CE香芹酚！突破傳統(tǒng)化學(xué)藥劑防治灰霉病抗藥性的技術(shù)瓶頸（香芹酚殺菌劑殺菌原理）  分享

霉病是危害農(nóng)作物的主要真菌病害之一，據(jù)估算，全球灰霉病市場容量達(dá)6-8億美金，而其中僅中國灰霉病的市場容量接近2億美元，市場容量巨大！據(jù)小編了解到，目前灰霉病主要采用常規(guī)化學(xué)防治，不僅容易使作物產(chǎn)生抗藥性，并且成本高，還會加大對環(huán)境和人體健康的危害。

近日，據(jù)國外媒體報(bào)道，中國一企業(yè)利用植物源″共同提取技術(shù)″，成功將天然新型植物精油香芹酚這一創(chuàng)新生物技術(shù)應(yīng)用到灰霉病的防治中，突破傳統(tǒng)化學(xué)藥劑防治灰霉病抗藥性的技術(shù)瓶頸，顯著提高防治效果！

原標(biāo)題為《Novel Biofungicide CE-Carvacrol, solvingChemical Pesticide Resistance onControlling Grey Mold》→《天然新型植物精油化合物CE香芹酚，突破傳統(tǒng)化學(xué)藥劑防治灰霉病抗藥性的技術(shù)瓶頸》

一．農(nóng)業(yè)灰霉病全球發(fā)生現(xiàn)狀及防治策略

灰霉病是由灰葡萄孢 Botrytis cinerea侵染引起的真菌病害之一， 對農(nóng)業(yè)產(chǎn)品及園林觀賞植物均有較大危害。其侵染范圍廣泛，可危害茄科、葫蘆科、薔薇科等 470 多種植物[1] 。一旦侵染農(nóng)作物可引起植株葉片大量脫落，果蔬腐爛，產(chǎn)品質(zhì)量下降，侵染花卉植物，如月季，主要侵染其花，嚴(yán)重時(shí)也會對幼枝和葉片造成危害，可引起花瓣變褐色、腐爛、萎蔫， 直至整個(gè)花朵褐變枯萎[2-3]，從而降低花卉觀賞價(jià)值。番茄是全國栽培廣泛、消耗量最大的蔬菜作物之一， 番茄感病后， 發(fā)病部位會產(chǎn)生灰白色或灰褐色霉層， 甚至爛苗、爛果， 從而降低產(chǎn)量[4] 。而草莓營養(yǎng)價(jià)值與其獨(dú)特的口味深受人們喜愛， 但灰霉病對其侵染十分嚴(yán)重，危害草莓地上部的所有器官， 包括果實(shí)、花器、果柄、葉片、葉柄等， 其中以果實(shí)受害最重[5] 。

灰霉病作為危害植物的主要真菌病害之一， 不管是對園林植物還是農(nóng)作物均帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。該病害每年在全球造成的經(jīng)濟(jì)損失超過100億美元，僅在葡萄釀酒行業(yè)，灰霉病爆發(fā)年造成的葡萄酒產(chǎn)量降低最多可達(dá)20%以上。葡萄在貯藏過程中也常遭受灰霉病的危害，嚴(yán)重時(shí)造成的產(chǎn)后損失高達(dá) 50%[7]。在中國，草莓種植面積較大，但由于灰霉病的危害，一般會造成減產(chǎn) 20%～30% ，嚴(yán)重時(shí)高達(dá) 50%以上，這對果農(nóng)造成了不可小覷的經(jīng)濟(jì)損失[6]?；颐共∽鳛榉言耘嗟闹匾『Γ瑫斐煞褱p產(chǎn) 20% ～ 30%， 甚至?xí)哌_(dá) 50%。在園林觀賞植物中，月季在長途冷藏運(yùn)輸過程中也深受其害，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在極端條件下可造成 70% 以上的采后損失?？梢?，灰霉病對植物的危害性是不可忽視的。

圖1：黃瓜灰霉病

近年來，灰霉病主要采用常規(guī)化學(xué)防治，目前化學(xué)藥劑主要有兩 類，一類是治療性殺菌劑，如苯胺基嘧啶類（嘧霉胺）、 二甲酰亞胺類（腐霉利、異菌脲）和N-苯氨基甲酸酯類（如多霉靈）; 另一類是保護(hù)劑，如百菌清、代森錳鋅、克菌丹等，其只起到預(yù)防的作用[7-9]。

