周挺張炳輝李春英肖順顧鋼

(1.福建省煙草公司煙草科學(xué)研究所，福建 福州 350003；2.福建農(nóng)林大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，福建 福州 350002)

煙草是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，病蟲危害對煙草的產(chǎn)量和品質(zhì)均造成較大影響，阻礙煙草產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。目前，煙草農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，化學(xué)防治仍然是病蟲害防治的重要手段之一。雖然以使用農(nóng)藥為主的病蟲害防控工作成效顯著，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全作出了突出貢獻(xiàn)，但人們要面對農(nóng)藥殘留、病原抗性以及環(huán)境污染的問題。

植物精油(Essential Oil，EOs)又稱揮發(fā)油、香精油，是一類植物次生代謝物質(zhì)，從芳香植物花、葉、莖枝、種子、果實、根或皮中提取，是具有揮發(fā)性、可隨水蒸氣蒸餾出來的油狀液體，具有殺菌、防腐等活性。來源不同的植物精油成分復(fù)雜，通常由萜烯類、芳香族、脂肪族和少量的含氮含硫化合物組成，各成分共同起殺菌作用，靶標(biāo)不易產(chǎn)生抗性，也不易引起病原菌對殺菌劑的敏感性變化。因此，利用植物精油替代化學(xué)殺菌劑防治作物病害逐漸成為國內(nèi)外研究熱點。

本文系統(tǒng)歸納整理植物精油對煙草病害防治的研究進(jìn)展，以期對煙草病害綠色防控有所啟發(fā)。

1 植物精油防病機(jī)理

植物精油種類繁多、成分復(fù)雜，活性成分不同，抑菌機(jī)理不盡相同，可以通過改變微生物形態(tài)、抑制孢子萌發(fā)及菌絲體生長、破壞細(xì)胞壁及細(xì)胞膜的功能、影響呼吸作用和能量代謝、阻礙核酸轉(zhuǎn)錄及蛋白質(zhì)合成等途徑抑制微生物生長，從而防治作物病害。

煙草疫霉(Phytophthora parasitica var.nicotianae)在迷迭香、薰衣草、香葉天竺葵、香茅草和羅勒等5種精油作用下，菌絲表面不再平滑，彎曲增多，部分菌絲結(jié)節(jié)出現(xiàn)膨脹，細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞，細(xì)胞膜受損，內(nèi)溶物外泄而出現(xiàn)空泡[1]。蒿屬植物茵陳蒿(Artemisia iwayomogi)精油作用于金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)細(xì)胞質(zhì)膜導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)膜破壞，物質(zhì)泄漏，細(xì)胞凋亡[2]。炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)在檳榔(Areca catechu)精油作用下，芽管的生長被嚴(yán)重抑制，菌體不能擴(kuò)展，孢子萌發(fā)也被顯著抑制[3]。肉桂精油處理細(xì)菌后，使病原菌膜內(nèi)外ATP濃度改變，影響菌體正常代謝，抑制其生長[4]。釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)受Piper gaudichaudianum精油和苦橙花醇作用，誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生活性氧自由基，引起單鏈DNA斷裂，同時抑制BER酶活性，妨礙DNA修復(fù)[5]。

2 植物精油在煙草病害防治中的研究

植物精油對煙草病害的防治已有較多研究，所涉及的對象主要集中于煙草青枯病(Ralstonia solanacearum)、煙草黑脛病(Phytophthora nicotianae)、煙草花葉病(Tobacco mosaic virus)和煙草赤星病(Alternaria alternate)等主要病害。

2.1 植物精油對煙草真菌病害的防治研究

Bowers[6]在接種煙草疫霉孢子的土壤中，加入含有丁香油、胡椒提取物和芥子油、肉桂提取物，以及合成肉桂油的配方水乳劑，處理土壤21d后，煙草疫霉的種群數(shù)量減少了98.4%～99.9%；35d后，含有10%胡椒提取物-芥子油配方、肉桂提取物以及合成肉桂油的水乳劑，對病害的防效達(dá)到93.0%～96.7%。盧敏[7]等采用菌絲生長抑制法和莖稈接種法，評價了檸檬草精油(lemongrass essential oil)對煙草黑脛病的體內(nèi)和體外抑菌活性，結(jié)果表明，體外條件抑菌效果最好，具有濃度梯度效應(yīng)，最低抑菌濃度為320μg·mL-1，體內(nèi)條件同時具有預(yù)防和治療效果，640μg·mL-1時相對誘導(dǎo)效果分別為81.93%和38.44%，與甲霜靈無顯著差異。陳永對[1]等采用2種方法測定了迷迭香、薰衣草、香葉天竺葵、香茅草和羅勒等5種精油對煙草疫霉的抑菌活性，菌絲生長法條件下，當(dāng)精油濃度達(dá)到225μg·mL-1時，5種植物精油對煙草疫霉均有顯著的抑制作用，其中香茅草精油對煙草疫霉的抑制率達(dá)100%；熏蒸條件下，香茅草精油對煙草疫霉抑制的EC50值也最低，僅為53.0μg·mL-1。李超影[8]等采用菌絲生長速率法、孢子萌發(fā)法和濾紙片法，研究了艾蒿乙醇提取物及其萃取物對煙草病原菌的抑制作用，結(jié)果表明，對煙草疫霉、鏈格孢的菌絲生長、孢子萌發(fā)等均有較強(qiáng)的抑制作用。姚雷[9]等將肉桂精油、枯茗精油、檸檬草精油混配成制劑，對煙草黑脛病、赤星病、炭疽病的防效分別達(dá)81.2%、76.2%、62.2%。

