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抑制烟草花叶病毒活性植物的筛选

2013-05-30林中正谢娇枚李基光魏润洁肖启明

中国烟草科学 2013年6期
关键词:花叶病花叶病毒抑制率

林中正,谢娇枚,李基光,周 鹏,魏润洁,肖启明*

(1.湖南农业大学生物安全科学技术学院,长沙 410128;2.江苏省淮安市农业委员会,江苏 淮安 223001;3.国家植物功能成分利用工程技术研究中心,长沙 410128;4.湖南省西瓜甜瓜研究所,长沙 410125)

烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)是烟草花叶病毒属(Tobamovirus)的单链 RNA(ssRNA)病毒,侵染烟草后,会引起普通烟草花叶病,对烟草产区造成严重影响[1]。就目前而言,尚无理想药剂能有效预防普通烟草花叶病[2]。植物提取物抗病毒物质具有安全、有效、毒害作用低等特点,适于开发抗病毒药剂。本试验选取 24种植物材料,制备粗提物,系统测定其对TMV的抑制效果[3-4],主要包括体外钝化 TMV作用、TMV初侵染抑制和对烟草花叶病的保护和治疗作用,为进一步开发植物源农药提供依据[5]。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试烟草品种 病毒枯斑寄主为心叶烟(Nicotiana glutinosa L.),病毒系统侵染寄主为普通烟(Nicotiana tabacum L.),品种为K326,由湖南农业大学烟草基地提供。

1.1.2 供试毒源 室内供试毒源为 TMV,由中国农业科学院蔬菜花卉研究所提供,保存于普通烟的烟叶上。

1.1.3 供试植物材料 供试植物材料购自湖南省人民医院药房等药店,部分植物材料采自湖南湘西地区,一共有 24种植物材料。据《本草纲目》及标准参考文献显示,这些植物对人或动物具有一定的抗病毒效果。

1.2 方法

1.2.1 植物粗提物的制备 新鲜的植物根、茎、叶或果实样品用烘箱 40 ℃烘干后,用中药粉碎机进行粉碎,已经晒干的中药材则直接用中药粉碎机粉碎[6]。粉碎成粉末后,用溶剂浸渍法提取植物有效成分,在室温下加入样品量的 6倍的分析甲醇(V/M),浸泡72 h,期间不断搅拌,使其充分溶解。然后用布氏漏斗过滤,再用旋转蒸发仪水浴浓缩获得提取物,提取物为膏状物,置于4 ℃冰箱保存[7]。天然植物提取物供试药剂均由提取的膏状物样品配置。

1.2.2 接种液的制备 剪取新鲜的带TMV病毒的烟叶,按一定比例加入PBS缓冲液(0.01 mol/L,pH 7.2)加入500目的石英砂少许,研磨得匀浆,用4层纱布过滤掉残渣得病毒原液备用[8]。其浓度采用剪取新鲜的质量(mg)与 PBS缓冲液的体积(L)比来定义,心叶烟接种浓度为20 mg/L,普通烟接种浓度为50 mg/L。

1.2.3 植物粗提物室内生物活性测定 体外钝化作用,选取生长旺盛、健康的5~6叶期心叶烟,左半叶接种供试植物提取物与病毒液等体积混合液,右半叶接种病毒液与PBS缓冲液等体积混合液(对照),24种植物提取物的质量浓度均为1 mg/L,接种病毒浓度为20 mg/L,钝化时间分别为1 h和2 h,共48个处理,3片叶子,重复3次。采用半叶枯斑法测定,5 d后统计枯斑数,计算抑制率[9-10]。

抑制TMV初侵染试验,选取生长旺盛、健康的5~6叶期心叶烟,左半叶涂抹供试植物提取物,右半叶涂抹等体积的PBS缓冲液(对照),分两组,一组24 h后,另一组48 h后,全叶接种病毒液,24种植物提取物的质量浓度均为1 mg/L,接种病毒浓度为20 mg/L,两组,共48个处理,3片叶子,重复3次,采用半叶枯斑法测定,分别在接种病毒5 d后统计枯斑数,计算抑制率[11]。

