天然新型植物精油化合物CE香芹酚！突破传统化学药剂防治灰霉病抗药性的技术瓶颈

世界农化网中文网报道：灰霉病是危害农作物的主要真菌病害之一，据估算，全球灰霉病市场容量达6-8亿美金，而其中仅中国灰霉病的市场容量接近2亿美元，市场容量巨大！据小编了解到，目前灰霉病主要采用常规化学防治，不仅容易使作物产生抗药性，并且成本高，还会加大对环境和人体健康的危害。

近日，据国外媒体报道，中国一企业利用植物源″共同提取技术″，成功将天然新型植物精油香芹酚这一创新生物技术应用到灰霉病的防治中，突破传统化学药剂防治灰霉病抗药性的技术瓶颈，显著提高防治效果！

原标题为《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，突破传统化学药剂防治灰霉病抗药性的技术瓶颈》

一．农业灰霉病全球发生现状及防治策略

灰霉病是由灰葡萄孢 Botrytis cinerea侵染引起的真菌病害之一， 对农业产品及园林观赏植物均有较大危害。其侵染范围广泛，可危害茄科、葫芦科、蔷薇科等 470 多种植物^[1] 。一旦侵染农作物可引起植株叶片大量脱落，果蔬腐烂，产品质量下降，侵染花卉植物，如月季，主要侵染其花，严重时也会对幼枝和叶片造成危害，可引起花瓣变褐色、腐烂、萎蔫， 直至整个花朵褐变枯萎^[2-3]，从而降低花卉观赏价值。番茄是全国栽培广泛、消耗量最大的蔬菜作物之一， 番茄感病后， 发病部位会产生灰白色或灰褐色霉层， 甚至烂苗、烂果， 从而降低产量^[4] 。而草莓营养价值与其独特的口味深受人们喜爱， 但灰霉病对其侵染十分严重，危害草莓地上部的所有器官， 包括果实、花器、果柄、叶片、叶柄等， 其中以果实受害最重^[5] 。

灰霉病作为危害植物的主要真菌病害之一， 不管是对园林植物还是农作物均带来了巨大的经济损失。该病害每年在全球造成的经济损失超过100亿美元，仅在葡萄酿酒行业，灰霉病爆发年造成的葡萄酒产量降低最多可达20%以上。葡萄在贮藏过程中也常遭受灰霉病的危害，严重时造成的产后损失高达 50%^[7]。在中国，草莓种植面积较大，但由于灰霉病的危害，一般会造成减产 20%～30% ，严重时高达 50%以上，这对果农造成了不可小觑的经济损失^[6]。灰霉病作为番茄栽培的重要病害，会造成番茄减产 20% ～ 30%， 甚至会高达 50%。在园林观赏植物中，月季在长途冷藏运输过程中也深受其害，通过调查发现，在极端条件下可造成 70% 以上的采后损失。可见，灰霉病对植物的危害性是不可忽视的。

图1：黄瓜灰霉病

近年来，灰霉病主要采用常规化学防治，目前化学药剂主要有两 类，一类是治疗性杀菌剂，如苯胺基嘧啶类（嘧霉胺）、 二甲酰亚胺类（腐霉利、异菌脲）和N-苯氨基甲酸酯类（如多霉灵）; 另一类是保护剂，如百菌清、代森锰锌、克菌丹等，其只起到预防的作用^[7-9]。

由于使用防治的药物在一定程度上也会抑制植物的生理活性， 长期使用化学试剂会降低植物对病源菌的抵御能力，使防治效果大大降低，而且大量使用化学试剂不仅成本高，还会加大对环境和人体健康的危害。如最早用于防治灰霉病的内吸性杀菌剂多菌灵和苯菌灵等，由于该类杀菌剂的大量使用，灰霉病菌早已产生了广泛的抗药性。2012-2013年，中国境内湖北省草莓灰霉病菌对多菌灵的抗性频率为63.6%^[10]。辽宁、河北、北京、安徽和四川５个省市的草莓灰霉病菌对多菌灵的抗性频率在53.6％～99.0％，新疆的菌株抗性频率较低，为24.1％^[11]。

