摘自：《浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)》

題目：我國植物源殺菌劑的活性組分和應(yīng)用概況

作者：王佳麗，馬燕，高倩，路兆軍，張建梅，王連紅，王文蘋

植物病原菌嚴(yán)重干擾植物正常的生理生化功能，引發(fā)組織變色、畸形甚至枯萎、腐爛、壞死；植物病原菌傳播方式多樣且速度快，易造成作物大規(guī)模病害、產(chǎn)量驟減，還可能降低農(nóng)作物品質(zhì)，如水稻稻瘟病使碎米率增加、甜菜褐斑病導(dǎo)致含糖量減少等，嚴(yán)重影響社會經(jīng)濟(jì)和人民生活。因此，研發(fā)能夠高效殺滅或抑制植物病原菌的農(nóng)藥至關(guān)重要。目前，化學(xué)農(nóng)藥對植物病害防治最為高效，現(xiàn)有研究大多聚焦在化學(xué)農(nóng)藥、相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)也較為充分。但長期大量使用化學(xué)農(nóng)藥不可避免地帶來了一系列問題，如病菌抗藥性加重、環(huán)境安全隱患、人畜中毒等。

2009年1月至2023年8月期間，中國農(nóng)藥信息網(wǎng)記載植物源殺菌劑221條，僅占同期批準(zhǔn)殺菌劑總量（11172條）的1.98%，因此植物源殺菌劑仍有較大的開發(fā)空間。2018年批準(zhǔn)植物源殺菌劑42個(gè)，審批數(shù)目達(dá)到近十年的峰值；其原因可能是2018年頒布的《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》要求各級人民政府加強(qiáng)對農(nóng)業(yè)環(huán)境的保護(hù)，合理利用化肥、農(nóng)藥及植物生長激素；植物源殺菌產(chǎn)品因其低毒、對環(huán)境友好、不易產(chǎn)生抗藥性的優(yōu)勢，快速引發(fā)更多開發(fā)使用。d-檸檬烯（d-limonene）以往僅作為農(nóng)藥助劑（增效劑），2018年國內(nèi)首次將d-檸檬烯登記用于農(nóng)作物蟲害防控，至此被界定為農(nóng)藥。近十五年來我國植物源殺菌劑審批數(shù)量大幅波動，在此方向上仍缺乏長期引導(dǎo)和持續(xù)投入。

上述植物源殺菌劑的有效成分信息逐個(gè)匯總，結(jié)果涉及18種天然抗菌分子，具體見表1。對各成分在植物源殺菌劑中的分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見圖2。

表1 植物源殺菌劑涉及的活性成分及其應(yīng)用概況 

結(jié)果表明，在已公布的植物源殺菌劑中，香菇多糖（fungous proteoglycan）、乙蒜素 （ethylicin）、辛菌胺醋酸鹽（seboctylamine）、苦參堿（matrine）應(yīng)用最多，涉及品種之和占審批總量的60%；上述成分常單獨(dú)應(yīng)用，有7個(gè)品種為復(fù)配使用；多數(shù)品種直接采用活性成分，5個(gè)品種則采用相應(yīng)的植物提取物。

目前植物源殺菌劑涉及的活性成分按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為糖類、有機(jī)硫、生物堿、萜烯、黃酮和其他，以前三類居多。

香菇多糖（fungous proteoglycan）是食用菌菌體代謝所產(chǎn)生的蛋白多糖，以 β-1,3-葡聚糖為主，含有少量的木糖和甘露糖。低聚糖素（oligosaccharide）來源于富含糖類的水果植物或食用菌菌體代謝所產(chǎn)生的蛋白多糖。香菇多糖與低聚糖素均屬植物誘抗劑，兩者均可誘導(dǎo)植物產(chǎn)生并積累抗病性物質(zhì)，如植保素、幾丁質(zhì)酶等。而香菇多糖對植物病菌的其他作用 機(jī)制可能是保護(hù)病毒的侵染位點(diǎn)及抑制病毒復(fù)制；低聚糖素同時(shí)具有活化植物細(xì)胞、促進(jìn)植物生長的作用，可以增強(qiáng)植物的抗病能力。

