天然植物源化合物-CE蛇床子素 高效防治抗性白粉病

世界农化网中文网报道：据统计,真菌性作物病害造成的全球主要农作物平均损失约占总产量的10%~15%,每年直接经济损失高达数千亿美元^[1]。真菌性病害的种类很多，占全部植物病害的70%～80%以上，自然界中有超过2万多种真菌能够侵染各种植物并造成相应的病害^[2]。如不加以防治，作物真菌病害将对农作物产量造成灾难性的损失，如1847年由疫霉属真菌P. infestans引起的马铃薯晚疫病造成了马铃薯的大量减产，最终导致爱尔兰一百多万人死于饥饿^[3]。真菌性病害分布广泛，由于其潜伏侵染特性，能够危害果实、叶片、根部等作物部位，使农产品产量降低或直接失去商品价值，严重影响农业生产安全。

一、  农业白粉病发生现状及防治策略

常见蔬菜、水果白粉病病原为瓜白粉菌（Erysiphe cucurbitacearum）和瓜单囊壳白粉菌（Sphaerotheca cucurbitae），均属子囊菌亚门真菌^[4]。一般情况下，病初在叶片上开始产生黄色小点，而后扩大发展成圆形或椭圆形病斑，表面生有白色粉状霉层。霉斑早期单独分散，后联合成一个大霉斑，甚至可以覆盖全叶，严重影响光合作用，使正常新陈代谢受到干扰，造成作物早衰，整体产量受到损失。白粉病能够浸染瓜类、蔬菜、水果、粮食作物、花卉以及树木等多种作物，分布广泛，目前在世界上正式定名的超过650种^[5]。白粉病属于多循环病害，病害潜育期短，繁殖率高，产生的孢子可借助空气大范围传播，并多次重复侵染寄主作物，防治困难。

随着农业种植结构调整，大棚、温室等人工环境设施种植技术的推广应用，温暖高湿的集中种植环境让白粉病造成的损失进一步扩大。据统计，白粉病已成为草莓病害防空的主要靶标之一，每年因白粉病的发生导致的减产约10%~20%，爆发时高达50%以上甚至绝产。在中国葡萄主产区之一的新疆，自1956年首次发现白粉病以来已扩展到整个地区。2009年受气候条件影响，新疆葡萄白粉病爆发受害率高达40%，个别果园毁园绝收。小麦是全球最重要的粮食作物之一，近年来部分地区气候变化，降水增多，温度升高等原因导致白粉病危害日益严重，严重时减产幅度可达到40%以上，严重危害粮食生产安全。

图1 草莓白粉病、黄瓜白粉病发病状态

目前，对白粉病防治仍以化学防治为主，多采用三唑类杀菌剂(苯醚甲环唑、晴菌唑、戊唑醇、氟菌唑等），吡唑醚菌酯，代森锰锌, 氟啶胺，三唑酮等化学药剂单用或混配施用。其中，代森锰锌、丙森锌等药剂主要作为预防保护剂施用，无法杀灭侵入叶片的菌丝体。苯醚甲环唑、氟硅唑、三唑酮、腈菌唑、四氟醚唑等具有内吸性杀菌剂会一定程度抑制作物生长，长期使用会降低植物对病原菌的抵抗力。长期施用单一化学药剂也让抗药性逐年攀升，施药次数增加，使用浓度增加成为应对高抗性白粉病菌的主要措施。但同时所带来的负面影响诸如管理成本上升、作物品质下降、残留增加等问题越发严重。

因此，研发新型天然产物防治技术以及生物防治方法是防治白粉病发生的主要有效途径之一。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，被越来越多的应用于农业病害防治。蛇床子是一种传统中药,是伞形科（Apiaceae）植物蛇床（Cnidium monnieri）的干燥成熟果实,主要有效成分为蛇床子素及其它香豆素类化合物。蛇床子具有抗心律失常、抗病毒、抗肿瘤等多种功效,并且广泛应用于白癜风、银屑病等多种皮肤病的治疗^[6]。

图2 蛇床子植株及药材

二、关于蛇床提取物-蛇床子素的研究应用历史

蛇床子在历代本草中都有记载，如《本草纲目》和《神农本草经》。其中《神农本草经》关于蛇床子的记载″主妇人阴中肿痛，男子阴痿，湿痒，除痹气，利关节，癫痫恶创″。现代医学表明，蛇床子素具有解痉、降血压、抗心律失常、增强免疫功能及广谱抗菌作用。