所以，研发新的天然产物抗病产品以及使用生物防治的方法是控制灰霉病的有效替代途径。随着科学技术的快速发展，通过对天然植物源提取技术、制剂技术的深入研究，植物源代谢产物因其具有良好的应用效果，且在自然界降解快，不易产生抗药性的特点，被越来越多的地应用于农业病害防治。精油是一种许多植物都可以产生的天然抗菌剂 ，用来保护自身免受感染 ，并且在食品工业中对抗食源 性病原体和腐败生物有很大潜力。如牛至油 、百里香油等植物精油均具有广谱抗菌性能 。通常精油是许多不同种类化合物的复杂混合物 ，含有约20~80种不同 的分子种类。酚类是抗菌主要成分，其抗菌活性由其浓度、化学组成等决定。植物精油可以抑制或延缓细菌、酵母和霉菌的生长，因其广谱的抗菌活性已受到全球大量天然药物研究者的青睐，是一种可替代化学抗菌剂的天然抗菌剂。

二、牛至精油-香芹酚的研究应用历史

牛至是一种中国特有的药食同源植物，具有较高的药用和食用价值。牛至全草都可入药，具有抗氧化、抗菌、抗肿瘤等作用，在生物农药、杀虫剂、抗氧化剂等天然产物中均有应用，同时，牛至常作为一种烹饪调味料使用，用于烘烤类的烹饪以及肉类的除腥提鲜等，是一种天然的调味品及香料。香芹酚是牛至精油的主要成分，据报道能抑制多种病原微生物的生长，包括革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、镰刀菌属及链格孢菌属^[12-14]，已广泛应用于食品、医药和化妆品行业。

牛至精油是从牛至茎叶中提取得到的淡黄色澄清油状液体，挥发性很强，不易保存，组成牛至精油的酚类化合物和萜烯类物质具有较强的抗菌和抗氧化活性，评价牛至精油抗菌活性及杀菌效果的关键指标是香芹酚和百里香酚的含量和比例。香芹酚可影响细菌的生物膜，能干扰细菌成膜过程，降低膜电位和质子运动力量，同时使细胞膜的渗透性增加，能够迅速穿透病原微生物细胞膜，促使大量水分在细胞内积聚造成菌体细胞膨胀，致使细胞膜破裂，菌体死亡^[15]。

图2：牛至药材及精油

香芹酚是类芳香族化合物，具有挥发性，淡黄色有浓郁香味的透明油状液体。牛至、半边苏、香茶菜等里面都存在有香芹酚。随着植株地理位置、部位、提取方法等的改变，香芹酚的含量会有所不同，香芹酚不仅分子小 、毒性低 、极性低 ，可以抗菌、抗氧化，而且还可以刺激食欲、促进吸收等 ，有很大开发价值。因此香芹酚是牛至（ 60%~74%） 和百里香（45%）的主要成分。世卫组织在2012年的时候发表声明 ，食物里面的香芹酚含量小于等于 50mg/Kg时 ， 对人身体健康不会造 成伤害 ，能够在水果保鲜进行使用。据报道，富含香芹酚的精油抗菌活性明显。戴冉等（2015）研究发现，牛至精油在抵抗细菌引起的家兔肠道疾病方面有极好的效果，牛至精油浓度为1.2 cfu/mL时， 可以有效抑制革兰氏阳性菌和阴性菌的生长， 且牛至精油比常用的天然抗氧化剂具有更高的抗氧化活性，Cleff 等（2010）研究发现，牛至精油对念珠菌具有很高的抗菌活性，最小杀菌浓度和抑菌浓度均为2~5 mL/L。胡艳芬等（2010）研究发现，香芹酚对大肠埃希氏杆菌、金黄色葡萄球菌和猪霍乱沙门氏菌也具有很强的抑制作用， 可以预防和治疗动物胃肠道内的感染。Vatavali等（2013）研究牛至精油对真鲷鱼保质期的影响发现，对照组的保质期为11d，而添加牛至精油的保质期为16d。刘猛等（2011）研究发现，香芹酚具有抗微生物生长、抗氧化的功效，可防止饲料变质，具有无残留，无污染，不对微生物产生耐药性，不与抗生素产生配伍禁忌等优点。

