亮叶巴戟根部提取物通过抑制可可毛色二孢菌防治采后病害的活性及机制研究

《Scientific Reports》：Antifungal activities of Morinda lucida root extracts against Lasiodiplodia theobromae for post harvest disease management

本研究针对采后病原真菌可可毛色二孢菌(Lasiodiplodia theobromae)造成的严重经济损失，系统评估了亮叶巴戟(Morinda lucida)根部不同溶剂提取物的抗真菌活性。结果表明乙醇提取物抑制效果最佳(81.6%)，分子对接和DFT计算揭示了植物化学成分与靶点蛋白(PDB:7V6D)的相互作用机制，为开发天然杀菌剂替代品提供了理论依据。

　　

在热带水果的采后流通过程中，一种名为可可毛色二孢菌(Lasiodiplodia theobromae)的病原真菌正悄然造成巨大的经济损失。这种真菌能够侵染木瓜、柑橘、芒果等多种经济作物，通过伤口和自然孔口入侵果实组织，导致水渍状病斑扩展融合，最终使果实软腐变质。传统上，人们依赖化学杀菌剂来控制这种病害，但随之而来的真菌耐药性、农药残留以及对环境和人体健康的潜在风险，促使科研人员将目光转向天然植物资源，寻找更安全、可持续的替代方案。

在这项发表于《Scientific Reports》的研究中，来自尼日利亚鲍文大学和联邦理工大学的David O. Adekunle及其团队将研究焦点投向了一种传统药用植物——亮叶巴戟(Morinda lucida)。这种在尼日利亚西南部被称为"oruwo"的植物，在民间医学中早有广泛应用，其根部提取物已被报道具有抗菌和抗真菌活性。研究人员假设，亮叶巴戟根部可能含有能够有效抑制可可毛色二孢菌生长的活性成分，从而为采后病害管理提供一种天然解决方案。

为验证这一假设，研究团队开展了一项结合实验生物学和计算化学的综合性研究。他们首先从尼日利亚奥孙州伊沃地区采集亮叶巴戟根部样本，经鉴定后制备成粉末，并分别用乙醇、氯仿和正己烷三种溶剂进行提取。同时，团队从当地屠宰场土壤中分离出可可毛色二孢菌菌株，通过形态学观察和分子测序(ITS区域)进行鉴定，序列已存入GenBank(登录号OP819302)。

抗真菌活性评估采用改良的琼脂培养基法，研究人员将不同浓度的植物提取物加入PDA培养基中，观察提取物对真菌菌丝生长的抑制效果。计算生物学方面，团队利用分子对接技术研究亮叶巴戟中已鉴定的71种植物化学成分与可可毛色二孢菌脂肪酶靶点(PDB ID:7V6D)的相互作用，并通过密度泛函理论(DFT)计算分析活性化合物的分子描述符，如前沿分子轨道能级(HOMO/LUMO)、能隙、偶极矩等理化参数。

结果与讨论

抗真菌活性分析

研究发现，亮叶巴戟根部三种溶剂提取物均表现出显著抗真菌活性，且呈现浓度和时间依赖性。培养第3天，所有提取物抑制率均为25.67%，表明初期抗真菌效果相当。到第5天，差异开始显现：乙醇提取物抑制率最高(85%)，氯仿和正己烷提取物分别为80.37%和79.43%。第7天时，乙醇提取物仍保持最高抑制率(81.67%)，氯仿和正己烷提取物分别为75.86%和75.82%。

这种差异可能与溶剂极性有关。乙醇作为中等极性溶剂，能够更有效地提取亮叶巴戟根部中的多种极性及中等极性抗真菌成分，如生物碱、黄酮类和单宁等已报道的活性物质。而正己烷作为非极性溶剂，提取效率相对较低，可能与其主要提取非极性成分有关。高浓度提取物普遍表现出更强抑制效果，符合生物学中常见的剂量效应关系。

分子对接研究

分子对接结果显示，71种植物化学成分中有37种与靶点蛋白(7V6D)的结合亲和力高于参考化合物NAG。这些化合物通过与活性位点中的关键氨基酸残基(如VAL 255、GLY 391、ASN 228、SER 256等)形成氢键、π-氢键等相互作用，稳定地与靶点蛋白结合。结合能范围在-4.5444至-5.9506 kcal/mol之间，其中L16表现出最高结合亲和力(-5.9506 kcal/mol)。这些分子层面的相互作用机制为解释提取物的抗真菌活性提供了结构基础。

密度泛函理论分析

DFT计算揭示了活性化合物的电子结构和反应性特征。最高占据分子轨道能量(E_HOMO)范围在-5.23至-7.66 eV之间，最低未占分子轨道能量(E_LUMO)在-3.01至0.99 eV之间。能隙(△E)是反映分子反应性的关键参数，L42的能隙最小(3.08 eV)，预示其具有较高反应活性，可能更容易与生物靶点发生相互作用。偶极矩范围在0.12-6.55 Debye之间，溶剂化能均为负值，表明这些化合物在水性环境中具有良好溶解性，有利于其在生物体内的传输和作用。

研究结论与意义

本研究通过体外实验和计算模拟相结合的方法，系统评估了亮叶巴戟根部提取物对可可毛色二孢菌的抗真菌活性。结果表明，乙醇提取物表现出最强的抑制效果，其活性成分能够与真菌脂肪酶靶点稳定结合，从而干扰真菌的正常生理功能。这些发现为开发基于亮叶巴戟的天然抗真菌剂提供了科学依据，对减少化学杀菌剂使用、促进可持续农业发展具有重要意义。

研究还发现，不同溶剂提取物的活性差异可能与其中所含植物化学成分的极性和提取效率有关。计算化学分析不仅验证了实验结果的可靠性，还从分子层面揭示了活性成分与靶点蛋白的相互作用机制，为后续活性成分的分离纯化和结构优化提供了理论指导。

未来研究应聚焦于亮叶巴戟中特定抗真菌成分的分离鉴定、作用机制深入解析以及田间应用效果评估。这种植物源抗真菌剂的开发应用，将有助于降低农业生产对化学药剂的依赖，减少环境污染和食品安全风险，同时为采后病害管理提供更加环保、可持续的解决方案。随着人们对食品安全和环境保护意识的提高，基于天然植物的病害管理策略将在未来农业中扮演越来越重要的角色。