早在1984年，中国南京药物研究所向仁德等人通过柱层析从蛇床提取物种分离纯化并鉴定出8个单体化合物，棕榈酸（palmitic acid）、蛇床子素（osthol）、佛手柑内酯（bergapten）、异缬草酸龙脑酯（bornyl isovalarate）、蛇床定（cnidiadin）、异茴芹素（isopimpinellin）等。通过针对发癣菌的活性测定发现，蛇床子素拥有最强的抑菌活性^[7]。

蛇床子素又名欧芹酚甲醚,属于香豆素类化合物,该类化合物的核心结构由苯环和吡喃酮环组成。作为香豆素类化合物的一员,蛇床子素除具有香豆素的核心结构外,还有异戊烯结构,其化合物在抗病中起着重要作用^[8]。

图3 蛇床子素 CAS：484-12-8

同时，大量研究报道显示，蛇床子素对农业领域同样具有一定的杀虫作用和对某些病原菌有很高的抑制作用。主要用于防治人参、黄连、金银花和菊花等中药材上白粉病，同时兼防灰霉病和炭疽病等。

严清平等^[9]研究数据表明，蛇床子素对草莓白粉病菌孢子萌发具有强烈抑制作用，60 μg/ml浓度的蛇床子素处理白粉菌24h后即能完全抑制其孢子萌发。迮福惠^[10]等人发现，将蛇床子提取物制成1%蛇床子素水乳剂16.7~25 μg/ml对草莓白粉病的防效达95.15%~98.13%。

依托中国丰富的药用植物资源及应用技术，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，成功开发出天然新型植物源化合物蛇床子素这一创新生物技术，并推广应用到农业白粉病等病害防治领域，为全球有机、绿色农业产业做出了卓越贡献。

三、   蛇床子素最新研究进展

（1）蛇床子素的登记信息

根据中国农药信息网显示，2017年10月，成都新朝阳作物科学股份有限公司（以下简称″新朝阳″）0.4%蛇床子素可溶液剂，获得了中国农业农村部ICAMA注册登记（登记证号：PD20172589），登记对象为草莓白粉病。

图4 产品登记信息

（2）0.4%CE蛇床子素可溶液剂的杀菌机制

经过试验测试分析，蛇床子素对防治白粉病具有显著的效果，是能够强烈抑制白粉孢子萌发，破坏已形成的菌丝体和孢子囊，致使菌丝体破裂丧失侵染能力。同时，对已形成侵染钉的菌丝体具有铲除作用。

图5 白粉病菌丝体光学显微镜镜检数据

施加0.4%CE蛇床子素可溶液剂90h后，白粉病致病菌的孢子囊破裂失活。对已经感染白粉并形成侵染钉的作物叶片，施加0.4%CE蛇床子素可溶液剂后显著观察到白粉侵染钉被铲除。

图6 白粉病侵染钉扫描电子显微镜镜检数据

（3）CE蛇床子素的提取技术研究

新朝阳公司经过多年科研攻关，采用原创的植物源共同萃取技术，产品中活性组分更加丰富，协同增效作用明显，显著增加了蛇床子提取物对病害的活性。且进一步降低了应用成本，有效推动了蛇床子素在农业上的推广应用。

据相关报道，蛇床子素的传统提取方法有回流，超声，超临界，连续动态逆流等方法。相比之下，共同萃取技术（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。解决了蛇床子素萃取组分单一、产品产业化应用效果不佳、应用成本高等问题。

图7 处方共同萃取技术研究

0.4%CE蛇床子素可溶液剂拥有更加丰富的提取物组分，实现多种香豆素类有效成分的最大化提取，降低各种生产能耗的同时，组分间协同增效更显著，与植物亲和力好，杀菌谱广，使用安全性高.

图8  0.4%CE蛇床子素可溶液剂多种主要活性成分

（4）0.4%CE蛇床子素可溶液剂处方技术研究

利用现代农药制剂技术，针对含有多种组分，成分复杂的蛇床子提取物，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。

为了确保多种有效成分的稳定性，筛选了高分子黏附成分，在使用浓度下快速增加药液对靶标包裹，迅速降低药液表面张力，铺展明显优于同类产品，有助于药液铺展和粘附作用，提升药效。通过反复的实验摸索，提高制剂性能，达到了产品外观为均相液体，入水自动分散，纳米级分散；润湿渗透性优良，在稀释300倍后具有显著的润湿和渗透性。多重光散射表明产品稳定性好，均相一致，无任何颗粒杂质、沉淀。

