Rorippa Islandica (Oeder ex Murr.) 和 Carrichtera annua (L.) 的抗菌活性、麦角甾醇含量及植物化学成分分析

《Scientific Reports》：Antimicrobial activity, ergosterol content and phytochemical screening of Rorippa Islandica (Oeder ex Murr.) and Carrichtera annua (L.)

乙醇提取物及分级提取物对十字花科植物R. islandica和C. annua的抗真菌活性研究。GC-MS和HPLC分析显示，两种植物富含硫化合物、酚酸及脂肪酸，其中R. islandica以13-Docosenamide为主，C. annua以2-Hydroxy-1-(hydroxymethyl) ethyl stearate为主。乙醇提取物显著抑制多种病原真菌（MIC=1.97-7.8 μg/mL），通过降低ergosterol含量（最高减少49.93%）破坏细胞膜完整性，并借助AFM证实细胞形态改变。

　　本研究旨在探索非污染性药用植物作为替代化学杀菌剂的可能性。选取了两种属于十字花科（Brassicaceae）的药用植物——岛芥（Rorippa islandica）和年生芥（Carrichtera annua），这些植物采自埃及西北部沿海地区（马萨特鲁赫，Marsa Matrouh）。研究采用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）和高效液相色谱技术（HPLC）对这两种植物的乙醇粗提物进行化学成分分析，并评估其对五种植物病原真菌的体外抗真菌活性。研究结果表明，这些植物提取物在抑制真菌生长方面表现出良好的效果，可能成为环保型杀菌剂的候选物质。

在化学成分分析方面，GC-MS分析显示，岛芥的乙醇提取物中包含了50种化合物，其中主要成分是13-三十烷酰胺（20.54%），而年生芥的乙醇提取物中则以2-羟基-1-(羟甲基)乙基硬脂酸（9.74%）为主。此外，HPLC分析显示，两种植物中均含有丰富的酚类化合物，其中以没食子酸（gallic acid）为主导成分，其在岛芥中的含量为3417.72 μg/g，而在年生芥中则为3733.98 μg/g。这表明这两种植物富含具有潜在生物活性的次生代谢产物，可能在控制植物病原真菌方面发挥重要作用。

研究进一步评估了这些提取物的抗真菌活性，采用琼脂扩散法和微量稀释法检测其对不同真菌的抑制效果。结果显示，岛芥的70%乙醇连续提取物在10 mg/ml浓度下对疮痂病菌（Colletotrichum gloeosporioides）表现出最强的抑制效果，其抑制区直径为29 ± 0.3 mm，最低抑菌浓度（MIC）为7.8 μg/ml，最低杀菌浓度（MFC）为15.62 μg/ml。相比之下，年生芥的总提取物对叶斑病菌（Curvularia lunata）的抑制效果最为显著，其抑制区直径达到35 ± 0.1 mm，MIC为1.97 μg/ml，MFC为3.9 μg/ml。这说明年生芥的总提取物在抑制特定真菌方面具有更高的效率，可能因其含有更丰富的活性成分。

进一步的实验表明，这些植物提取物能够显著降低真菌细胞膜中的麦角甾醇（ergosterol）含量。在对几种真菌的处理中，年生芥提取物在降低麦角甾醇方面表现出最强的效果，其中对叶斑病菌（Curvularia lunata）和疮痂病菌（Colletotrichum gloeosporioides）的麦角甾醇含量分别减少了49.93%和47.7%。而岛芥提取物则对葡萄孢霉（Penicillium glabrum）和疮痂病菌的麦角甾醇含量分别降低了47.2%和42.58%。麦角甾醇是真菌细胞膜的重要组成成分，其含量的减少可能导致细胞膜结构的破坏，从而影响真菌的生长和存活。

为了更深入地理解这些植物提取物对真菌细胞结构的影响，研究还使用了原子力显微镜（AFM）对真菌细胞形态的变化进行了观察。AFM能够以纳米级的分辨率对细胞表面进行三维成像，从而提供细胞结构的详细信息。研究结果显示，两种植物的总乙醇提取物和最佳的连续乙醇提取物（96%和70%）对多种真菌的细胞表面结构产生了显著影响。在未处理的真菌中，细胞表面的Z轴高度（代表细胞表面的立体高度）分别为79、88、91、83和94 nm。而在处理后，这些数值明显降低，说明真菌细胞在提取物作用下发生了形态上的变化。对于某些真菌，如葡萄孢霉，其表面粗糙度在处理后显著增加，这可能是由于细胞壁受损或细胞膜渗透性改变所导致。

从机制上看，植物提取物的抗真菌作用可能与多种因素有关。一方面，某些成分如脂肪酸和脂肪酸酯能够破坏真菌的细胞膜，导致细胞内容物的泄漏。另一方面，酚类化合物如没食子酸和儿茶素能够干扰真菌的细胞周期，抑制其生长并减少生物膜的形成。此外，研究还发现，某些提取物可能通过降低麦角甾醇含量，进一步削弱真菌细胞膜的完整性，从而影响其生存能力。

值得注意的是，虽然这两种植物的提取物对真菌具有一定的抑制作用，但它们对不同种类的真菌表现出不同的效果。例如，岛芥的提取物对疮痂病菌（Colletotrichum gloeosporioides）的抑制效果最强，而年生芥的提取物则对叶斑病菌（Curvularia lunata）具有更高的活性。这种差异可能与两种植物的化学成分不同有关，进一步的研究需要对这些成分进行分离和鉴定，以明确其具体作用机制。

在实际应用方面，植物提取物作为生物农药具有显著的优势。与传统的化学杀菌剂相比，它们对环境和人体的危害较小，且不易导致真菌产生耐药性。因此，研究这些植物提取物的抗真菌活性不仅有助于开发新型、安全的生物农药，还可能为可持续农业提供支持。此外，植物提取物中的多种活性成分，如没食子酸、儿茶素、黄酮类化合物等，具有广泛的应用前景，可能在食品保鲜、植物病害防治以及医药领域发挥重要作用。

尽管植物提取物显示出良好的抗真菌潜力，但其实际应用仍面临一些挑战。例如，提取物的活性成分含量和稳定性可能受到植物种类、生长环境、提取方法等因素的影响。此外，植物提取物的生物活性可能因提取条件的不同而有所变化，因此需要进一步优化提取工艺，以提高其提取效率和稳定性。同时，提取物的毒性评估和安全性测试也是其商业化应用的重要前提。

在农业可持续发展的背景下，植物提取物作为一种天然、环保的杀菌剂，正在受到越来越多的关注。全球范围内，许多国家和研究机构正在积极探索利用植物提取物进行病害防治的方法。通过进一步的研究，可以更全面地了解这些植物提取物的化学组成和作用机制，为开发高效、安全的生物农药提供理论依据和技术支持。此外，结合现代分析技术，如GC-MS和HPLC，可以更精确地识别和定量提取物中的活性成分，从而推动其在农业和医药领域的应用。

总体而言，这项研究为开发非污染性的植物源杀菌剂提供了重要的实验依据。通过分析岛芥和年生芥的提取物，不仅揭示了其丰富的化学成分，还验证了其对多种真菌的有效抑制作用。这些发现表明，植物提取物可能成为传统化学杀菌剂的有效替代品，有助于减少环境污染和人类健康风险。未来的研究应进一步探索这些提取物的分子机制，以期开发出更加高效和有针对性的生物农药产品。