由于黄蓝紫菀（Scutellaria luteocaerulea）的抗菌活性，镰刀菌（Fusarium spp.）的膜通透性、硝基氧化应激以及霉菌毒素的产生发生了动态变化

《Journal of Agriculture and Food Research》：Dynamic changes in membrane permeability, nitro-oxidative stress and mycotoxin production of Fusarium spp. due to antifungal activity of Scutellaria luteocaerulea

　　Scutellaria luteocaerulea根部二氯甲烷提取物通过破坏细胞膜、增加活性氧和氮中间体水平抑制镰刀菌生长，减少DON积累，并下调tri5基因表达，有效防治小麦赤霉病。经HPLC分离的F5微分馏物活性最佳，LC-MS鉴定出7种黄酮类化合物

　　本研究聚焦于一种植物提取物对两种重要植物病原菌——镰刀菌属（*Fusarium* spp.）的抑制作用，特别是针对*Fusarium culmorum*和*Fusarium pseudograminearum*。这两种病原菌是导致小麦赤霉病（Fusarium head blight, FHB）的主要病原体，对全球小麦生产造成严重威胁。研究中使用的是从*Scutellaria luteocaerulea*（一种唇形科植物）根部提取的二氯甲烷（DCM）提取物，其对病原菌的抑制作用机制及其在植物保护中的应用潜力成为本研究的重点。通过一系列实验，研究者深入探讨了该提取物对病原菌细胞膜、抗氧化系统以及植物生长的影响，为开发新的、环境友好的植物保护策略提供了科学依据。

*Scutellaria luteocaerulea*是一种广泛分布于东亚、南美、北美和欧洲的植物，其根部富含多种生物活性成分，如黄酮类、酚类、萜类等。这些成分具有广泛的药理活性和生理功能，尤其在抗微生物方面表现出色。在本研究中，提取物的制备过程采用传统方法，首先将植物根部粉碎，然后加入甲醇进行提取，随后通过二氯甲烷进行分离，得到DCM提取物。该提取物在先前研究中已被证实具有显著的抗真菌活性，因此在本研究中进一步分析其作用机制，以期发现更有效的生物防治方法。

在细胞水平上，DCM提取物对*F. culmorum*和*F. pseudograminearum*的抑制作用主要体现在细胞膜损伤和细胞死亡上。实验中使用了荧光染料——碘化丙啶（PI）进行细胞膜渗透性检测，结果显示随着提取物浓度的增加，染色强度也相应增强，表明细胞膜受损。此外，DCM提取物还显著提高了病原菌细胞内的活性氧（ROS）和活性氮（RNS）水平，如过氧化氢（H?O?）、羟基自由基（OH?）和二氧化氮（NO?），这些物质的积累导致了细胞的氧化应激，最终引发细胞凋亡。与此同时，研究者还检测了病原菌的抗氧化酶活性，发现DCM提取物显著降低了过氧化物酶（APX）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的活性，进一步说明了其通过破坏病原菌的抗氧化系统来抑制其生长。

为了进一步提高提取物的抗真菌效果，研究者采用高效液相色谱（HPLC）技术对DCM提取物进行微分馏处理，得到了30个微分馏组分。随后，通过薄层色谱（TLC）对这些微分馏进行分类，最终获得了8个具有代表性的微分馏。其中，F5微分馏表现出最强的抗真菌活性，特别是在*F. culmorum*和*F. pseudograminearum*的体外测试中，其最小抑制浓度（MIC）分别为300和400 μg/mL。这一发现为后续的生物活性成分鉴定提供了方向。

为了确定F5微分馏的具体成分，研究者采用液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）进行分析，发现其中含有七种黄酮类化合物，包括木犀草素（chrysin）、黄芩素（baicalein）、5,6,7-三羟基-8-甲氧基黄酮-7-葡萄糖苷（5,6,7-trihydroxy-8-methoxyflavone-7-glucuronide）、黄芩苷（wogonin）、5,8,2'-三羟基-7-甲氧基黄酮（5,8,2'-trihydroxy-7-methoxyflavone）、rivularin和5,2'-二羟基-6,7,8-三甲氧基黄酮（5,2'-dihydroxy-6,7,8-trimethoxyflavone）。这些化合物在植物防御机制中可能起到关键作用，通过与病原菌细胞壁相互作用，干扰其正常生理功能，从而抑制其生长和致病性。

在植物应用方面，研究者通过种子处理和小麦穗喷洒的方式评估了DCM提取物对小麦赤霉病的防治效果。结果显示，DCM提取物能够显著降低病害严重程度，并减少DON（脱氧雪腐镰刀菌烯醇）的积累。DON是*Fusarium*属真菌产生的一种毒素，对小麦质量和产量具有严重影响。通过检测*tri5*基因的表达水平，研究者进一步确认了DCM提取物对DON生物合成的抑制作用。*tri5*基因是DON合成过程中的关键基因，其表达水平的降低意味着真菌毒素的生成受到抑制，从而减轻了病害对植物的危害。

此外，DCM提取物还对小麦的生长参数产生了积极影响。在*in vivo*实验中，处理过的种子和小麦穗表现出更高的茎长、根长以及茎和根的鲜重和干重。这一现象可能与提取物中某些生物活性成分的植物生长促进作用有关，这些成分可能通过激活植物的信号通路，促进细胞分裂和扩展，从而增强植物的抗病能力。类似的研究也表明，其他植物提取物在促进植物生长和提高产量方面具有潜力，例如*Lawsonia inermis*叶提取物和*Cuscuta reflexa*植物提取物。

从生态和农业角度来看，传统的化学杀菌剂虽然在控制病害方面效果显著，但其对环境的负面影响日益受到关注。相比之下，植物提取物作为一种天然产物，不仅具有较低的生态毒性，还能够通过干扰病原菌的致病机制而非直接杀死病原菌，从而降低抗药性发展的风险。这种“抗致病性”策略为可持续农业提供了一种新的方向，特别是在病原菌对化学药剂产生抗性的情况下，植物提取物的使用显得尤为重要。

本研究的结果表明，*Scutellaria luteocaerulea*的DCM提取物及其微分馏在防治*Fusarium*属病原菌方面具有广阔的应用前景。其作用机制不仅涉及直接的细胞膜破坏和抗氧化系统的抑制，还可能通过影响病原菌的基因表达，进而抑制其毒素合成和致病能力。这些发现为开发基于植物的生物防治产品提供了理论支持，同时也为未来研究植物抗病机制和筛选高效成分奠定了基础。

总之，这项研究不仅揭示了*Scutellaria luteocaerulea*根部提取物对*Fusarium*属病原菌的多重抑制作用，还通过微分馏和成分鉴定，为后续的药物开发和农业应用提供了关键信息。随着对植物资源的进一步挖掘和利用，天然提取物在植物病害防控中的重要性将不断提升，有望成为传统化学杀菌剂的有力替代品。