植物精油在烟草病害防治中应用研究进展

周挺张炳辉李春英肖顺顾钢

(1.福建省烟草公司烟草科学研究所，福建 福州 350003；2.福建农林大学植物保护学院，福建 福州 350002)

烟草是我国重要的经济作物之一，病虫危害对烟草的产量和品质均造成较大影响，阻碍烟草产业的可持续发展。目前，烟草农业生产中，化学防治仍然是病虫害防治的重要手段之一。虽然以使用农药为主的病虫害防控工作成效显著，对农业生产安全作出了突出贡献，但人们要面对农药残留、病原抗性以及环境污染的问题。

植物精油(Essential Oil，EOs)又称挥发油、香精油，是一类植物次生代谢物质，从芳香植物花、叶、茎枝、种子、果实、根或皮中提取，是具有挥发性、可随水蒸气蒸馏出来的油状液体，具有杀菌、防腐等活性。来源不同的植物精油成分复杂，通常由萜烯类、芳香族、脂肪族和少量的含氮含硫化合物组成，各成分共同起杀菌作用，靶标不易产生抗性，也不易引起病原菌对杀菌剂的敏感性变化。因此，利用植物精油替代化学杀菌剂防治作物病害逐渐成为国内外研究热点。

本文系统归纳整理植物精油对烟草病害防治的研究进展，以期对烟草病害绿色防控有所启发。

1 植物精油防病机理

植物精油种类繁多、成分复杂，活性成分不同，抑菌机理不尽相同，可以通过改变微生物形态、抑制孢子萌发及菌丝体生长、破坏细胞壁及细胞膜的功能、影响呼吸作用和能量代谢、阻碍核酸转录及蛋白质合成等途径抑制微生物生长，从而防治作物病害。

烟草疫霉(Phytophthora parasitica var.nicotianae)在迷迭香、薰衣草、香叶天竺葵、香茅草和罗勒等5种精油作用下，菌丝表面不再平滑，弯曲增多，部分菌丝结节出现膨胀，细胞结构破坏，细胞膜受损，内溶物外泄而出现空泡[1]。蒿属植物茵陈蒿(Artemisia iwayomogi)精油作用于金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)细胞质膜导致细胞质膜破坏，物质泄漏，细胞凋亡[2]。炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)在槟榔(Areca catechu)精油作用下，芽管的生长被严重抑制，菌体不能扩展，孢子萌发也被显著抑制[3]。肉桂精油处理细菌后，使病原菌膜内外ATP浓度改变，影响菌体正常代谢，抑制其生长[4]。酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)受Piper gaudichaudianum精油和苦橙花醇作用，诱导细胞产生活性氧自由基，引起单链DNA断裂，同时抑制BER酶活性，妨碍DNA修复[5]。

2 植物精油在烟草病害防治中的研究

植物精油对烟草病害的防治已有较多研究，所涉及的对象主要集中于烟草青枯病(Ralstonia solanacearum)、烟草黑胫病(Phytophthora nicotianae)、烟草花叶病(Tobacco mosaic virus)和烟草赤星病(Alternaria alternate)等主要病害。

2.1 植物精油对烟草真菌病害的防治研究

Bowers[6]在接种烟草疫霉孢子的土壤中，加入含有丁香油、胡椒提取物和芥子油、肉桂提取物，以及合成肉桂油的配方水乳剂，处理土壤21d后，烟草疫霉的种群数量减少了98.4%～99.9%；35d后，含有10%胡椒提取物-芥子油配方、肉桂提取物以及合成肉桂油的水乳剂，对病害的防效达到93.0%～96.7%。卢敏[7]等采用菌丝生长抑制法和茎秆接种法，评价了柠檬草精油(lemongrass essential oil)对烟草黑胫病的体内和体外抑菌活性，结果表明，体外条件抑菌效果最好，具有浓度梯度效应，最低抑菌浓度为320μg·mL-1，体内条件同时具有预防和治疗效果，640μg·mL-1时相对诱导效果分别为81.93%和38.44%，与甲霜灵无显著差异。陈永对[1]等采用2种方法测定了迷迭香、薰衣草、香叶天竺葵、香茅草和罗勒等5种精油对烟草疫霉的抑菌活性，菌丝生长法条件下，当精油浓度达到225μg·mL-1时，5种植物精油对烟草疫霉均有显著的抑制作用，其中香茅草精油对烟草疫霉的抑制率达100%；熏蒸条件下，香茅草精油对烟草疫霉抑制的EC50值也最低，仅为53.0μg·mL-1。李超影[8]等采用菌丝生长速率法、孢子萌发法和滤纸片法，研究了艾蒿乙醇提取物及其萃取物对烟草病原菌的抑制作用，结果表明，对烟草疫霉、链格孢的菌丝生长、孢子萌发等均有较强的抑制作用。姚雷[9]等将肉桂精油、枯茗精油、柠檬草精油混配成制剂，对烟草黑胫病、赤星病、炭疽病的防效分别达81.2%、76.2%、62.2%。

