小檗碱与绿僵菌复配的相容性及对桃褐腐病菌的抑制作用

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  摘要[目的]探讨小檗碱与绿僵菌复配的可能性。[方法]考察小檗碱对绿僵菌孢子萌发、菌丝生长及产孢的影响,并测定小檗碱与绿僵菌复配对桃褐腐病菌(Monilinia fructicola)的抑制作用。[结果]试验浓度的小檗碱对绿僵菌的孢子萌发、产孢量和菌落形成未产生明显影响;当绿僵菌与褐腐病菌共培养时,绿僵菌处于优势菌群,褐腐病菌未能影响绿僵菌的生长;小檗碱与绿僵菌复配能完全抑制褐腐病菌的生长。[结论]小檗碱和绿僵菌可混合使用,二者相容性好。
  关键词 小檗碱;绿僵菌;桃褐腐病菌;相容性;防治
  中图分类号 S48 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2017)03-0178-04
  Abstract[Objective] The aim was to explore the compatibility of berberine (BBR) with Metarhizium anisopliae.[Method] We investigated influences of BBR on spore germination,hyphal growth and sporulation of M.anisopliae,and examined the inhibition of BBRM.anisopliae complex on Monilinia fructicola,a major brown rot pathogen.[Result] The BBR had no significant effect on conidial germination,spore number and mycelial growth of M.anisopliae.Furthermore,M.anisopliae was the predominant species when cocultured with M.fructicola,and M.fructicola failed to retard the growth of M.anisopliae.[Conclusion]M.fructicola could be totally inhibited by the “mixture” of BBR and M.anisopliae.
  Key words Berberine;Metarhizium anisopliae;Monilinia fructicola;Compatibility;Prevention
  農药残留严重危害人体健康,生物农药安全环保,如何减少农药使用量是农药减量和食品安全的重点研究方向。小檗碱作为传统抗菌药物,对多种革兰氏阳性及阴性细菌有效,临床主要用于治疗肠炎,研究证明小檗碱还具明显的抗癌、治疗糖尿病、抗高血压、治疗心律失常等新功能[1]。小檗碱主要存在于黄连、黄柏、三颗针、十大功劳等中药中,该类中药资源丰富,小檗碱市场价格低廉,决定了其作为农用杀菌剂的成本优势。小檗碱作为农用杀菌剂,对作物灰霉病、白粉病、褐腐病、晚疫病等防效较高[2]。
  绿僵菌(Metarhizium anisopliae)作为重要的抗昆虫病原真菌,具有生产容易、无残留、持效期长、致病力强、对非靶标生物安全等优点,对多种作物害虫有寄生致死作用,自20世纪60 年代至今,已有50多种绿僵菌制剂注册登记[3]。但绿僵菌杀虫速度慢和成本较高的缺点限制了其大面积推广应用。
