落羽杉叶片和球果挥发油化学成分及其抗细菌活性①

向生权 唐祥佑 彭远航 邹坤林1, 张君君 王 军

（1 高要嘉耀林业发展有限公司 广东肇庆526100；2 华南农业大学林学与风景园林学院/广东省微生物信号与作物病害防控重点实验室 广东广州510642；3 广州沛森园林景观设计有限公司 广东广州510520）

落羽杉［Taxodium distichum（L.） Rich.］，又名落羽松，是杉科落羽杉属植物，原产于美国东南部、非洲南部、欧洲和亚洲东部，是古老的孑遗植物。落羽杉具有树干笔直优美、生长速度快、木材优良、病虫害少、耐水耐腐蚀及适应性强等优点，在美国被称为“永不腐朽之木”［1-2］。落羽杉具有较好的水淹耐受性，是我国南方地区农田林网建设和造林的重要树种［3］。目前，对落羽杉的研究主要集中在良种选育、生理生化［4-5］、园林绿化［6-7］及水位变化［8-10］等对落羽杉的影响，对落羽杉叶片和果实挥发油化学组成及其抗细菌活性的研究尚未见报道。

植物挥发油，又称为植物精油，是指从植物中提取具有挥发性的油状液体，主要由萜类、芳香族、脂肪族及含氮或含硫化合物组成，是植物重要的次生代谢产物。植物挥发油大多为无色或淡黄色，难溶于水，易溶于无水乙醚、正己烷和氯仿等有机溶剂［11］。植物精油因其低毒、高效和易分解等特点，可作为天然杀菌剂、杀虫剂和抗氧化剂，因此，人们越来越重视对其植物精油的研究［12-13］。本研究以落羽杉为研究对象，通过提取落羽杉叶片和球果中的挥发油，使用气相色谱-质谱联用仪分析其化学组成和相对百分含量，采用滤纸片扩散法测定挥发油的抗细菌活性，从而为落羽杉资源的合理开发和利用提供重要的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验材料

落羽杉的叶片和球果于2017 年7 月15 日采自广州市天河区华南师范大学五山校区。

1.1.2 仪器与试剂

6890N-5975C气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）：美国安捷伦科技有限公司；水蒸汽蒸馏装置：北京永光明医疗仪器厂；氯化钠（分析纯）：北京化学试剂公司；无水硫酸钠（分析纯）：北京化学试剂公司；硫酸链霉素（99%）：美国Sigma公司。

1.2 方法

1.2.1 落羽杉叶片和球果挥发油的提取

取985 g落羽杉叶片和1 123 g落羽杉球果，参照刘易等［14］的方法提取落羽杉叶片和球果中挥发油。

1.2.2 GC-MS分析

测定所用毛细管色谱柱为DB-5（30 m×250 μm×0.25 μm），进样口温度230 ℃，无分流进样，进样量1 μL。升温程序参照张伟豪等［15］的方法。

1.2.3 落羽杉叶片和球果挥发油抗细菌活性的测定

由表1 可见，供试菌株共7 种，均由华南农业大学林学与风景园林学院植物和微生物健康实验室提供。

抗细菌活性参照单体江等［16］方法略加改进。挑取活化好的单菌落，在LB 液体培养基中摇培（28℃，暗，150 rpm） 24 h，用移液枪吸取50 μL 108cfu/mL 菌液加入到冷却的LB 平板培养基上，用三角玻璃棒涂板。用灭菌的镊子将灭菌的滤纸片放在培养皿的中央，而后在滤纸片上加入5 μL 挥发油，24 h 后量取抑菌圈的直径。阳性对照为5 μL 0.2 mg/mL硫酸链霉素，每皿放3个滤纸片，每个处理重复3次。

2 结果与分析

2.1 落羽杉叶片和果实挥发油化学成分及其相对百分含量

落羽杉叶片和球果挥发油的得率（以鲜重计）分别为0.211%、0.657% ，说明落羽杉球果中挥发油的含量远高于叶片。落羽杉叶片和球果挥发油化学成分及相对百分含量的结果见表2。由表2可知，从落羽杉叶片中共鉴定出32 个成分，占总相对含量的98.19%，含量最多的3 种成分是D-柠檬烯（23.78%）、1，8-间孟二烯（15.76%）、氧化石竹烯（12.65%）；在球果中共鉴定出15 个成分，占总相对含量的95.98%，其中主要成分是D-柠檬烯（38.02%）、5-亚乙基-1-甲基-环庚烯（11.95%）和铁锈醇（10.46%），其相对含量之和为60.43%。

