據(jù)統(tǒng)計(jì),真菌性作物病害造成的全球主要農(nóng)作物平均損失約占總產(chǎn)量的10%~15%,每年直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)千億美元[1]。真菌性病害的種類很多，占全部植物病害的70%～80%以上，自然界中有超過2萬多種真菌能夠侵染各種植物并造成相應(yīng)的病害[2]。如不加以防治，作物真菌病害將對農(nóng)作物產(chǎn)量造成災(zāi)難性的損失，如1847年由疫霉屬真菌P. infestans引起的馬鈴薯晚疫病造成了馬鈴薯的大量減產(chǎn)，最終導(dǎo)致愛爾蘭一百多萬人死于饑餓[3]。真菌性病害分布廣泛，由于其潛伏侵染特性，能夠危害果實(shí)、葉片、根部等作物部位，使農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量降低或直接失去商品價值，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全。

一、  農(nóng)業(yè)白粉病發(fā)生現(xiàn)狀及防治策略

常見蔬菜、水果白粉病病原為瓜白粉菌（Erysiphe cucurbitacearum）和瓜單囊殼白粉菌（Sphaerotheca cucurbitae），均屬子囊菌亞門真菌[4]。一般情況下，病初在葉片上開始產(chǎn)生黃色小點(diǎn)，而后擴(kuò)大發(fā)展成圓形或橢圓形病斑，表面生有白色粉狀霉層。霉斑早期單獨(dú)分散，后聯(lián)合成一個大霉斑，甚至可以覆蓋全葉，嚴(yán)重影響光合作用，使正常新陳代謝受到干擾，造成作物早衰，整體產(chǎn)量受到損失。白粉病能夠浸染瓜類、蔬菜、水果、糧食作物、花卉以及樹木等多種作物，分布廣泛，目前在世界上正式定名的超過650種[5]。白粉病屬于多循環(huán)病害，病害潛育期短，繁殖率高，產(chǎn)生的孢子可借助空氣大范圍傳播，并多次重復(fù)侵染寄主作物，防治困難。

隨著農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，大棚、溫室等人工環(huán)境設(shè)施種植技術(shù)的推廣應(yīng)用，溫暖高濕的集中種植環(huán)境讓白粉病造成的損失進(jìn)一步擴(kuò)大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，白粉病已成為草莓病害防空的主要靶標(biāo)之一，每年因白粉病的發(fā)生導(dǎo)致的減產(chǎn)約10%~20%，爆發(fā)時高達(dá)50%以上甚至絕產(chǎn)。在中國葡萄主產(chǎn)區(qū)之一的新疆，自1956年首次發(fā)現(xiàn)白粉病以來已擴(kuò)展到整個地區(qū)。2009年受氣候條件影響，新疆葡萄白粉病爆發(fā)受害率高達(dá)40%，個別果園毀園絕收。小麥?zhǔn)侨蜃钪匾募Z食作物之一，近年來部分地區(qū)氣候變化，降水增多，溫度升高等原因?qū)е掳追鄄∥：θ找鎳?yán)重，嚴(yán)重時減產(chǎn)幅度可達(dá)到40%以上，嚴(yán)重危害糧食生產(chǎn)安全。

圖1 草莓白粉病、黃瓜白粉病發(fā)病狀態(tài)

目前，對白粉病防治仍以化學(xué)防治為主，多采用三唑類殺菌劑(苯醚甲環(huán)唑、晴菌唑、戊唑醇、氟菌唑等），吡唑醚菌酯，代森錳鋅, 氟啶胺，三唑酮等化學(xué)藥劑單用或混配施用。其中，代森錳鋅、丙森鋅等藥劑主要作為預(yù)防保護(hù)劑施用，無法殺滅侵入葉片的菌絲體。苯醚甲環(huán)唑、氟硅唑、三唑酮、腈菌唑、四氟醚唑等具有內(nèi)吸性殺菌劑會一定程度抑制作物生長，長期使用會降低植物對病原菌的抵抗力。長期施用單一化學(xué)藥劑也讓抗藥性逐年攀升，施藥次數(shù)增加，使用濃度增加成為應(yīng)對高抗性白粉病菌的主要措施。但同時所帶來的負(fù)面影響諸如管理成本上升、作物品質(zhì)下降、殘留增加等問題越發(fā)嚴(yán)重。

