付宝春,田永强
(山西农业大学 果树研究所,山西 太原 030031)
林果业在乡村振兴、农民脱贫和和谐美丽乡村建设中具有非常重要的地位[1],是农业增效、农民增收的重要手段[2-3]。但在林果种植面积增加的同时,由于果园管理经验缺乏、水肥不足,以及近年来异常气候等因素导致果树腐烂病发病严重。
果树腐烂病在世界各国均有发生[4]。腐烂病菌会侵染苹果、梨、桃、梅、柳、杨等很多种落叶果树与阔叶树种[5-7]。果树腐烂病危害严重[8]、复发率高、治愈难度大[9-10],严重影响了果品产量、品质与果树的结果寿命,发病严重的甚至会造成毁园[11-12],制约了林果业的发展[13-14]。
目前,对于果树腐烂病的防治仍然以化学防治措施为重点,化学药剂的长期单一使用势必会产生抗药性,还会对环境与农产品安全造成严重的负面影响[15-17]。而植物提取物取材天然、来源广泛、成分复杂,在病虫害防治过程中无残留、不易产生抗性,其开发利用对有害生物的防治具有重要的意义[18]。利用植物源制剂防治病害是目前植物病害生物防治的一个新领域,也是实现农业可持续发展的重要环节[19]。文献记载,十大功劳叶、雷公藤、白芍药、苍耳子和冬青叶都具有抑菌作用[20]。其中,阔叶十大功劳叶的水煎剂对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌有抑制作用;雷公藤对金黄色葡萄球菌、结核杆菌及皮癣真菌具有一定的抑制作用;白芍药煎剂能抑制痢疾杆菌、肺炎链球菌、大肠杆菌等;苍耳子煎剂对金黄色葡萄球菌有抑菌作用,其丙酮或乙醇提取物对红色毛癣菌有抑菌作用;冬青叶具有广谱的抗菌作用,对绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌、变形杆菌、溶血性链球菌及大肠杆菌具有强烈的抑制作用[20]。
为了寻找高效抑制果树腐烂病的方法,本试验以十大功劳叶、雷公藤、白芍药、苍耳子和冬青叶5种中草药为材料,研究中草药浸提物及其复合制剂对果树腐烂病的作用,以期进一步研发出防治果树腐烂病较理想的植物源药剂。
供试菌株为苹果树腐烂病病原菌(Valsa maliMiyabe et Yamada),由山西农业大学农学院植物病理实验室提供;供试培养基为马铃薯葡萄糖培养基(PDA);供试中草药十大功劳叶(Mahonia bealeileaf)、雷公藤(Tripterygium w ilfordii)、白芍药(Paeonia lactiflora)、苍耳子(fruit ofXanthium sibiricum)和冬青叶(leaf ofIlex chinensis)均购自药店;供试农药为5%的菌毒清水剂和45%的代森铵水剂。
1.2.1 中草药浸提物的制备 将5种中草药组织阴干、粉碎、过筛,用无菌水浸提。浸提过程中中草药与无菌水的固液比例为1∶10,无菌水浸泡24 h后在90~95℃水浴条件下浸提3 h,之后12 000 r/min离心20 min,收集上清液,4℃保存备用。
1.2.2 中草药浸提物抑菌活性测定 无菌条件下测定供试中草药浸提物对病原菌菌丝生长的抑制活性。用无菌水溶解浸提物配制成体积分数为2.0μL/mL的含药平板,同时以不含药PDA平板作为对照。将苹果腐烂病病原菌菌饼(直径为10 mm)接种至含药平板和对照,每个处理3个重复,25℃下培养72、96、120 h后开始测定菌落直径,计算菌丝生长抑制率。
抑菌率=(对照菌落直径-处理菌落直径)/(对照菌落直径-菌饼直径)×100% (1)
1.2.3 中草药复合剂的制备 以5种中草药配伍组合抑菌作用的优选结果进行复合剂制备。将十大功劳叶、雷公藤、白芍药、苍耳子和冬青叶阴干后粉碎、过25.4 mm筛,与93%奈乙酸混合均匀制成主剂;将松香和动物油加热至完全熔化后,稍冷却即加入酒精和松节油,配成黏结剂;最后将主剂倒入黏结剂中搅拌均匀即制得中草药复合剂。中草药十大功劳叶∶雷公藤∶白芍药∶苍耳子∶冬青叶的质量比为4∶2∶2∶1∶1,中草药混合物与奈乙酸的质量比为20 000∶1,4种黏结剂松香、动物油、酒精、松节油的质量比为16∶2∶6∶1,主剂与黏结剂的质量比为1∶10。
1.2.4 5种中草药配伍组合的优选 用无菌水溶解浸提物配制成体积分数为2.0μL/mL的含药平板,将苹果腐烂病病原菌菌饼(直径为10 mm)接种至含药平板,各处理均设3次重复,25℃下培养,培养72 h后测定菌落直径,计算菌丝生长抑制率。
1.2.5 果树腐烂病田间药效试验 彻底刮干净树体病部组织,在其周围刮去0.5~1.0 cm健康树皮,刮面要光滑,刮后随即在病部涂药,涂药超出病疤外5~8 cm。用5%的菌毒清水剂50倍液、45%的代森铵水剂100倍液和中草药复合剂分别处理50株苹果树的腐烂病病疤进行中草药复合剂与常规化学药剂防治效果对比试验;用中草药复合剂处理不同果园的苹果、梨树和桃树腐烂病病疤,进行不同果树腐烂病田间药效试验。每个处理3个重复,处理1 a后观察记载防治有效率和愈伤组织形成宽度。