表1 供试菌株

由此可见，落羽杉叶片和球果挥发油主要以烯醇类成分为主，二者的主要成分均为D-柠檬烯，其相对含量分别为23.78%和38.02%。此外，落羽杉叶片和球果挥发油中相同的成分还有6种，分别是3-蒈烯、β-蒎烯、乙酸冰片酯、冰片烯、1-石竹烯和铁锈醇，除冰片烯外其他5种成分在球果挥发油中的相对百分含量均高于叶片挥发油。

2.2 落羽杉叶片和球果挥发油的抗细菌活性

采用滤纸片扩散法测定落羽杉叶片和球果挥发油的抗细菌活性，其结果见图1。从图1 可以看出，除大肠杆菌外（E. coli），球果挥发油对供试细菌的抑制活性要明显强于叶片挥发油，其中，落羽杉球果挥发油对溶血葡萄球菌（S. haemolyticus）的抑制活性最好，抑菌圈直径为（20.00 ±1.00） mm；其次是桉树青枯病菌（R. solanacearum），抑菌圈直径为（17.67 ± 0.58）mm；落羽杉叶片挥发油均对溶血葡萄球菌（S. haemolyticus）和桉树青枯病菌（R. solanacearum）表现出较强的抑菌活性，抑菌圈直径分别为（11.00 ±1.00）mm 和（10.67±0.58）mm。与阳性对照硫酸链霉素相比，落羽杉叶片挥发油的抑菌活性均弱于阳性对照硫酸链霉素；而球果挥发油对桉树青枯病菌（R. solanacearum）的抑制活性明显强于硫酸链霉素，对溶血葡萄球菌（S. haemolyticus）的抑制活性与阳性对照相当，对其他供试细菌的抑制活性明显弱于阳性对照。叶片挥发油对番茄疮痂病菌（X. vesicatoria）、枯草芽孢杆菌（B. subtilis）和大肠杆菌（E. coli）几乎无抑制活性。由此可见，落羽杉叶片和球果挥发油对7种细菌的抑制效果差异较大，落羽杉球果挥发油的抑菌活性要明显强于叶片。

图1 落羽杉叶片和球果挥发油对7种供试细菌的抑制活性

表2 落羽杉叶片和球果挥发油化学成分及其相对百分含量

3 结论与讨论

落羽杉叶片和球果中均含有丰富的挥发油，球果中挥发油含量明显高于叶片。落羽杉叶片和球果挥发油中的主要成分均为D-柠檬烯，其相对含量分别为23.78%、38.02%。目前，有关落羽杉挥发油的报道较少，尚未见球果挥发油化学成分的报道。尚兵兵等［17］使用动态顶空气体循环法对落羽杉挥发性化合物日动态变化进行分析，结果表明，不同时间段落羽杉枝叶挥发物释放量和种类，在不同时间差异明显。单体江等［18］研究发现落羽杉变种池杉叶片和球果挥发油中的主要成分均为（1R） -α-蒎烯，其含量分别为70.15%、78.61%，落羽杉和池杉虽然亲缘关系近，但挥发油的化学组成和相对含量差异较大，说明挥发油的组成与植物种类、采样时间以及不同的监测分析方法有关。

α-蒎烯、β-蒎烯和柠檬烯等萜烯类化合物可增强空气的清新感，对人体具有保健作用；蒎烯及莰烯等成分是天然的驱虫杀虫成分，柠檬烯和石竹烯等化学成分具有一定的抗菌和消炎作用［18-19］，植物挥发油具有很好的协同增效作用［20］。本研究中落羽杉球果挥发油对溶血葡萄球菌和桉树青枯病菌抑制作用显著，在生物防治上具有重要意义；叶片挥发油虽抑菌活性不强，但可作为协同增强剂，具体还有待于进一步的研究。本研究为落羽杉叶片及球果挥发油的开发利用以及落羽杉在城市公园、园林绿化以及森林保健中心等建设提供重要的理论依据。