  杀虫剂与杀菌剂混合使用将节省人力、物力,减少农药使用次数,同时提高防效、降低成本,保障食品安全。文献报道,部分化学杀菌剂,如多菌灵、代森锰锌和甲基硫菌灵对绿僵菌毒性大,与绿僵菌相容性差[4]。笔者所在课题组前期研究证明,小檗碱对桃褐腐病菌(Monilinia fructicola)防效好[5],绿僵菌对多种害虫有防治作用[3]。基于此,笔者研究了小檗碱对绿僵菌孢子萌发、菌丝生长及产孢的影响,以及二者配伍对褐腐病菌的抑制作用,以期为评价小檗碱与绿僵菌联合应用提供理论依据。
  1 材料与方法
  1.1 材料
  80亿孢子/g绿僵菌可湿性粉剂由重庆聚立信生物工程有限公司提供,黄连(Coptis chinensis Franch)中藥材购自北京同仁堂药店,桃褐腐病菌由北京市农林科学院李兴红研究员惠赠。
  1.2 方法
  1.2.1 小檗碱提取。黄连粉碎,水浸泡,调pH 5.0,加纤维素酶和果胶酶,40~42 ℃酶解6 h,70%乙醇提取1.5 h,提取液用浓盐酸调pH 1.5,再加入20% NaCl溶液,搅拌均匀,冰箱隔夜冷藏,产物析出,重结晶得小檗碱,HPLC检测小檗碱含量为97%。
  1.2.2 绿僵菌纯化及孢子悬液制备。
  制备PDA培养基,用解剖针蘸取绿僵菌孢子至平板,28 ℃培养,3 d后用0.6% Tween-80水溶液洗孢子,涂布至新培养基,得纯化绿僵菌。将绿僵菌孢子逐步稀释,显微镜下观察,用血球计数板测定孢子含量,将孢子调至试验所需浓度。
  1.2.3 小檗碱抑制桃褐腐病菌EC50测定。以PDA培养基活化桃褐腐病菌,配制不同浓度小檗碱(0、1.500、3.000、6.000、12.000、24.000 μg/mL)的含药培养基,每浓度3次重复。用打孔器取直径8 mm的褐腐病菌菌饼,菌丝朝下置于培养基中心,28 ℃培养。7 d后采用十字交叉法测定菌落直径,计算抑制率和小檗碱EC50[6]。
  菌落直径=测量菌落直径平均值-8
  小檗碱对桃褐腐病菌的抑制率=(空白对照组菌落直径-带药组菌落直径)/空白对照组菌落直径×100%
  1.2.4 小檗碱对绿僵菌的作用研究。
  1.2.4.1 小檗碱对绿僵菌菌丝生长的影响。配制含小檗碱EC50(3.600 μg/mL)、10倍EC50(36.000 μg/mL)和100倍EC50(360.000 μg/mL)的PDA培养基,以不加小檗碱的平板为对照,每浓度重复 5次。取绿僵菌菌饼(直径8 mm),置于含小檗碱培养基中央(菌丝朝下),28 ℃培养 36 h,采用十字交叉法测定菌落直径,计算菌丝生长抑制率。   1.2.4.2 小檗碱对绿僵菌孢子萌发的影响。取1 000孢子/mL孢悬液100 μL,接种于“1.2.4.1”含药培养基,涂布均匀,以不加小檗碱的平板为对照,每浓度重复5次。25 ℃培养 24 h,显微镜下观察孢子,计算孢子萌发数。
  孢子萌发抑制率=(1-处理菌落数/对照菌落数)×100%
  1.2.4.3 小檗碱对绿僵菌产孢量的影响。在无菌条件下,于“1.2.4.1”菌落半径的 1/2 处,用内径 8 mm 的灭菌打孔器打孔取样,每菌落以“十”字形取 4 个点,置于装有玻璃珠、含0.6% Tween-80水溶液,充分振荡均匀,采用血球计数板计数,计算产孢抑制率。
  产孢抑制率=(1-处理产孢量/对照产孢量)×100%
  1.2.5 绿僵菌与褐腐病菌间的相互作用研究。
  1.2.5.1 绿僵菌对褐腐病菌的作用。将桃褐腐病菌接种于PDA培养基,28 ℃培养6 d,用0.6% Tween-80水溶液配制桃褐腐病菌孢子悬浮液,浓度为1×105孢子/mL,取3 mL孢子液涂布于培养基,取绿僵菌菌饼(8 mm)置于平板中央,倒置,28 ℃培养36 h,观察并记录菌落生长情况。
  1.2.5.2 褐腐病菌对绿僵菌的作用。制备PDA培养基平板,待培养基温度降至45 ℃时,取1×105孢子/mL绿僵菌孢子悬浮液置于培养基上,培养基凝固时将褐腐病菌饼置于平板中央,28 ℃培养36 h,观察并记录褐腐病菌生长情况。
