香樟木质部提取物对木材腐朽菌的抑菌防腐机制研究

The wood of Cinnamomum camphora has good decay resistance performance. More and more studies have shown that the extractives of C. camphora has antibacterial, anti-inflammatory, desinsectization and other effects. But at present, there is no report on the antifungal mechanism of C. camphora extractives against wood-rotting fungi. The results of our previous studies on the C. camphora xylem showed that had significant antifungal effects of Coriolus versicolor (white rot fungi) and Gloeophyllum trabeum (brown rot fungi), respectively. Therefore, we will study the antifungal mechanism and wood preservatives of C. camphora xylem extractives from two aspects: firstly, we will illuminate the physiological and biochemical mechanisms of C. camphora xylem extractives against wood-rotting fungi from the aspects of cell membrane permeability, respiratory metabolism and cellulase activity; Secondly, we will reveal the antifungal mechanism of the secondary metabolites of C. camphora xylem extractives through two-dimensional electrophoresis and mass spectrometry. This study has great significance for comprehensively understanding of the C. camphora xylem extractives’ antifungal mechanism and application in the research and development of wood preservatives.

香樟木材被公认具有很强的耐腐性能，越来越多的研究显示，香樟不同部位提取物具有抑菌、抗炎和驱虫等多种功效，但是目前关于香樟提取物对木材腐朽菌的抑制作用机制还未见报道。我们前期的耐腐和毒力试验研究结果显示，香樟木质部三氯甲烷提取物与甲醇提取物分别对彩绒革盖菌（白腐菌）和密粘褶菌（褐腐菌）的抑制效果明显。为此，本课题针对香樟木质部提取物在木材防腐中的作用机制展开深入研究，一是从细胞膜渗透、呼吸代谢、纤维素酶活性方面阐明香樟木质部提取物对木材腐朽菌的生理生化机制；二是通过蛋白质双向电泳及质谱技术相结合，解析提取物对木材腐朽菌的相关蛋白质表达以及信号通路的影响，从分子水平揭示香樟木材次生代谢产物抑制木材腐朽菌的机制。本研究对全面认识香樟提取物的抑菌防腐机制及其今后用于木材防腐剂的研制与开发具有重要意义。

目前国内外对植物源提取物用于木材防腐的研究深度还不够。因此本研究选取被证实具有强耐腐能力的香樟木材为研究对象，深入展开了香樟木质部提取物对木材防腐作用的评价及其抑菌机制的研究。首先是明确了4种不同溶剂提取物的化学成分及其相对含量存在差异，樟脑、肉豆蔻醛、α-松油醇等是其提取物中的主要物质。香樟木质部乙酸乙酯提取物对木腐腐朽菌的抑制顺序为密粘褶菌>绵腐卧孔菌>彩绒革盖菌>变色栓菌。接着研究又从细胞膜渗透、呼吸代谢、纤维素酶活性方面阐明了香樟木质部提取物对木材腐朽菌的生理生化机制，发现香樟木质部甲醇与三氯甲烷提取物均对密粘褶菌和彩绒革盖菌菌丝的氧呼吸作用有抑制效果。香樟木质部乙酸乙酯提取物会抑制褐腐菌的纤维素酶活性，导致电导率提高和蛋白渗透量增大。通过对香樟木质部甲醇提取物浸渍马尾松边材褐腐后的热解特性及其动力学研究，发现当热解温度升高到620℃时，各试样失重率从小到大依次为：升温速率30℃/min处理样＜15℃/min处理样＜5℃/min处理样＜30℃/min素样＜15℃/min素样＜5℃/min素样，升温速率越大则试样的失重量越小。各试样的热解在低温区（260℃~395℃）和高温区（395℃~620℃）分别满足一级和二级反应动力学方程。各试样的热解特性及其动力学参数与升温速率以及各试样中的纤维素含量比例有关。最后采用基质辅助激光解析串联飞行时间质谱仪对差异蛋白质点进行分析与鉴定，经检索确定了表达变化明显的差异蛋白质点28个，对鉴定出的15个蛋白质点分析发现8个蛋白点上调表达，7个蛋白点为下调表达。这些蛋白质参与了彩绒革盖菌的细胞内蛋白质生物合成以及tRNA转位过程，对其新陈代谢、DNA复制、转录、翻译、细胞周期进程、信号传导、细胞凋亡和胞外分泌等过程有作用，揭示了香樟木质部提取物对木材腐朽菌不同细胞因子调控信号通路的影响。本研究不仅实现了对木材的低毒保护，还为防腐工业的清洁生产奠定理论和技术基础，同时为推动木材保护科学与技术开辟了一个新的研究方向。