由于使用防治的藥物在一定程度上也會抑制植物的生理活性， 長期使用化學(xué)試劑會降低植物對病源菌的抵御能力，使防治效果大大降低，而且大量使用化學(xué)試劑不僅成本高，還會加大對環(huán)境和人體健康的危害。如最早用于防治灰霉病的內(nèi)吸性殺菌劑多菌靈和苯菌靈等，由于該類殺菌劑的大量使用，灰霉病菌早已產(chǎn)生了廣泛的抗藥性。2012-2013年，中國境內(nèi)湖北省草莓灰霉病菌對多菌靈的抗性頻率為63.6%[10]。遼寧、河北、北京、安徽和四川５個(gè)省市的草莓灰霉病菌對多菌靈的抗性頻率在53.6％～99.0％，新疆的菌株抗性頻率較低，為24.1％[11]。

所以，研發(fā)新的天然產(chǎn)物抗病產(chǎn)品以及使用生物防治的方法是控制灰霉病的有效替代途徑。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，通過對天然植物源提取技術(shù)、制劑技術(shù)的深入研究，植物源代謝產(chǎn)物因其具有良好的應(yīng)用效果，且在自然界降解快，不易產(chǎn)生抗藥性的特點(diǎn)，被越來越多的地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)病害防治。精油是一種許多植物都可以產(chǎn)生的天然抗菌劑 ，用來保護(hù)自身免受感染 ，并且在食品工業(yè)中對抗食源 性病原體和腐敗生物有很大潛力。如牛至油 、百里香油等植物精油均具有廣譜抗菌性能 。通常精油是許多不同種類化合物的復(fù)雜混合物 ，含有約20~80種不同 的分子種類。酚類是抗菌主要成分，其抗菌活性由其濃度、化學(xué)組成等決定。植物精油可以抑制或延緩細(xì)菌、酵母和霉菌的生長，因其廣譜的抗菌活性已受到全球大量天然藥物研究者的青睞，是一種可替代化學(xué)抗菌劑的天然抗菌劑。

二、牛至精油-香芹酚的研究應(yīng)用歷史

牛至是一種中國特有的藥食同源植物，具有較高的藥用和食用價(jià)值。牛至全草都可入藥，具有抗氧化、抗菌、抗腫瘤等作用，在生物農(nóng)藥、殺蟲劑、抗氧化劑等天然產(chǎn)物中均有應(yīng)用，同時(shí)，牛至常作為一種烹飪調(diào)味料使用，用于烘烤類的烹飪以及肉類的除腥提鮮等，是一種天然的調(diào)味品及香料。香芹酚是牛至精油的主要成分，據(jù)報(bào)道能抑制多種病原微生物的生長，包括革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽性菌、鐮刀菌屬及鏈格孢菌屬[12-14]，已廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥和化妝品行業(yè)。

牛至精油是從牛至莖葉中提取得到的淡黃色澄清油狀液體，揮發(fā)性很強(qiáng)，不易保存，組成牛至精油的酚類化合物和萜烯類物質(zhì)具有較強(qiáng)的抗菌和抗氧化活性，評價(jià)牛至精油抗菌活性及殺菌效果的關(guān)鍵指標(biāo)是香芹酚和百里香酚的含量和比例。香芹酚可影響細(xì)菌的生物膜，能干擾細(xì)菌成膜過程，降低膜電位和質(zhì)子運(yùn)動力量，同時(shí)使細(xì)胞膜的滲透性增加，能夠迅速穿透病原微生物細(xì)胞膜，促使大量水分在細(xì)胞內(nèi)積聚造成菌體細(xì)胞膨脹，致使細(xì)胞膜破裂，菌體死亡[15]。