作為我國首創(chuàng)的農(nóng)藥品種，乙蒜素具有高效殺菌、與植物親和力強(qiáng)、吸收迅速、不易產(chǎn)生抗藥性、降解快、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，在植物源殺菌劑中涉及品種占比第二。其主要通過抑制氨基酸代謝從而抑制病原菌體內(nèi)的蛋白質(zhì)合成，抑制菌體正常的生長和增殖。乙蒜素可從大蒜中提取或經(jīng)工業(yè)合成，后者簡便高效、更為常用。大蒜素（allicin）同屬有機(jī)硫化合物，殺菌機(jī)理與乙蒜素相似，也有研究表明其能損傷菌體細(xì)胞膜系統(tǒng)。

生物堿類殺菌成分包括苦參堿和小檗堿（berberine），涉及品種總占比為16%。苦參堿主要源于苦參、苦豆子及廣豆根等藥用豆科植物，其主要通過損傷細(xì)胞膜、抑制真菌孢子萌發(fā)和菌絲生長發(fā)揮抑菌效應(yīng)；小檗堿又稱黃連素，屬季銨生物堿，是黃連、黃柏等中藥的主要活性成分，其能破壞菌體的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能、改變細(xì)胞膜通透性、抑制細(xì)菌生物膜的合成、影響菌體正常的生理代謝。

丁子香酚、香芹酚、d-檸檬烯、4-萜烯醇（Terpinine-4-ol）均屬于萜烯類化合物，是天然植物精油的主要成分。其中，丁子香酚又名丁香酚，常見于丁香油、月桂葉油、丁香羅勒油；香芹酚可見于牛至、百里香等唇形科植物精油；d-檸檬烯主要源于蕓香科植物柑橘、檸檬等的果皮精油；4-萜烯醇屬于單萜，是茶樹油的主要組分。有關(guān)萜烯類成分的抗菌機(jī)制研究主要集中在3個(gè)方面：一是抑制菌絲體DNA、RNA、脂類和蛋白質(zhì)等生物大分子合成，不能表達(dá)相關(guān)基因，進(jìn)而失去對代謝的調(diào)節(jié)控制，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡；二是破壞細(xì)胞壁，改變細(xì)胞膜通透性；三是調(diào)控真菌產(chǎn)毒素相關(guān)基因及抑制真菌毒素合成。

大黃素甲醚（physcion）屬于黃酮類，是中藥大黃、虎杖的活性成分；其干擾病原真菌細(xì)胞壁幾丁質(zhì)的生物合成而致病原菌死亡，還能抑制病原菌孢子萌發(fā)、菌絲生長、吸器形成，使農(nóng)作物免受病原菌的侵害，同時(shí)可作為保護(hù)性殺菌劑、誘導(dǎo)作物產(chǎn)生保衛(wèi)反應(yīng)。苯丙烯菌酮（isobavachalcone）提取自中藥補(bǔ)骨脂，亦屬于黃酮成分，能調(diào)節(jié)細(xì)胞壁幾丁質(zhì)酶、葡聚糖酶及其合成酶活性，破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)和功能，破壞菌體細(xì)胞膜流動性和完整性，從而加速細(xì)胞凋亡。

蛇床子素是從傘形科植物蛇床子果實(shí)中提取得到的香豆素類物質(zhì)，其殺菌機(jī)制涉及溶解病原菌細(xì)胞壁、抑制細(xì)胞壁上的幾丁質(zhì)沉積，以及抑制病原菌孢子產(chǎn)生、萌發(fā)、黏附及菌絲生長等。

辛菌胺醋酸鹽（簡稱辛菌胺）是一種氨基酸類高分子聚合物，不僅能迅速穿透病毒、真菌、細(xì)菌的細(xì)胞膜，影響其呼吸系統(tǒng)，還能快速治愈受損的部位；且施藥后在植物表面形成保護(hù)膜，阻止病菌再次侵入，長期使用不產(chǎn)生抗性。

白藜蘆醇（resveratrol）屬于非黃酮類多酚，主要源于虎杖和葡萄，能顯著抑制生物被膜的形成，還可通過抑制細(xì)胞內(nèi)代謝行為和影響RNA大分子合成殺滅植物病原菌。