因此，研發(fā)新型天然產(chǎn)物防治技術(shù)以及生物防治方法是防治白粉病發(fā)生的主要有效途徑之一。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)，被越來越多的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)病害防治。蛇床子是一種傳統(tǒng)中藥,是傘形科（Apiaceae）植物蛇床（Cnidium monnieri）的干燥成熟果實(shí),主要有效成分為蛇床子素及其它香豆素類化合物。蛇床子具有抗心律失常、抗病毒、抗腫瘤等多種功效,并且廣泛應(yīng)用于白癜風(fēng)、銀屑病等多種皮膚病的治療[6]。

圖2 蛇床子植株及藥材

二、關(guān)于蛇床提取物-蛇床子素的研究應(yīng)用歷史

蛇床子在歷代本草中都有記載，如《本草綱目》和《神農(nóng)本草經(jīng)》。其中《神農(nóng)本草經(jīng)》關(guān)于蛇床子的記載″主婦人陰中腫痛，男子陰痿，濕癢，除痹氣，利關(guān)節(jié)，癲癇惡創(chuàng)″。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)表明，蛇床子素具有解痙、降血壓、抗心律失常、增強(qiáng)免疫功能及廣譜抗菌作用。

早在1984年，中國南京藥物研究所向仁德等人通過柱層析從蛇床提取物種分離純化并鑒定出8個單體化合物，棕櫚酸（palmitic acid）、蛇床子素（osthol）、佛手柑內(nèi)酯（bergapten）、異纈草酸龍腦酯（bornyl isovalarate）、蛇床定（cnidiadin）、異茴芹素（isopimpinellin）等。通過針對發(fā)癬菌的活性測定發(fā)現(xiàn)，蛇床子素?fù)碛凶顝?qiáng)的抑菌活性[7]。

蛇床子素又名歐芹酚甲醚,屬于香豆素類化合物,該類化合物的核心結(jié)構(gòu)由苯環(huán)和吡喃酮環(huán)組成。作為香豆素類化合物的一員,蛇床子素除具有香豆素的核心結(jié)構(gòu)外,還有異戊烯結(jié)構(gòu),其化合物在抗病中起著重要作用[8]。

圖3 蛇床子素 CAS：484-12-8

同時，大量研究報(bào)道顯示，蛇床子素對農(nóng)業(yè)領(lǐng)域同樣具有一定的殺蟲作用和對某些病原菌有很高的抑制作用。主要用于防治人參、黃連、金銀花和菊花等中藥材上白粉病，同時兼防灰霉病和炭疽病等。

嚴(yán)清平等[9]研究數(shù)據(jù)表明，蛇床子素對草莓白粉病菌孢子萌發(fā)具有強(qiáng)烈抑制作用，60 μg/ml濃度的蛇床子素處理白粉菌24h后即能完全抑制其孢子萌發(fā)。迮福惠[10]等人發(fā)現(xiàn)，將蛇床子提取物制成1%蛇床子素水乳劑16.7~25 μg/ml對草莓白粉病的防效達(dá)95.15%~98.13%。

依托中國豐富的藥用植物資源及應(yīng)用技術(shù)，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)，成功開發(fā)出天然新型植物源化合物蛇床子素這一創(chuàng)新生物技術(shù)，并推廣應(yīng)用到農(nóng)業(yè)白粉病等病害防治領(lǐng)域，為全球有機(jī)、綠色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)做出了卓越貢獻(xiàn)。

三、   蛇床子素最新研究進(jìn)展

（1）蛇床子素的登記信息

根據(jù)中國農(nóng)藥信息網(wǎng)顯示，2017年10月，成都新朝陽作物科學(xué)股份有限公司（以下簡稱″新朝陽″）0.4%蛇床子素可溶液劑，獲得了中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部ICAMA注冊登記（登記證號：PD20172589），登記對象為草莓白粉病。