圖2：牛至藥材及精油

香芹酚是類芳香族化合物，具有揮發(fā)性，淡黃色有濃郁香味的透明油狀液體。牛至、半邊蘇、香茶菜等里面都存在有香芹酚。隨著植株地理位置、部位、提取方法等的改變，香芹酚的含量會有所不同，香芹酚不僅分子小 、毒性低 、極性低 ，可以抗菌、抗氧化，而且還可以刺激食欲、促進(jìn)吸收等 ，有很大開發(fā)價(jià)值。因此香芹酚是牛至（ 60%~74%） 和百里香（45%）的主要成分。世衛(wèi)組織在2012年的時(shí)候發(fā)表聲明 ，食物里面的香芹酚含量小于等于 50mg/Kg時(shí) ， 對人身體健康不會造 成傷害 ，能夠在水果保鮮進(jìn)行使用。據(jù)報(bào)道，富含香芹酚的精油抗菌活性明顯。戴冉等（2015）研究發(fā)現(xiàn)，牛至精油在抵抗細(xì)菌引起的家兔腸道疾病方面有極好的效果，牛至精油濃度為1.2 cfu/mL時(shí)， 可以有效抑制革蘭氏陽性菌和陰性菌的生長， 且牛至精油比常用的天然抗氧化劑具有更高的抗氧化活性，Cleff 等（2010）研究發(fā)現(xiàn)，牛至精油對念珠菌具有很高的抗菌活性，最小殺菌濃度和抑菌濃度均為2~5 mL/L。胡艷芬等（2010）研究發(fā)現(xiàn)，香芹酚對大腸埃希氏桿菌、金黃色葡萄球菌和豬霍亂沙門氏菌也具有很強(qiáng)的抑制作用， 可以預(yù)防和治療動物胃腸道內(nèi)的感染。Vatavali等（2013）研究牛至精油對真鯛魚保質(zhì)期的影響發(fā)現(xiàn)，對照組的保質(zhì)期為11d，而添加牛至精油的保質(zhì)期為16d。劉猛等（2011）研究發(fā)現(xiàn)，香芹酚具有抗微生物生長、抗氧化的功效，可防止飼料變質(zhì)，具有無殘留，無污染，不對微生物產(chǎn)生耐藥性，不與抗生素產(chǎn)生配伍禁忌等優(yōu)點(diǎn)。

中國有豐富的藥用植物品類和悠久的應(yīng)用歷史作為支撐，專注于綠色農(nóng)業(yè)生物技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)的企業(yè)-成都新朝陽作物科學(xué)股份有限公司經(jīng)過多年的研發(fā)，成功將天然新型植物精油香芹酚這一創(chuàng)新生物技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)病害防治領(lǐng)域，為全球有機(jī)、綠色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)做出了卓越的貢獻(xiàn)。

三、香芹酚的最新研究進(jìn)展

（1）香芹酚的登記信息。根據(jù)中國農(nóng)藥信息網(wǎng)顯示，2015年，成都新朝陽作物科學(xué)股份有限公司（以下簡稱″新朝陽″）便獲得了10%香芹酚母藥（登記證號：PD20141626）以及0.5%香芹酚水劑（登記證號：PD20152651）防治灰霉病制劑登記證，是中國首家母藥登記企業(yè)。

（2）0.5%CE香芹酚水劑的殺菌機(jī)理。破壞細(xì)胞壁及細(xì)胞膜完整性，能夠干擾病原真菌細(xì)胞膜形成，降低膜電位和質(zhì)子運(yùn)動力量，同時(shí)使細(xì)胞膜的滲透性增加，能夠迅速穿透病原微生物細(xì)胞膜，促使大量水分在細(xì)胞內(nèi)積聚造成菌體細(xì)胞膨脹，致使細(xì)胞膜破裂，菌體死亡；

圖3：灰霉孢子光學(xué)顯微鏡鏡檢數(shù)據(jù)

圖4：灰霉菌絲體掃描電子顯微鏡鏡檢數(shù)據(jù)

針對灰霉菌孢子，0.5%CE香芹酚水劑能夠迫使孢子形態(tài)改變形成水滴狀，并在尖端形成破口導(dǎo)致孢子破裂胞質(zhì)泄露。針對附著在作物葉片上的灰霉病菌絲體，0.5%CE香芹酚水劑能夠最大程度的破壞溶解菌絲體，阻止病斑的擴(kuò)大及蔓延。