中国有丰富的药用植物品类和悠久的应用历史作为支撑，专注于绿色农业生物技术创新研发的企业-成都新朝阳作物科学股份有限公司经过多年的研发，成功将天然新型植物精油香芹酚这一创新生物技术应用到农业病害防治领域，为全球有机、绿色农业产业做出了卓越的贡献。

三、香芹酚的最新研究进展

（1）香芹酚的登记信息。根据中国农药信息网显示，2015年，成都新朝阳作物科学股份有限公司（以下简称″新朝阳″）便获得了10%香芹酚母药（登记证号：PD20141626）以及0.5%香芹酚水剂（登记证号：PD20152651）防治灰霉病制剂登记证，是中国首家母药登记企业。

（2）0.5%CE香芹酚水剂的杀菌机理。破坏细胞壁及细胞膜完整性，能够干扰病原真菌细胞膜形成，降低膜电位和质子运动力量，同时使细胞膜的渗透性增加，能够迅速穿透病原微生物细胞膜，促使大量水分在细胞内积聚造成菌体细胞膨胀，致使细胞膜破裂，菌体死亡；

图3：灰霉孢子光学显微镜镜检数据

图4：灰霉菌丝体扫描电子显微镜镜检数据

针对灰霉菌孢子，0.5%CE香芹酚水剂能够迫使孢子形态改变形成水滴状，并在尖端形成破口导致孢子破裂胞质泄露。针对附着在作物叶片上的灰霉病菌丝体，0.5%CE香芹酚水剂能够最大程度的破坏溶解菌丝体，阻止病斑的扩大及蔓延。

（3）CE香芹酚的提取技术研究。新朝阳公司经过多年科研攻关，采用独创的植物源共同提取技术，充分利用香芹酚对细胞膜的穿透性，将存在于牛至、百里香草中的香芹酚、百里香酚及其协同增效成分一并制得，确保发挥香芹酚、百里香酚杀菌活性的提高。共同提取技术（Co-extraction technology，简称CE）是以传统中医药理论为基础，利用现代化提取技术，实现多种有效成分、有益成分的最大化提取。解决了香芹酚萃取收率低、组分单一的问题，实现了香芹酚的产业化应用。同时采用最新的仿生过滤膜，使多种有效成分得到进一步的纯化，满足制剂及市场需求，是共同提取，纳滤，生物膜滤等最前沿技术的成功融合。与传统的提取技术相比，大幅提高香芹酚、百里香酚的浓度，收率分别提高了64%和75%，大幅度降低了生产成本。

10%香芹酚母药拥有更加丰富的提取物组分，将牛至和百里香中的多种杀菌抑菌有效成分提出，节约能源及溶剂的同时，组分间协同增效。母药采用中药材牛至和百里香专利技术提取，含有多种抗菌化合物，与植物亲和力好，杀菌谱广，使用安全性高。

图5：0.5%CE香芹酚水剂多种主要活性成分

（4）0.5%CE香芹酚水剂处方技术研究。利用现代农药制剂技术，针对含有多种组分，成分复杂的植物源提取物，开展精准化配方开发，优选制剂原材料配比，并结合多重光散射测试等，开发贮存稳定的最佳制剂配方。同时根据防治靶标及作物特点，通过表面活性剂处方筛选，结合纳米乳化技术、动静态表面张力优化、接触角测试优化等技术，提高药液润湿、铺展、成膜粘附、保湿抗蒸发性能，提高叶片药液沉积量，增加有效成分对于农作物叶面和有害生物表面的黏附性与覆盖率，提高产品田间应用效果，实现植物源农药药效提升。实验结果显示，0.5%CE香芹酚水剂与异菌脲混配后3小时稳定，与腐霉利混配后45分钟稳定，与嘧霉胺混配后30分钟稳定。0.5%香芹酚水剂稀释500倍，动态表面张力（5s）为33.04mN/m,动态表面张力（10s）为29.81mN/m,能对于常规靶标起到良好润湿。