采用Microsoft Excel 2010进行图表绘制;采用SPSS 19.0软件LSD法进行差异显著性分析(P<0.05)。
由表1可知,体积分数为2.0μL/mL时,接种72 h后十大功劳叶、雷公藤、白芍药、苍耳子和冬青叶的抑菌率分别为92.26%、91.64%、86.69%、79.88%、80.19%,接种96 h后其抑菌率分别为94.24%、92.91%、87.16%、80.35%、79.03%,接种120 h后其抑菌率分别为89.89%、87.13%、86.78%、79.54%、80.69%。与对照相比,5种中草药浸提物对苹果腐烂病病原菌落生长都有较好的抑制作用,其中以十大功劳叶的抑菌效果最为显著(P<0.05),雷公藤和白芍药次之。
表1 中草药浸提物对苹果树腐烂病病原的抑制作用Tab.1 Inhibitory effects of Chinese herbal medicines extracts to Valsa mali
对5种中草药组合配伍的抑菌效果进行分析,培养72 h后测定各复合剂的抑菌圈,计算抑菌率,结合经济成本,筛选出图1所示的8个中草药复合配方。由图1可知,8个复合配方中,十大功劳叶∶雷公藤∶白芍药∶苍耳子∶冬青叶质量比为4∶2∶2∶2∶2、4∶2∶2∶1∶3、4∶2∶2∶3∶1、4∶2∶2∶1∶1、4∶1∶3∶1∶3、4∶1∶3∶3∶1、4∶1∶3∶2∶2、4∶1∶3∶1∶1时中草药复合剂的抑菌率分别为88.90%、85.22%、89.70、92.72%、89.84%、85.42%、89.37%、87.90%,其中质量比为4∶2∶2∶1∶1的复合剂配方抑菌效果显著高于其他组合。
十大功劳叶:雷公藤∶白芍药∶苍耳子∶冬青叶比例为4∶2∶2∶1∶1的中草药组合为主剂的复合剂与常规化学药剂防治效果对比试验结果表明,中草药复合剂防治苹果腐烂病有效率为90.50%,显著高于常规药剂45%代森铵100倍液和5%菌毒清50倍液(P<0.05);愈伤组织形成宽度平均为18 mm,显著优于常规药剂45%代森铵100倍液和5%菌毒清50倍液(P<0.05)(表2)。
表2 中草药复合剂与常规化学药剂防治效果对比Tab.2 Comparison of control effects of Chinese herbal medicine compound and conventional chemicals
十大功劳叶∶雷公藤∶白芍药∶苍耳子∶冬青叶质量比为4∶2∶2∶1∶1的中草药组合为主剂的复合剂对果树腐烂病的防治效果田间药效试验结果表明(表3),中草药复合剂防治各树种果树腐烂病效果较好,防治有效率均在88%以上,愈伤组织形成宽度平均为17 mm以上。中草药复合剂防治各树种腐烂病病疤防治有效率和愈伤组织形成宽度差异不显著。
表3 中草药复合剂防治果树腐烂病田间药效试验Tab.3 Field efficacy tests of Chinese herbal medicine compound controlling fruit tree canker
为了确保农产品的安全和保护环境,许多国家都明确了对农产品中有害残留的限制,另一方面则是加强了生物源农药的研发工作。因此,寻求生物活性物质或直接开发植物性农药成为农药研究领域的热点。本试验研究了5种中草药浸提物及其复合制剂对果树腐烂病的作用,从试验结果可以看出,与对照相比,参试的十大功劳叶、雷公藤、白芍药、苍耳子和冬青叶5种中草药浸提物对苹果腐烂病病原菌落生长都具有较好的抑制作用,十大功劳叶、雷公藤、白芍药、苍耳子和冬青叶可作为防治果树腐烂病的杀菌性植物资源。
已有研究表明,中草药提取物可作为真菌的抑制物质,中草药进行合理的配伍组合可能会提高药效,降低药物毒性。曾志红等[21]研究表明,丁香提取物对枝孢霉菌有很好的抑菌效果;豆康宁等[22]研究了甘草及活性成分对面包的防腐作用;方改霞等[23]研究了中草药乙醇提取物对5种常见霉菌的抑制效果。本试验所用的5种中草药原组织较为常见且价格低廉,对果树腐烂病菌具有显著抑制作用,与常规药剂相比,不易产生抗药性和环境污染、易操作。结合抑菌效果与经济成本筛选出8个中草药组合复方中,十大功劳叶∶雷公藤∶白芍药∶苍耳子∶冬青叶质量比例为4∶2∶2∶1∶1的组合抑菌效果最为理想。以5种中草药植物组织作为主剂的复合剂防治果树腐烂病病疤防治有效率高,1 a后形成的愈伤组织更宽,其防效优于生产中常用的代森铵和菌毒清药剂。
本试验所用中草药复合剂高效低毒,可以避免因使用化学农药而产生的植物抗药性和环境污染,不会在防治病害的同时对人类健康产生负面影响,有利于果园生态环境的和谐稳定,对农业的可持续性发展有重要的意义。本研究结果为开发防治果树腐烂病新型植物源农药提供了一定的理论依据,但试验周期短,关于中草药提取物对果树腐烂病的作用机制以及中草药对树体的影响仍需进一步研究。