（3）CE香芹酚的提取技術(shù)研究。新朝陽公司經(jīng)過多年科研攻關(guān)，采用獨(dú)創(chuàng)的植物源共同提取技術(shù)，充分利用香芹酚對細(xì)胞膜的穿透性，將存在于牛至、百里香草中的香芹酚、百里香酚及其協(xié)同增效成分一并制得，確保發(fā)揮香芹酚、百里香酚殺菌活性的提高。共同提取技術(shù)（Co-extraction technology，簡稱CE）是以傳統(tǒng)中醫(yī)藥理論為基礎(chǔ)，利用現(xiàn)代化提取技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多種有效成分、有益成分的最大化提取。解決了香芹酚萃取收率低、組分單一的問題，實(shí)現(xiàn)了香芹酚的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。同時(shí)采用最新的仿生過濾膜，使多種有效成分得到進(jìn)一步的純化，滿足制劑及市場需求，是共同提取，納濾，生物膜濾等最前沿技術(shù)的成功融合。與傳統(tǒng)的提取技術(shù)相比，大幅提高香芹酚、百里香酚的濃度，收率分別提高了64%和75%，大幅度降低了生產(chǎn)成本。

10%香芹酚母藥擁有更加豐富的提取物組分，將牛至和百里香中的多種殺菌抑菌有效成分提出，節(jié)約能源及溶劑的同時(shí)，組分間協(xié)同增效。母藥采用中藥材牛至和百里香專利技術(shù)提取，含有多種抗菌化合物，與植物親和力好，殺菌譜廣，使用安全性高。

圖5：0.5%CE香芹酚水劑多種主要活性成分

（4）0.5%CE香芹酚水劑處方技術(shù)研究。利用現(xiàn)代農(nóng)藥制劑技術(shù)，針對含有多種組分，成分復(fù)雜的植物源提取物，開展精準(zhǔn)化配方開發(fā)，優(yōu)選制劑原材料配比，并結(jié)合多重光散射測試等，開發(fā)貯存穩(wěn)定的最佳制劑配方。同時(shí)根據(jù)防治靶標(biāo)及作物特點(diǎn)，通過表面活性劑處方篩選，結(jié)合納米乳化技術(shù)、動靜態(tài)表面張力優(yōu)化、接觸角測試優(yōu)化等技術(shù)，提高藥液潤濕、鋪展、成膜粘附、保濕抗蒸發(fā)性能，提高葉片藥液沉積量，增加有效成分對于農(nóng)作物葉面和有害生物表面的黏附性與覆蓋率，提高產(chǎn)品田間應(yīng)用效果，實(shí)現(xiàn)植物源農(nóng)藥藥效提升。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，0.5%CE香芹酚水劑與異菌脲混配后3小時(shí)穩(wěn)定，與腐霉利混配后45分鐘穩(wěn)定，與嘧霉胺混配后30分鐘穩(wěn)定。0.5%香芹酚水劑稀釋500倍，動態(tài)表面張力（5s）為33.04mN/m,動態(tài)表面張力（10s）為29.81mN/m,能對于常規(guī)靶標(biāo)起到良好潤濕。

圖6：0.5%CE香芹酚水劑制劑性能（與45%嘧霉胺SC混配性）

圖7：0.5%CE香芹酚水劑制劑性能（與50%腐霉利WP混配性）

圖8：0.5%CE香芹酚水劑制劑性能（與40%異菌脲SC混配性）

圖9：0.5%CE香芹酚水劑制劑性能（動態(tài)表面張力）

（5）0.5%CE香芹酚水劑應(yīng)用技術(shù)研究。植物源殺菌劑0.5%CE香芹酚水劑有助于減少生物脅迫對農(nóng)業(yè)的不良影響，緩解日益嚴(yán)重的環(huán)境問題。目前，長期依賴單一化學(xué)農(nóng)藥、使用化學(xué)農(nóng)藥不夠科學(xué)，用藥水平增高，施藥次數(shù)增多、單位面積化學(xué)農(nóng)藥投入量較大，導(dǎo)致植株抗藥性十分嚴(yán)重、防治效果逐年下降、農(nóng)殘超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)極大和污染生態(tài)環(huán)境等問題突出[6]。相比于化學(xué)農(nóng)藥而言，生物農(nóng)藥優(yōu)點(diǎn)在于降解快，毒性小，不易產(chǎn)生抗藥性，不易產(chǎn)生有害物質(zhì)，對環(huán)境友好等[7]，但是其持效期相對傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥縮短30-40%。

通過室內(nèi)活性測試發(fā)現(xiàn)，0.5%CE香芹酚水劑對灰葡萄孢造成的灰霉病有很強(qiáng)的抑制作用，0.5%CE香芹酚水劑稀釋500倍對灰葡萄孢抑制率為80%以上。