图6：0.5%CE香芹酚水剂制剂性能（与45%嘧霉胺SC混配性）

图7：0.5%CE香芹酚水剂制剂性能（与50%腐霉利WP混配性）

图8：0.5%CE香芹酚水剂制剂性能（与40%异菌脲SC混配性）

图9：0.5%CE香芹酚水剂制剂性能（动态表面张力）

（5）0.5%CE香芹酚水剂应用技术研究。植物源杀菌剂0.5%CE香芹酚水剂有助于减少生物胁迫对农业的不良影响，缓解日益严重的环境问题。目前，长期依赖单一化学农药、使用化学农药不够科学，用药水平增高，施药次数增多、单位面积化学农药投入量较大，导致植株抗药性十分严重、防治效果逐年下降、农残超标风险极大和污染生态环境等问题突出^[6]。相比于化学农药而言，生物农药优点在于降解快，毒性小，不易产生抗药性，不易产生有害物质，对环境友好等^[7]，但是其持效期相对传统化学农药缩短30-40%。

通过室内活性测试发现，0.5%CE香芹酚水剂对灰葡萄孢造成的灰霉病有很强的抑制作用，0.5%CE香芹酚水剂稀释500倍对灰葡萄孢抑制率为80%以上。

图10：0.5%CE香芹酚水剂对黄瓜灰霉菌室内活性结果

为了解决植物源生物农药实际应用问题，充分发挥其优势，新朝阳建立了生物农药″预防-预防性治疗-治疗″的主动防治体系，即在病害发生前和初期，单用或搭配化学药剂使用生物农药，最大程度的抑制病害的传染。降低病害发生指数，减少化学农药的使用。

图11：0.5%CE香芹酚水剂防治葡萄灰霉病试验·四川眉山

0.5%CE香芹酚水剂防治葡萄灰霉病预防试验，发病初期使用0.5%CE香芹酚水剂于葡萄灰霉病发病前保护性喷雾施药，间隔7天，共施药3次。产品单用效果达到化学对照（40%嘧霉胺悬浮剂）的80%以上。

在病害发生的中后期，即是爆发期，选择以″植物源农药+化学农药″为主线从而达到减量增效的核心应用技术手段，在提高防治效果的前提下，降低化学农药使用量，降低了植株抗药性，降低化学农药残留，提高农产品品质，改善农业生态环境，维系生物多样性和减轻环境压力。

大量的田间试验结果表明，0.5%CE香芹酚水剂与嘧霉胺、异菌脲等分别复配后可降低化学农药的使用量20~30%，提高田间防效30%以上，对环境更为友好。

图12：0.5%CE香芹酚水剂防治猕猴桃灰霉病试验·四川蒲江（0.5%CE香芹酚水剂稀释500倍与嘧霉胺1500倍搭配后田间防效最佳，于猕猴桃灰霉病发病前保护性喷雾施药，间隔7天，2次药后19天达到80%以上。）

综上所述，在灰霉病发生初期，使用0.5%CE香芹酚水剂单剂，可以显著降低灰霉病的发生指数和侵染能力。在灰霉病爆发期，使用0.5%CE香芹酚水剂单剂+嘧霉胺等化学农药，对灰霉病可起到显著的防治效果。

四、药用植物牛至作为生物农药的发展潜力

0.5%CE香芹酚水剂作为天然植物源生物农药，对于灰霉病具有较好的预防效果，搭配化学农药可显著降低灰霉病抗性，显著提高防治效果。而其原料来源牛至草在中国作为一种常见药材，种植广泛。平均每亩牛至草年产量能达到460kg。近年来，随着生物合成技术的全球发展，通过酵母、植物干细胞等真核生物工厂技术合成植物酚类化合物成为现阶段的热门研究方向，通过底盘细胞改造，蛋白酶工程等先进技术的介入，使得通过大规模生物反应器生产药用活性物质成为了可能。

五、展望

0.5%CE香芹酚水剂不仅对灰霉等高等真菌病害效果显著，而且安全性非常高，同时对天敌生物、有益生物也非常的安全。据估算，全球灰霉病市场容量达6-8亿美金，而其中仅中国灰霉病的市场容量接近2亿美元，市场容量巨大。鉴于市场需求、市场潜力巨大、合适的窗口期、效果优异、技术全面等优势，有望将其打造为新战略大品。未来，0.5%CE香芹酚水剂定将助力灰霉病绿色防控技术的建立与推广，促进化学农药减量增效，为食品安全和农产品质量安全提供坚实的保障，为维系生物多样性、减轻环境压力，为实现农业的价值提升和农业可持续发展作出贡献，以促进生物技术健康发展，促进人与自然和谐共生。

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