2.2 植物精油對煙草細(xì)菌病害的防治研究

賴榮泉[10]等報道，大蒜乙醇提取物對煙草青枯病有明顯的控制效果，濃度為0.5·mL-1、0.4g·mL-1時，大田防治效果分別為71.30%，63.89%。商勝華[11]等研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度的大蒜提取液對煙草青枯菌均有一定的抑制效果，但只有在較高濃度下(≥1.5%)才能有較好的抑菌效果。姜雯婷[12]等測定了52種熱帶藥用植物乙醇提取物對煙草青枯病菌的抑菌效果，其中酒餅簕、許樹和光葉巴豆抑菌活性較強(qiáng)，濃度為100mg·mL-1時抑菌圈直徑分別為10.0mm、8.7mm、12.0mm，最小抑菌濃度分別為1.56mg·mL-1、3.31mg·mL-1和3.31mg·mL-1。楊若穎[13]等采用二倍稀釋法篩選了31種瑤藥提取物的抑菌活性，結(jié)果表明，在100mg·L-1的質(zhì)量濃度下，穿破石、獨腳風(fēng)、貫眾等3種瑤藥提取物對煙草青枯菌具顯著的抑菌活性。崔偉偉[14]研究發(fā)現(xiàn)，茄科植物提取物東莨菪內(nèi)酯(Scopoletin)對煙草青枯菌雖無直接抑制作用，但可誘導(dǎo)煙株體內(nèi)苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)活性增強(qiáng)，可溶性蛋白含量增加，丙二醛(MDA)含量降低，煙株對青枯病的抗性增強(qiáng)，田間誘抗效果為28.73%，與核黃素(Riboflavin)混配使用有協(xié)同作用，誘抗效果34.98%。

2.3 植物精油對煙草病毒病的防治研究

植物精油對煙草病害的防治研究較多，部分對煙草致病微生物有抑制作用的植物精油如表1所示。

表1 部分對煙草致病微生物有抑制作用的植物精油

3 植物精油效果的提升途徑

雖然植物精油具有廣泛的抑菌作用，但植物精油作為油狀液體，難溶于水，易揮發(fā)，對溫度、紫外線等較敏感，在空氣中易分解，在低溫下易結(jié)晶[19,20]，而且植物精油成分存在不確定性，其有效成分含量常隨植物生長季節(jié)和地理環(huán)境而改變[21]。植物精油的這些不足使其應(yīng)用受到了極大的限制，應(yīng)從不同途徑提升植物精油的效果。

韓乾杰[22]研究發(fā)現(xiàn)，肉桂醛與香蘭素復(fù)合植物精油抑菌效果優(yōu)于單個植物精油，具有協(xié)同作用，將無抑菌作用的丁酸鈉與定肉桂醛、百里香酚和香蘭素復(fù)合，可明顯降低植物精油的使用量。張皓然[23]將百里香酚和香蘭素、百里香酚和肉桂醛，按1∶3比例復(fù)合時抑菌效果顯著優(yōu)于單獨使用，百里香酚和香蘭素與檸檬酸復(fù)合后均明顯提高對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌效果。Chung[2]利用蒿屬植物Artemisia iwayomogi精油與苯唑西林(Oxacillin)之間的協(xié)同作用，二者混合后擴(kuò)大了對金黃色葡萄球菌不同菌株的抑制作用；Oliveira[24]利用立比草(Lippia sidoides)精油與羧甲基纖維素(carboxymethyl cellulose)混合后的協(xié)同作用，顯著降低了根霉(Rhizopus stolonifer)對草莓的危害程度。魏彥珍[25]探究了電輔助加熱法，改進(jìn)茶樹油(TTO)傳統(tǒng)的自然揮發(fā)熏蒸法，更有效地發(fā)揮了防腐效果，還極大地減少TTO的用量。因此，可通過不同來源植物精油復(fù)配、植物精油與有機(jī)酸、抗生素、助劑復(fù)配，以及促進(jìn)揮發(fā)等途徑來提升植物精油在病害防治中的效果。

4 展望

由于植物中的有效成分含量低、差異大，從植物中直接提取或生產(chǎn)天然產(chǎn)物，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高，一定程度上限制了推廣使用。另外，植物精油成分具有不確定性，有效成分含量常隨植物生長季節(jié)和地理環(huán)境而改變。就此問題，可以開展微生物發(fā)酵法研究，實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，克服植物生長周期長、產(chǎn)品純化難、對生物資源造成破壞等問題。

單一成分的植物精油，施用于開放復(fù)雜的煙田生境，防病治病效果可能亞于密閉環(huán)境中的使用效果。因此，可以在現(xiàn)有地膜栽培條件下，開展地膜與納米膠囊聯(lián)合使用技術(shù)研究，持續(xù)發(fā)揮植物精油作用，提高防病治病效果。

盡管植物精油成分復(fù)雜，但抗菌譜可能十分有限，單一使用的效果可能不佳，而且環(huán)境條件也會影響抑病效果。目前植物精油多被作為一個整體進(jìn)行研究，不同精油之間的相互作用研究較少。通常認(rèn)為復(fù)合精油能提高殺菌效果，但也可能存在負(fù)向關(guān)系。因此，需要開展多種植物精油之間的協(xié)同作用，植物精油與有機(jī)物質(zhì)的協(xié)同作用或人工干預(yù)增效的技術(shù)研究。

隨著人們生活水平的提高，有機(jī)安全的卷煙制品必會受到人們的青睞。植物精油作為一種綠色、天然的控病材料將會有廣闊的應(yīng)用前景。雖然抑菌機(jī)理仍未徹底闡明，但隨著分析方法的不斷進(jìn)步，人們對植物精油的認(rèn)識將逐漸清晰，有助于植物精油在煙葉生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用。