2.2 植物精油对烟草细菌病害的防治研究

赖荣泉[10]等报道，大蒜乙醇提取物对烟草青枯病有明显的控制效果，浓度为0.5·mL-1、0.4g·mL-1时，大田防治效果分别为71.30%，63.89%。商胜华[11]等研究发现，不同浓度的大蒜提取液对烟草青枯菌均有一定的抑制效果，但只有在较高浓度下(≥1.5%)才能有较好的抑菌效果。姜雯婷[12]等测定了52种热带药用植物乙醇提取物对烟草青枯病菌的抑菌效果，其中酒饼簕、许树和光叶巴豆抑菌活性较强，浓度为100mg·mL-1时抑菌圈直径分别为10.0mm、8.7mm、12.0mm，最小抑菌浓度分别为1.56mg·mL-1、3.31mg·mL-1和3.31mg·mL-1。杨若颖[13]等采用二倍稀释法筛选了31种瑶药提取物的抑菌活性，结果表明，在100mg·L-1的质量浓度下，穿破石、独脚风、贯众等3种瑶药提取物对烟草青枯菌具显著的抑菌活性。崔伟伟[14]研究发现，茄科植物提取物东莨菪内酯(Scopoletin)对烟草青枯菌虽无直接抑制作用，但可诱导烟株体内苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性增强，可溶性蛋白含量增加，丙二醛(MDA)含量降低，烟株对青枯病的抗性增强，田间诱抗效果为28.73%，与核黄素(Riboflavin)混配使用有协同作用，诱抗效果34.98%。

2.3 植物精油对烟草病毒病的防治研究

植物精油对烟草病害的防治研究较多，部分对烟草致病微生物有抑制作用的植物精油如表1所示。

表1 部分对烟草致病微生物有抑制作用的植物精油

3 植物精油效果的提升途径

虽然植物精油具有广泛的抑菌作用，但植物精油作为油状液体，难溶于水，易挥发，对温度、紫外线等较敏感，在空气中易分解，在低温下易结晶[19,20]，而且植物精油成分存在不确定性，其有效成分含量常随植物生长季节和地理环境而改变[21]。植物精油的这些不足使其应用受到了极大的限制，应从不同途径提升植物精油的效果。

韩乾杰[22]研究发现，肉桂醛与香兰素复合植物精油抑菌效果优于单个植物精油，具有协同作用，将无抑菌作用的丁酸钠与定肉桂醛、百里香酚和香兰素复合，可明显降低植物精油的使用量。张皓然[23]将百里香酚和香兰素、百里香酚和肉桂醛，按1∶3比例复合时抑菌效果显著优于单独使用，百里香酚和香兰素与柠檬酸复合后均明显提高对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效果。Chung[2]利用蒿属植物Artemisia iwayomogi精油与苯唑西林(Oxacillin)之间的协同作用，二者混合后扩大了对金黄色葡萄球菌不同菌株的抑制作用；Oliveira[24]利用立比草(Lippia sidoides)精油与羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose)混合后的协同作用，显著降低了根霉(Rhizopus stolonifer)对草莓的危害程度。魏彦珍[25]探究了电辅助加热法，改进茶树油(TTO)传统的自然挥发熏蒸法，更有效地发挥了防腐效果，还极大地减少TTO的用量。因此，可通过不同来源植物精油复配、植物精油与有机酸、抗生素、助剂复配，以及促进挥发等途径来提升植物精油在病害防治中的效果。

4 展望

由于植物中的有效成分含量低、差异大，从植物中直接提取或生产天然产物，导致生产成本高，一定程度上限制了推广使用。另外，植物精油成分具有不确定性，有效成分含量常随植物生长季节和地理环境而改变。就此问题，可以开展微生物发酵法研究，实现工厂化生产，克服植物生长周期长、产品纯化难、对生物资源造成破坏等问题。

单一成分的植物精油，施用于开放复杂的烟田生境，防病治病效果可能亚于密闭环境中的使用效果。因此，可以在现有地膜栽培条件下，开展地膜与纳米胶囊联合使用技术研究，持续发挥植物精油作用，提高防病治病效果。

尽管植物精油成分复杂，但抗菌谱可能十分有限，单一使用的效果可能不佳，而且环境条件也会影响抑病效果。目前植物精油多被作为一个整体进行研究，不同精油之间的相互作用研究较少。通常认为复合精油能提高杀菌效果，但也可能存在负向关系。因此，需要开展多种植物精油之间的协同作用，植物精油与有机物质的协同作用或人工干预增效的技术研究。

随着人们生活水平的提高，有机安全的卷烟制品必会受到人们的青睐。植物精油作为一种绿色、天然的控病材料将会有广阔的应用前景。虽然抑菌机理仍未彻底阐明，但随着分析方法的不断进步，人们对植物精油的认识将逐渐清晰，有助于植物精油在烟叶生产领域的应用。