圖4 產(chǎn)品登記信息

（2）0.4%CE蛇床子素可溶液劑的殺菌機(jī)制

經(jīng)過試驗(yàn)測試分析，蛇床子素對防治白粉病具有顯著的效果，是能夠強(qiáng)烈抑制白粉孢子萌發(fā)，破壞已形成的菌絲體和孢子囊，致使菌絲體破裂喪失侵染能力。同時，對已形成侵染釘?shù)木z體具有鏟除作用。

圖5 白粉病菌絲體光學(xué)顯微鏡鏡檢數(shù)據(jù)

施加0.4%CE蛇床子素可溶液劑90h后，白粉病致病菌的孢子囊破裂失活。對已經(jīng)感染白粉并形成侵染釘?shù)淖魑锶~片，施加0.4%CE蛇床子素可溶液劑后顯著觀察到白粉侵染釘被鏟除。

圖6 白粉病侵染釘掃描電子顯微鏡鏡檢數(shù)據(jù)

（3）CE蛇床子素的提取技術(shù)研究

新朝陽公司經(jīng)過多年科研攻關(guān)，采用原創(chuàng)的植物源共同萃取技術(shù)，產(chǎn)品中活性組分更加豐富，協(xié)同增效作用明顯，顯著增加了蛇床子提取物對病害的活性。且進(jìn)一步降低了應(yīng)用成本，有效推動了蛇床子素在農(nóng)業(yè)上的推廣應(yīng)用。

據(jù)相關(guān)報(bào)道，蛇床子素的傳統(tǒng)提取方法有回流，超聲，超臨界，連續(xù)動態(tài)逆流等方法。相比之下，共同萃取技術(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。解決了蛇床子素萃取組分單一、產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用效果不佳、應(yīng)用成本高等問題。

圖7 處方共同萃取技術(shù)研究

0.4%CE蛇床子素可溶液劑擁有更加豐富的提取物組分，實(shí)現(xiàn)多種香豆素類有效成分的最大化提取，降低各種生產(chǎn)能耗的同時，組分間協(xié)同增效更顯著，與植物親和力好，殺菌譜廣，使用安全性高.

圖8  0.4%CE蛇床子素可溶液劑多種主要活性成分

（4）0.4%CE蛇床子素可溶液劑處方技術(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)雜的蛇床子提取物，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。

為了確保多種有效成分的穩(wěn)定性，篩選了高分子黏附成分，在使用濃度下快速增加藥液對靶標(biāo)包裹，迅速降低藥液表面張力，鋪展明顯優(yōu)于同類產(chǎn)品，有助于藥液鋪展和粘附作用，提升藥效。通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)摸索，提高制劑性能，達(dá)到了產(chǎn)品外觀為均相液體，入水自動分散，納米級分散；潤濕滲透性優(yōu)良，在稀釋300倍后具有顯著的潤濕和滲透性。多重光散射表明產(chǎn)品穩(wěn)定性好，均相一致，無任何顆粒雜質(zhì)、沉淀。

圖9  0.4%CE蛇床子素可溶液劑多重光散射光譜圖

（5）0.4%CE蛇床子素可溶液劑應(yīng)用技術(shù)研究

天然植物源殺菌劑0.4%CE蛇床子素可溶液劑的成功開發(fā)，有助于有效緩解白粉病防治困難、抗性大幅增加的問題。目前，長期依賴單一化學(xué)農(nóng)藥，施藥次數(shù)增多，用藥成本增高，導(dǎo)致抗藥性十分嚴(yán)重、農(nóng)殘超標(biāo)。而天然植物源殺菌劑相比于傳統(tǒng)防治技術(shù)而言，其優(yōu)點(diǎn)在于天然產(chǎn)物易降解，毒性小，多重成分協(xié)同增效，抗藥性不易產(chǎn)生，對植物安全。

與此同時，為了解決植物源農(nóng)藥在實(shí)際應(yīng)用中持效期短，速效性不夠的問題，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，主要以生物農(nóng)藥為主；在爆發(fā)期使用生物農(nóng)藥搭配化學(xué)藥劑，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。

通過室內(nèi)預(yù)防實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，0.4%CE蛇床子素可溶液劑稀釋300倍對白粉病的抑制率在80%以上。在發(fā)病初期進(jìn)行預(yù)防，0.4%CE蛇床子素能夠達(dá)到顯著的防治效果。