  1.2.6 小檗碱和绿僵菌复配对褐腐病菌的抑制作用研究。
  根據等效线法按表1制备含小檗碱 (EC50浓度为3.600 μg/mL,以a表示)和绿僵菌 (浓度为1×105孢子/mL,以b表示)的PDA培养基,培养基凝固时将褐腐病菌饼置于平板中央,28 ℃培养7 d,采用十字交叉法测定菌落直径,每浓度3次重复。采用共度系数法计算共毒因子[7]。计算复配农药抑制率,以共毒因子作为复配农药药效增效标准。若共毒因子大于20,则表示两药之间有协同作用;若共毒系数小于-20,则表示两药之间有拮抗作用;若共毒因子为-20~20,则表示两药之间作用相加。
  混剂理论抑制率=小檗碱理论抑制率+绿僵菌理论抑制率
  共毒因子=[(混剂实际抑制率-混剂理论抑制率)/混剂理论抑制率]×100%
  2 结果与分析
  2.1 小檗碱抗桃褐腐病菌EC50测定 由表2和图1可知,随浓度增加,小檗碱对褐腐病菌的抑制作用逐渐增强,当小檗碱浓度为24.000 μg/mL时,菌落直径为3.67 mm,根据试验结果计算得小檗碱EC50为3.599 μg/mL,与Hou等[6]的试验结果(EC50=4.550 μg/mL)基本一致,表明小檗碱抑制褐腐病菌效果稳定。
  2.2 小檗碱对绿僵菌菌丝生长的抑制作用
  由图2可知,当培养基添加小檗碱浓度为EC50(3.600 μg/mL)、10倍EC50(36.000 μg/mL)和100倍EC50(360.000 μg/mL)时,绿僵菌生长均较快,接种第2天,小檗碱即长满培养皿,表明在试验浓度范围内绿僵菌为优势菌,小檗碱对绿僵菌无抑制作用。这表明,小檗碱在100倍EC50的高浓度时对绿僵菌生长未产生影响,小檗碱防治桃褐腐病的田间使用浓度为0.125‰[5],二者浓度相差28.8倍,故小檗碱和绿僵菌可复配使用。
  2.3 小檗碱对绿僵菌产孢量和孢子萌发的影响
  当培养基含小檗碱浓度为EC50(3.600 μg/mL)、10倍EC50(36.000 μg/mL)和100倍EC50(360.000 μg/mL)时对绿僵菌产孢量和孢子萌发均无抑制作用(表3)。可见,在试验浓度范围内小檗碱对绿僵菌分生孢子的产生和萌发是安全的。
  2.4 绿僵菌与褐腐病菌之间的抑制作用
  由图3可知,当绿僵菌为优势菌种时,完全抑制褐腐病菌的生长;以褐腐病菌为优势菌种时,褐腐病菌不生长。总之,绿僵菌与桃褐腐病菌共培养时,绿僵菌均能很快成为优势菌种,说明绿僵菌可抑制褐腐病菌生长。
  2.5 小檗碱与绿僵菌复配对褐腐病菌的抑制作用
  将不同浓度小檗碱与绿僵菌复配,制备含药培养基。结果表明,不同配比的含药培养基对桃褐腐病菌均具有较强的抑制作用,小檗碱与绿僵菌复配,在5/6a+1/6b、2/3a+1/3b、1/2a+1/2b、1/3a+2/3b、1/6a+5/6b范围内可完全抑制褐腐病菌(图4)。
  3 结论与讨论
  试验考察了小檗碱对绿僵菌孢子萌发、菌丝生长及产孢和菌落的影响。结果表明,试验浓度的小檗碱对绿僵菌的孢子萌发、产孢量和菌落形成未产生明显影响;进一步研究发现,当绿僵菌与褐腐病菌共同培养时,绿僵菌始终是优势菌群,褐腐病菌不能影响绿僵菌的生长;当小檗碱与绿僵菌按一定比例复配时能完全抑制褐腐病菌的生长。国外登记的绿僵菌防治对象中,绿僵菌的靶标害虫分属12目33科,其中同翅目沫蝉科、蚜科、飞虱科、粉虱科和蝉科的害虫对作物危害严重[8]。作物生长过程中会遭受病虫害的危害,因此,防病和防虫需同时进行,为节省人力、物力,减少农药使用次数,小檗碱和绿僵菌可混合使用,二者相容性好。鉴于小檗碱原料易得、价格低廉、使用方便,小檗碱与绿僵菌配比宜调整为1∶1~5∶1,研究结果为评价小檗碱与绿僵菌联合应用提供了理论依据。
  参考文献
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