抑制率(%)=[(对照枯斑数-处理枯斑数)/对照枯斑数]×100%

1.2.4 室内防治烟草花叶病试验 选取生长旺盛、健康的 5~6叶期普通烟 K326,采用盆栽试验,测定植物提取物对烟草花叶病的药效,试验分两种方式,即保护组(喷洒植物提取物3次后,接种病毒液)和治疗组(接种病毒液后,植物提取物3次),此外还设空白(CK)对照组(只接种病毒液,不喷洒植物提取物)。采用喷雾法,每5 d喷洒植物提取物一次,共3次,保护组最后1次喷洒植物提取物后接种 TMV;治疗组在第 1次喷洒植物提取物前接种TMV。均在接种病毒液后的14 d和21 d调查发病情况,并计算病情指数和防治效果。每个样20株苗,重复3次,病害分级标准参照烟草花叶病分级标准[12-13]。病情指数=∑(病级数×病株数)/(最高病级×各处理总株数)×100;防治效果(%)=(对照病指-处理病指)/对照病指×100%。

以上试验于2011年7月1日至9月5日在湖南农业大学生物防治实验室完成。

2 结 果

2.1 植物提取物对TMV的体外钝化作用

采用半叶枯斑法测定,植物提取物对TMV的体外钝化作用,结果见表1。

从表1可以看出,24种植物的提取物对TMV均表现一定的钝化作用,但钝化效果有明显的差别,其中银杏、栀子、商陆、赤芍表现的钝化作用较强,在体外钝化2 h的抑制率均在80%以上。提取物对TMV的钝化效果表现为时间效应,随着钝化作用时间的延长,对TMV的抑制效果也逐渐增强,如效果比较好的银杏,在钝化1、2 h后,抑制率分别为89.65%、90.31%。

2.2 植物提取物对TMV的初侵染抑制作用

采用半叶枯斑法测定,植物提取物对TMV的初侵染抑制作用,详见表2。

表1 植物提取物对TMV的体外钝化作用Table1 Inactivation of plant extracts to TMV

表2 植物提取物对TMV初侵染抑制作用Table2 Inhibiting infectivity of plant extracts to TMV

从表2可以看出,24种植物的提取物均表现出了对TMV的初侵染抑制作用,但抑制效果有明显差别,且同一植物提取物涂抹后24 h和48 h接种病毒的抑制作用较为接近,时间效应不明显。与体外钝化效果相比,同一植物提取物对TMV的初侵染抑制作用较体外钝化的抑制效果总体上来说会略微弱一点,比如银杏提取物对TMV的初侵染抑制作用,24 h和48 h后接种病毒液,抑制率分别为80.21%、82.33%,比体外钝化2 h的抑制率(90.31%)微低。

2.3 室内防治烟草花叶病试验

植物提取物对烟草花叶病的保护作用,结果见表3。

表3 植物提取物对烟草花叶病的保护作用Table3 Protection effect of plant extracts on TMV

从表3可以看出,植物提取物对烟草花叶病均有一定的保护作用,其中,商陆和栀子表现的保护作用较明显,在接种病毒液14 d后,防治效果分别达到75.23%、74.33%。病情指数和防治效果都存在时间效应,随时间的递增病情指数上升,防治效果下降。

植物提取物对烟草花叶病的治疗作用,结果见表4。

表4 植物提物对烟草花叶病的治疗作用Table4 Remedial effect of plant extracts on TMV disease

从表4可以看出,植物提取物对烟草花叶病有一定的治疗作用,防治效果明显好于保护作用。其中,喷洒银杏提取物的烟草植株在接种病毒液14 d后的治疗效果可达93.59%。

3 讨 论

本试验研究表明,供试的 24种植物提取物对TMV均具有一定的钝化作用,对TMV初侵染抑制效果略差。其中以银杏、栀子、商陆、赤芍等植物提取物的效果较好,其体外钝化效果明显高于TMV初侵染的抑制作用。室内盆栽试验也表明,以银杏、栀子、商陆、赤芍等植物提取物对烟草花叶病的保护和治疗效果比较明显。从本试验结果可以看出,银杏、栀子、商陆、赤芍等提取物对烟草花叶病毒(TMV)具有明显的抑制作用。

面对日趋严重的烟草花叶病带来的危害,抗病毒药剂的研发面临新挑战,从目前发展情况来看,运用基因工程技术开发转基因抗病品种、弱毒疫苗等仍不成熟,且存在一定争议。而传统的抗病毒制剂往往对植物有毒害、高副作用。植物提取物抗病毒的效果已经大部分研究证实,植物提取物治疗效果不亚于化学合成制剂,一般不会造成环境污染和残留毒性问题,具有广阔的发展前景[14]。如果能在研究单一植物提取物对烟草花叶病毒(TMV)抑制作用的基础上,深入分析其抗病毒有效成分,并运用中药复方理论,对效果较好的植物提取物按比例进行复配,开发出更稳定、高效、可供农业生产上实际应用的植物源农药,那其应用前景就更广阔,使用价值就更加巨大。

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