圖10 0.4%CE蛇床子素可溶液劑對黃瓜白粉病室內(nèi)活性結(jié)果

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。

大量的田間實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，0.4%CE蛇床子素可溶液劑與25%乙嘧酚磺酸酯、30%苯甲·醚菌脂等復(fù)配后可降低化學(xué)農(nóng)藥的使用量10~30%，達(dá)到了減量增效的作用。

2021年，中國聊城莘縣燕店鎮(zhèn)香瓜白粉病發(fā)生嚴(yán)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倍表現(xiàn)出明顯的減量（減量30%）增效效果，防效達(dá)到80%以上，且香瓜白粉病菌絲變黑變干成團(tuán)癥狀。

圖11 0.4%CE蛇床子素可溶液劑搭配25%乙嘧酚田間生測結(jié)果

同年，中國臨沂市草莓白粉病發(fā)生嚴(yán)重，使用0.4%CE蛇床子素可溶液劑500倍+30%苯甲?醚菌酯1000倍處理后，草莓果實(shí)白粉脫落。

圖12 0.4%CE蛇床子素可溶液劑搭配30%苯甲?醚菌酯田間生測結(jié)果

中國杭州建德市草莓基白粉病爆發(fā)，當(dāng)?shù)厥褂?.4%CE蛇床子素可溶液劑400倍+25%乙嘧酚750倍防治白粉病，施藥2天后，葉面白粉脫落，用藥后6天防效為80%，協(xié)同增效明顯。

圖13 0.4%CE蛇床子素可溶液劑搭配25%乙嘧酚田間生測結(jié)果

0.4%蛇床子素可溶液劑不僅具有很好的殺菌活性，同時也具有良好的作物安全性，對草莓幼果，葉片，嫩芽及各類瓜果蔬菜安全。

圖14 0.4%CE蛇床子素可溶液劑安全性

四、藥用植物蛇床的產(chǎn)業(yè)化潛力

蛇床作為利用最早的藥用植物品種之一，早年多為野生，隨著現(xiàn)代藥理學(xué)的不斷發(fā)展，更多的藥用價值被發(fā)掘，人們對蛇床的需求逐年提高。蛇床主產(chǎn)江蘇、安徽、山東、湖北、河北等地，此外，廣西、四川、陜西、山西、河南、浙江等地也有少量生產(chǎn)，中國大部分地區(qū)均有分布。蛇床具有易種易出易管理特點(diǎn),生長快,不受雜草影響，一年可收兩季且種植簡單。人工種植解決了市場上蛇床藥材的流通不足問題，這為蛇床產(chǎn)業(yè)化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。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)合成植物活性代謝產(chǎn)物成為熱門研究方向。可預(yù)見在未來，通過大規(guī)模生物反應(yīng)器生產(chǎn)蛇床子素將成為可能，必將進(jìn)一步推動蛇床子素的深入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

五、展望

白粉病的用藥歷史可追溯到100年前，從以硫磺為代表的有機(jī)硫和其它廣譜殺菌劑逐漸替換為以三唑酮、腈菌唑、己唑醇、苯醚甲環(huán)唑、氟硅唑等三唑類產(chǎn)品。隨后，以嘧菌脂、烯肟菌脂、醚菌脂為代表的新化合物種類表現(xiàn)出了更高的效果，逐漸替代了三唑類殺菌劑。隨著人們對生物安全和食品安全的重視，研發(fā)新型植物源殺菌劑及其應(yīng)用技術(shù)是現(xiàn)階段綠色農(nóng)業(yè)投入品發(fā)展的必然趨勢。全球范圍內(nèi)有70%～80%的作物病害由真菌引起，其中白粉病又是發(fā)病面積最大，防治難度最高的病害之一，其防控產(chǎn)品市場容量超過10億美金。

全新天然植物源農(nóng)藥CE蛇床子素的推出，因其具有效果突出、應(yīng)用成本低、安全性高、無殘留、對環(huán)境更友好等特點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)化學(xué)藥劑抗性增加快、防效降低、農(nóng)藥殘留高以及對環(huán)境不安全等痛點(diǎn)，為食品安全和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)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)生物農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展。

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