生長抑制率為 10% ～90% 的供試藥劑濃度范圍。將供試 92% 異硫氰酸烯丙酯原藥配制成濃度為 64000μg/mL 藥劑母液，用甲醇稀釋為系列濃度梯度的異硫氰酸烯丙基酯溶液。在培養(yǎng)基Ⅲ蓋內(nèi)放置一張直徑 90mm 濾紙，在濾紙片中央滴加 10μL 異硫氰酸烯丙基酯系列濃度梯度溶液，迅速用封口膜將培養(yǎng)皿封口，倒置培養(yǎng)，以甲醇為對照，每個藥劑濃度3次（Ⅲ）重復(fù)。在適宜溫度下黑暗培養(yǎng)適宜的時間，待對照培養(yǎng)皿中孢子萌發(fā)率高于 80% 時，揭開封口膜并移除帶藥濾紙片；在顯微鏡下調(diào)查異硫氰酸烯丙酯各濃度處理的孢子萌發(fā)率，每血至少調(diào)查300個孢子，按照公式（2）計算藥劑各濃度處理對孢子萌發(fā)的抑制率。

孢子萌發(fā)抑制率/%=A-B

式中， A 為對照孢子萌發(fā)率， %;B 為處理孢子萌發(fā)率， % 。

在奧林巴斯體視顯微鏡下觀察各濃度藥劑處理后的病原菌孢子的形態(tài)變化，并拍攝孢子形態(tài)的典型圖片。1.3.3棘根素對荔枝霜疫霉病、香蕉炭疽病和柑橘青霉病的防治效果及安全性

將荔枝、香蕉、柑橘分別用自來水沖洗后晾干，在1% 次氯酸鈉溶液中消毒 5min ，然后在無菌水中漂洗兩次，在超凈臺中吹干待用。在每個荔枝中軸線用挑針均勻刺傷1個 4mm 的傷口，用荔枝霜疫霉菌餅接種，設(shè)置6個重復(fù)。在每個香蕉上中下三個部位分別用挑針均勻刺傷1個 4mm 的傷口，用香蕉炭疽病菌餅接種，設(shè)置5個重復(fù)。在每個柑橘中軸線用挑針均勻刺傷1個 4mm 的傷口，吸取 20μL 濃度為 1×10⁶ spores/mL 青霉孢子懸浮液接種于傷口處，設(shè)置4個重復(fù)。

每個試驗樣本取5張濾紙片，折疊成\"Z\"字形按五點法分別放置于保鮮盒中部及四周。在每張濾紙片上分別滴加 3、9、15μL 的辣根素原藥，辣根素揮發(fā)后在盒子里的濃度分別是 1.3.5μg/mL° 迅速將保鮮盒密閉， 25^°C 熏蒸 24h 后開蓋移除濾紙片，并在超凈臺通風(fēng) 5min 。蓋上盒蓋（但不密閉），繼續(xù)保濕貯藏5d。調(diào)查發(fā)病率及病斑直徑。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用Excel2010進行數(shù)據(jù)處理和作圖。

2結(jié)果與分析

2.1辣根素對供試病原真菌的離體抑制效果

2.1.1 辣根素對香蕉炭疽病菌和荔枝霜疫霉菌的菌絲生長的抑制效果

根據(jù)不同濃度辣根素對香蕉炭疽病菌和荔枝霜疫霉菌的菌絲生長抑制效果，計算得出辣根素對香蕉炭疽病菌菌絲生長抑制情況的回歸方程為 Y=3.460 6X+5.473 2，EC₅₀ 為 0.6409μg/mL ；對荔枝霜疫霉菌菌絲生長抑制情況的回歸方程為 Y=5.2668X+4.3530，EC₅₀ 為1.829 9μg/mL 。如圖1、2所示，辣根素在離體條件下對香蕉炭疽病菌和荔枝霜疫霉菌的菌絲生長均有著良好的抑制效果，對香蕉炭疽病菌和荔枝霜疫霉菌的菌絲抑制情況 EC₅₀ 分別為 0.6409μg/mL 和 1.829 9μg/mL° 由圖1、2可知，隨著辣根素濃度增加，對香蕉炭疽病菌和荔枝霜疫霉菌的菌絲生長抑制效果逐漸增加，當(dāng)濃度分別為 3.2μg/mL 和 6.4μg/mL 時能完全抑制菌絲生長。