图9  0.4%CE蛇床子素可溶液剂多重光散射光谱图

（5）0.4%CE蛇床子素可溶液剂应用技术研究

天然植物源杀菌剂0.4%CE蛇床子素可溶液剂的成功开发，有助于有效缓解白粉病防治困难、抗性大幅增加的问题。目前，长期依赖单一化学农药，施药次数增多，用药成本增高，导致抗药性十分严重、农残超标。而天然植物源杀菌剂相比于传统防治技术而言，其优点在于天然产物易降解，毒性小，多重成分协同增效，抗药性不易产生，对植物安全。

与此同时，为了解决植物源农药在实际应用中持效期短，速效性不够的问题，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，主要以生物农药为主；在爆发期使用生物农药搭配化学药剂，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。

通过室内预防实验发现，0.4%CE蛇床子素可溶液剂稀释300倍对白粉病的抑制率在80%以上。在发病初期进行预防，0.4%CE蛇床子素能够达到显著的防治效果。

图10 0.4%CE蛇床子素可溶液剂对黄瓜白粉病室内活性结果

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。

大量的田间实验结果表明，0.4%CE蛇床子素可溶液剂与25%乙嘧酚磺酸酯、30%苯甲·醚菌脂等复配后可降低化学农药的使用量10~30%，达到了减量增效的作用。

2021年，中国聊城莘县燕店镇香瓜白粉病发生严重，使用0.4%CE蛇床子素400倍+30%苯甲•醚菌酯1,500倍/25%乙嘧酚磺酸酯600倍表现出明显的减量（减量30%）增效效果，防效达到80%以上，且香瓜白粉病菌丝变黑变干成团症状。

图11 0.4%CE蛇床子素可溶液剂搭配25%乙嘧酚田间生测结果

同年，中国临沂市草莓白粉病发生严重，使用0.4%CE蛇床子素可溶液剂500倍+30%苯甲•醚菌酯1000倍处理后，草莓果实白粉脱落。

图12 0.4%CE蛇床子素可溶液剂搭配30%苯甲•醚菌酯田间生测结果

中国杭州建德市草莓基白粉病爆发，当地使用0.4%CE蛇床子素可溶液剂400倍+25%乙嘧酚750倍防治白粉病，施药2天后，叶面白粉脱落，用药后6天防效为80%，协同增效明显。

图13 0.4%CE蛇床子素可溶液剂搭配25%乙嘧酚田间生测结果

0.4%蛇床子素可溶液剂不仅具有很好的杀菌活性，同时也具有良好的作物安全性，对草莓幼果，叶片，嫩芽及各类瓜果蔬菜安全。

图14 0.4%CE蛇床子素可溶液剂安全性

四、药用植物蛇床的产业化潜力

蛇床作为利用最早的药用植物品种之一，早年多为野生，随着现代药理学的不断发展，更多的药用价值被发掘，人们对蛇床的需求逐年提高。蛇床主产江苏、安徽、山东、湖北、河北等地，此外，广西、四川、陕西、山西、河南、浙江等地也有少量生产，中国大部分地区均有分布。蛇床具有易种易出易管理特点,生长快,不受杂草影响，一年可收两季且种植简单。人工种植解决了市场上蛇床药材的流通不足问题，这为蛇床产业化奠定了坚实的基础。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活性代谢产物成为热门研究方向。可预见在未来，通过大规模生物反应器生产蛇床子素将成为可能，必将进一步推动蛇床子素的深入产业化应用。

五、展望

白粉病的用药历史可追溯到100年前，从以硫磺为代表的有机硫和其它广谱杀菌剂逐渐替换为以三唑酮、腈菌唑、己唑醇、苯醚甲环唑、氟硅唑等三唑类产品。随后，以嘧菌脂、烯肟菌脂、醚菌脂为代表的新化合物种类表现出了更高的效果，逐渐替代了三唑类杀菌剂。随着人们对生物安全和食品安全的重视，研发新型植物源杀菌剂及其应用技术是现阶段绿色农业投入品发展的必然趋势。全球范围内有70%～80%的作物病害由真菌引起，其中白粉病又是发病面积最大，防治难度最高的病害之一，其防控产品市场容量超过10亿美金。

全新天然植物源农药CE蛇床子素的推出，因其具有效果突出、应用成本低、安全性高、无残留、对环境更友好等特点，解决了传统化学药剂抗性增加快、防效降低、农药残留高以及对环境不安全等痛点，为食品安全和农产品质量安全提供坚实的技术保障，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，以促进生物农业的健康发展。

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