甾烯醇（β-sitosterol）最初提取自棉籽，能直接抑制病毒復(fù)制，還可誘導(dǎo)寄主產(chǎn)生抗性、間接阻止病毒侵染。

異硫氰酸烯丙酯（allyl isothiocyanate，AITC）又稱辣根素，廣泛存在于辣根、芥菜等十字花科蔬菜中，其殺菌機(jī)制尚不明確，有研究表明，AITC通過消耗細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽導(dǎo)致活性氧累積，從而抑制菌絲生長[20]。

對植物源殺菌劑活性成分、劑型和其施用方式整理，結(jié)果見表2。對各品種所屬劑型分類整理，結(jié)果見圖4。

表2 植物源殺菌劑活性成分及其劑型、施用方式 

在農(nóng)藥中對原藥劑型的確定首先要考慮活性成分的性質(zhì)，包括在水或有機(jī)溶劑中的溶解性、解離度、揮發(fā)性、穩(wěn)定性及毒性等。例如，乙蒜素為無色或微黃色油狀液體，在室溫下可溶于水（1.2%），易溶于乙醚、氯仿等有機(jī)溶劑，符合制成乳油的條件。可濕性粉劑要求為固體，熔點(diǎn)較高，易粉碎，適用于原藥不溶或難溶于常用有機(jī)溶劑者。如殺螟丹為無色固體結(jié)晶，熔點(diǎn)約180℃，不溶于乙醇、丙酮、苯等有機(jī)溶劑，與乙蒜素混配后可制成可濕性粉劑。

在實(shí)際施用過程中，應(yīng)依據(jù)作物特點(diǎn)和防治對象選擇適宜的方式。噴霧方式可大面積噴灑，適用性強(qiáng)，應(yīng)用最多；其他方式則更適合特定需求，如種子處理一般采取包衣或浸種。

在221條植物源殺菌劑中，母藥和原藥共出現(xiàn)21次，其中母藥16個(gè)（香芹酚、大黃素甲醚、辛菌胺、香菇多糖各2個(gè)，蛇床子素、小檗堿硫酸鹽、大蒜素、白藜蘆醇、萜烯醇、甾烯醇、苯丙烯菌酮、異硫氰酸烯丙酯各1個(gè)），原藥5個(gè)（乙蒜素3個(gè)，小檗堿硫酸鹽、香菇多糖各1個(gè)）。母藥和原藥常稀釋后使用，在此不做贅述。

由圖4可知，一方面，目前植物源殺菌劑登記產(chǎn)品的劑型以水劑、可溶液劑、乳油為主，這3種劑型涉及品種占總量的76.9%，其余劑型則較少。另一方面，相關(guān)產(chǎn)品多呈液態(tài)形式，以溶液（可溶液劑、乳油）、乳液（水乳劑、微乳劑）或混懸液（懸浮劑）的形式存在，便于直接或加水稀釋后施用，但某些品種物理或化學(xué)穩(wěn)定性不佳；而粉粒狀固態(tài)劑型（可濕性粉劑、水分散粒劑）雖穩(wěn)定性更佳，便于包裝和貯運(yùn)，但工藝較復(fù)雜，僅占總量的4.9%。

對18種殺菌成分在植物源殺菌劑中的用量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，按照667m2用量（kg·hm-2）計(jì)算 含原有有效成分值，確定植物源殺菌活性成分對同種植物病害有效成分值范圍，并求導(dǎo)log值范圍后計(jì)算其平均值，結(jié)果見圖5。

圖中1~84為植物病害，詳見文后附表。

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥用量的常見標(biāo)識方法有3種：稀釋倍數(shù)標(biāo)識、667m2用量標(biāo)識和百分比濃度。但在現(xiàn)有植物源殺菌劑登記信息中，個(gè)別品種存在稀釋倍數(shù)標(biāo)識表述不清、無法確定667m2用量的問題，未能計(jì)入統(tǒng)計(jì)。因此，建議今后對農(nóng)藥注冊登記信息中的用量表述統(tǒng)一、規(guī)范、清楚。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有植物源殺菌劑均具有廣譜殺菌效果，且活性強(qiáng)、用量少（平均低于330g·hm-2），其中蛇床子素能夠防治的植物病害種類最多。