根據(jù)不同濃度辣根素對香蕉炭疽病菌和柑橘青霉病菌的孢子萌發(fā)的抑制效果，計算得出辣根素對香蕉炭疽病菌孢子萌發(fā)抑制情況的回歸方程為 Y=2.861 8X+ 6.343 3，EC₅₀ 為 0.339 3μg/mL ；對柑橘青霉病菌孢子萌發(fā)抑制情況的回歸方程為 Y=3.4248X+6.5825，EC₅₀ 為0.3451μg/mL 。可見，辣根素對香蕉炭疽病菌和柑橘青霉病菌的孢子萌發(fā)都有著很好的抑制作用，對柑橘青霉病菌和香蕉炭疽病菌的孢子萌發(fā)抑制情況 EC₅₀ 分別為 由圖3可知，隨著辣根素濃度的增加，青霉孢子的萌發(fā)受到明顯的抑制。具體表現(xiàn)為芽管縮短變小、畸形，分支減少甚至不產(chǎn)生分支，孢子個體變小等。

圖3AITC熏蒸后青霉孢子的形態(tài)變化

Fig.3ThemorphologychangesofsporesofP.italiumafter treatedbydifferentconcentrationsofAITC

注：A為對照孢子；B為 0.05μg/mL.92% AITC處理后的孢子；C為 0.40μg/mL，92% AITC處理后的孢子；D為 0.80μg/mL 92% AITC處理后的孢子。

2.2辣根素對果蔬貯藏期主要病害防治效果及安全性

2.2.1辣根素對荔枝貯藏期主要病害防治效果

荔枝接種后活體熏蒸結(jié)果表明在試驗設(shè)定條件下，辣根素對荔枝有明顯的藥害（圖4）。 ?1μg/mL 濃度下第二天荔枝即呈現(xiàn)果皮失水變干、變黃和散發(fā)腐爛臭味的藥害反應(yīng)，而對照處理下的荔枝表皮依舊保持鮮紅色，也未產(chǎn)生任何異味。

圖4辣根素熏蒸處理后第2天的荔枝形態(tài)Fig.4Themorphologyof licheeson2 daytreatedbyAITC

2.2.2辣根素對香蕉貯藏期主要病害防治效果

由圖5可知， 92% 辣根素原藥在試驗條件處理后雖然在一定程度上可以防止香蕉炭疽病的發(fā)生，但在第二天即在香蕉上出現(xiàn)輕微藥害反應(yīng)，熏蒸處理保存7d后三種濃度辣根素處理均出現(xiàn)藥害，藥害嚴重程度與藥劑濃度正相關(guān)，而對照香蕉上未見藥害產(chǎn)生。

圖5辣根素熏蒸處理后第2天及第7天的香蕉Fig.5Themorphologyof thebananason2dayand7daytreatedbyAITC

2.2.3辣根素對柑橘貯藏期主要病害防治效果

由圖6可知，與對照相比，濃度為 1μg/mL 的 92% 辣根素原藥即可顯著抑制青霉病菌在柑橘的擴展；辣根素濃度達 3μg/mL 時，在接種病原菌的柑橘上已不會出現(xiàn)明顯的病斑，而只有小塊暈圈；辣根素濃度達 5μg/mL 時，接種病原菌的柑橘上未出現(xiàn)病斑。三個濃度的藥劑處理后，柑橘外觀上均未出現(xiàn)藥害反應(yīng)。

圖6辣根素熏蒸處理后第5天的柑橘 Fig.6Themorphologyofcitrusfruitson5dayafter horseradish fumigationtreatment