圖10：0.5%CE香芹酚水劑對黃瓜灰霉菌室內(nèi)活性結(jié)果

為了解決植物源生物農(nóng)藥實(shí)際應(yīng)用問題，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，新朝陽建立了生物農(nóng)藥″預(yù)防-預(yù)防性治療-治療″的主動防治體系，即在病害發(fā)生前和初期，單用或搭配化學(xué)藥劑使用生物農(nóng)藥，最大程度的抑制病害的傳染。降低病害發(fā)生指數(shù)，減少化學(xué)農(nóng)藥的使用。

圖11：0.5%CE香芹酚水劑防治葡萄灰霉病試驗(yàn)·四川眉山

0.5%CE香芹酚水劑防治葡萄灰霉病預(yù)防試驗(yàn)，發(fā)病初期使用0.5%CE香芹酚水劑于葡萄灰霉病發(fā)病前保護(hù)性噴霧施藥，間隔7天，共施藥3次。產(chǎn)品單用效果達(dá)到化學(xué)對照（40%嘧霉胺懸浮劑）的80%以上。

在病害發(fā)生的中后期，即是爆發(fā)期，選擇以″植物源農(nóng)藥+化學(xué)農(nóng)藥″為主線從而達(dá)到減量增效的核心應(yīng)用技術(shù)手段，在提高防治效果的前提下，降低化學(xué)農(nóng)藥使用量，降低了植株抗藥性，降低化學(xué)農(nóng)藥殘留，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，維系生物多樣性和減輕環(huán)境壓力。

大量的田間試驗(yàn)結(jié)果表明，0.5%CE香芹酚水劑與嘧霉胺、異菌脲等分別復(fù)配后可降低化學(xué)農(nóng)藥的使用量20~30%，提高田間防效30%以上，對環(huán)境更為友好。

圖12：0.5%CE香芹酚水劑防治獼猴桃灰霉病試驗(yàn)·四川蒲江（0.5%CE香芹酚水劑稀釋500倍與嘧霉胺1500倍搭配后田間防效最佳，于獼猴桃灰霉病發(fā)病前保護(hù)性噴霧施藥，間隔7天，2次藥后19天達(dá)到80%以上。）

綜上所述，在灰霉病發(fā)生初期，使用0.5%CE香芹酚水劑單劑，可以顯著降低灰霉病的發(fā)生指數(shù)和侵染能力。在灰霉病爆發(fā)期，使用0.5%CE香芹酚水劑單劑+嘧霉胺等化學(xué)農(nóng)藥，對灰霉病可起到顯著的防治效果。

四、藥用植物牛至作為生物農(nóng)藥的發(fā)展?jié)摿?/span>

0.5%CE香芹酚水劑作為天然植物源生物農(nóng)藥，對于灰霉病具有較好的預(yù)防效果，搭配化學(xué)農(nóng)藥可顯著降低灰霉病抗性，顯著提高防治效果。而其原料來源牛至草在中國作為一種常見藥材，種植廣泛。平均每畝牛至草年產(chǎn)量能達(dá)到460kg。近年來，隨著生物合成技術(shù)的全球發(fā)展，通過酵母、植物干細(xì)胞等真核生物工廠技術(shù)合成植物酚類化合物成為現(xiàn)階段的熱門研究方向，通過底盤細(xì)胞改造，蛋白酶工程等先進(jìn)技術(shù)的介入，使得通過大規(guī)模生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥用活性物質(zhì)成為了可能。

五、展望

0.5%CE香芹酚水劑不僅對灰霉等高等真菌病害效果顯著，而且安全性非常高，同時(shí)對天敵生物、有益生物也非常的安全。據(jù)估算，全球灰霉病市場容量達(dá)6-8億美金，而其中僅中國灰霉病的市場容量接近2億美元，市場容量巨大。鑒于市場需求、市場潛力巨大、合適的窗口期、效果優(yōu)異、技術(shù)全面等優(yōu)勢，有望將其打造為新戰(zhàn)略大品。未來，0.5%CE香芹酚水劑定將助力灰霉病綠色防控技術(shù)的建立與推廣，促進(jìn)化學(xué)農(nóng)藥減量增效，為食品安全和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全提供堅(jiān)實(shí)的保障，為維系生物多樣性、減輕環(huán)境壓力，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的價(jià)值提升和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)，以促進(jìn)生物技術(shù)健康發(fā)展，促進(jìn)人與自然和諧共生。

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