3討論

本研究測定了辣根素對常見果蔬病原真菌的離體抑制效果，在試驗過程中也發(fā)現(xiàn)對于部分病原真菌，例如鏈格孢（Alternariaalternata），低劑量的辣根素原藥熏蒸反而使菌絲的生長速率變快，表明并不是所有的植物病原菌都對辣根素敏感。因此，在選擇使用辣根素作為殺菌劑前，最好提前對所需防治的病害致病菌進行鑒別，結(jié)合辣根素本身有效的防治譜進行防治，方能達到理想的防治效果。

應(yīng)用辣根素原藥處理青霉病菌的孢子后，在顯微鏡下可明顯地看到其萌發(fā)時芽管的畸形表現(xiàn)。Ahe等7研究表明，運用AITC對李斯特菌進行處理后，會改變菌體細胞內(nèi)的形態(tài)，但對其細胞壁卻沒有影響。Ogawa等[8研究指出，AITC的抑菌機制有可能是因為對病原菌的膜結(jié)構(gòu)造成破壞，但其確切的抑菌機制有待進一步研究。

在前期的研究中，Ugolinia等利用AITC對草莓進行熏蒸處理后，發(fā)現(xiàn)草莓果實內(nèi)的總酚含量及其抗氧化能力沒有顯著變化，進而推斷辣根素不會影響果實的品質(zhì)。但Wang等的研究發(fā)現(xiàn)，辣根素處理后會降低果實組織中的抗氧化酶（超氧化物歧化酶、愈創(chuàng)木酚過氧化物酶和谷胱甘肽過氧化物酶）的活性，同時藍莓果實中酚酸和黃酮類化合物（花青素）含量下降，表明辣根素會在一定程度上影響果實的抗氧化能力。在本研究中，應(yīng)用辣根素熏蒸荔枝和香蕉后，二者均出現(xiàn)果皮變色等藥害反應(yīng)，可能是因為在應(yīng)用辣根素對荔枝和香蕉進行熏蒸的過程中，果實中的抗氧化酶活性被辣根素抑制，抑或果實中有機酚酸和黃酮類物質(zhì)的含量減少，進而致使果實加速腐爛。而在試驗中，應(yīng)用類似的處理并未對柑橘造成明顯的藥害反應(yīng)，這與彭貝2用辣根素原油熏蒸處理對板栗、木制品、香菇和柑橘的外觀均無明顯影響的結(jié)論相似，可能是因為柑橘果實中的成分與荔枝、香蕉不同。但其研究還說明辣根素處理會影響柑橘的口感，在本文中未涉及該方面的研究。同時，對于辣根素薰蒸后在柑橘果實上的殘留也有待繼續(xù)研究。

4結(jié)論

試驗結(jié)果表明，辣根素在離體條件下對香蕉炭疽病菌和荔枝霜疫霉菌的菌絲生長有良好的抑制效果，對香蕉炭疽病菌和柑橘青霉病菌的孢子萌發(fā)有良好的抑制效果。荔枝和香蕉在低濃度（低于離體試驗測得的 EC₅₀ 值）的辣根素熏蒸條件下即產(chǎn)生了較明顯的藥害，因此，應(yīng)用辣根素熏蒸防治荔枝和香蕉上的采后病害的可行性還有待繼續(xù)研究。辣根素對柑橘青霉的防治效果整體呈上升趨勢，且柑橘未產(chǎn)生藥害反應(yīng)；試驗測得理想濃度為 1μg/mL 辣根素對柑橘青霉防效達 69.5%，3μg/mL 時達 83.7%，5μg/mL 時達 100% 。說明辣根素可用于防治柑橘采后青霉病，低劑量高效地使用辣根素防治柑橘青霉病可減少柑橘貯藏期間的損失，施藥方式更加簡便安全。更為重要的是，作為一種植物源的殺菌劑，辣根素對人類和環(huán)境有著其他傳統(tǒng)化學(xué)藥劑不可比擬的安全性。但是，在施用藥劑進行果蔬病害防治前，依然要就其安全性進行評判，以免造成不必要的損失。

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