鉀、鈣、硼、硅對(duì)茄子抗黃萎病效果的影響

周寶利 謝玉宏 陳志霞 杜 亮 葉雪凌

（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，遼寧 沈陽 110866）

茄子黃萎病是由大麗輪枝菌（Verticillium dahliae）引起的一種頑固的土傳病害。隨著蔬菜專業(yè)化生產(chǎn)和設(shè)施栽培的發(fā)展，茄子連作栽培越來越普遍，致使茄子黃萎病逐年加重，輕者減產(chǎn)30%～40%，重者絕收。目前，生產(chǎn)上用來防治茄子黃萎病的抗病品種尚不具備理想的抗病性，只是耐或感病程度的差異。用于防治黃萎病的化學(xué)藥劑也不十分理想，且大量用藥會(huì)造成環(huán)境污染和蔬菜體內(nèi)殘留，影響生態(tài)環(huán)境和人類健康。近年來，許多研究表明，很多化學(xué)物質(zhì)對(duì)植物抗性具有誘導(dǎo)作用（廖春燕 等，2003；郭海淵和云興福，2005；侯琿 等，2006；蔡洪生 等，2007；姚秋菊 等，2008，2009）。有研究表明，過氧乙酸、氟樂靈、草酸鉀和水楊酸浸種處理對(duì)茄子黃萎病誘導(dǎo)抗性的防效較高（唐保宏，2003）；井岡霉素A、核黃素、VK3、水楊酸、硫酸銅處理茄子后對(duì)黃萎病的抗性均有不同程度的提高（王慶芳，2008）。但關(guān)于礦質(zhì)元素誘導(dǎo)茄子黃萎病抗性的研究較少。礦質(zhì)元素是植物正常生長(zhǎng)發(fā)育所必需的。一方面，礦質(zhì)元素可作為植物組織的構(gòu)成成分或直接參與新陳代謝；另一方面，礦質(zhì)元素還可改變植物的生長(zhǎng)方式、形態(tài)和解剖學(xué)特性，改變生物化學(xué)特性來增強(qiáng)或減弱植物對(duì)病蟲害的抵抗力，影響植物的生長(zhǎng)。鑒于此，本試驗(yàn)以茄子黃萎病為研究對(duì)象，采用田間施用鉀（K）、鈣（Ca）、硼（B）、硅（Si）的方法，探討 4種元素對(duì)接種茄子黃萎病菌后茄子幼苗的發(fā)病率、植株生長(zhǎng)狀況及防御酶活性的影響，從而篩選出最佳處理組合，為生產(chǎn)上防治茄子黃萎病提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試茄子品種為西安綠茄，由沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院提供。試驗(yàn)中 4種礦質(zhì)元素分別以硫酸鉀（K2SO4）、硝酸鈣〔Ca（NO3）2〕、硼酸（H3BO3）、硅酸鈉（Na2SiO3）形式施用，均為化學(xué)分析純，采購于沈陽國藥集團(tuán)化學(xué)試劑沈陽有限公司。試驗(yàn)中黃萎病病原菌大麗輪枝菌來源于茄子連作病圃中的發(fā)病植株，分離純化后經(jīng)沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院真菌室鑒定，備用。

1.2 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)中將4種物質(zhì)分別設(shè)計(jì)成5個(gè)不同濃度處理，即：K2SO4120、160、200、240、280mg·L-15種濃度梯度的水溶液（簡(jiǎn)稱K處理）；Ca（NO3）280、100、120、140、180mg·L-15種濃度梯度的水溶液（簡(jiǎn)稱Ca處理）；H3BO330、40、50、60、70mg·L-15種濃度梯度的水溶液（簡(jiǎn)稱B處理）；Na2SiO350、100、200、400、800mg·L-15種濃度梯度的水溶液（簡(jiǎn)稱Si處理）；以清水作對(duì)照。

試驗(yàn)于2009年3～6月在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)蔬菜基地10號(hào)溫室內(nèi)進(jìn)行，常規(guī)育苗，選取子葉展平、生長(zhǎng)勢(shì)一致的茄子幼苗移栽于盛有珍珠巖、草炭與蛭石（3 V∶2 V∶1 V）基質(zhì)的育苗缽（11 cm×12 cm）中，每缽1株。待幼苗長(zhǎng)至兩片真葉展平時(shí)，選取健康、長(zhǎng)勢(shì)一致的茄子幼苗施用K、Ca、B、Si溶液，每個(gè)處理在植株根際約10cm范圍內(nèi)均勻施100mL，每5 d施1次，連續(xù)3次。每處理20株，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。

1.3 田間病情與生長(zhǎng)指標(biāo)調(diào)查

施用元素處理后，采用灌根法接種黃萎病菌。黃萎病菌孢子懸浮液濃度為2×107cfu·mL-1，每株接種10mL。接種后第14天開始發(fā)病，第20天調(diào)查田間發(fā)病情況，計(jì)算發(fā)病率和病情指數(shù)。黃萎病病情分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：0級(jí)，無病株；1級(jí)，全株黃化萎蔫葉片少于1/4；2級(jí)，全株黃化萎蔫葉片占1/4～2/4；3級(jí)，全株黃化萎蔫葉片占2/4～3/4；4級(jí)，全株黃化萎蔫葉片達(dá)到 3/4以上至全部萎蔫枯死。

同時(shí)取樣調(diào)查茄子幼苗的株高、莖粗、根長(zhǎng)、全株鮮質(zhì)量。每處理取樣5株，3次重復(fù)。

1.4 根系活力及防御酶活性的測(cè)定

接菌后第 20天取根系和葉片進(jìn)行根系活力及防御酶活性的測(cè)定，每處理取樣 5株。根系活力采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法測(cè)定；過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定；多酚氧化酶（PPO）活性采用鄰苯二酚法進(jìn)行測(cè)定；苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性采用 L-苯丙氨酸的硼酸緩沖液反應(yīng)測(cè)定（郝建軍和劉延吉，2001）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度K、Ca、B、Si對(duì)茄子黃萎病發(fā)病率和病情指數(shù)的影響

由表1可知，施加不同濃度K、Ca、B、Si能顯著降低茄子黃萎病的發(fā)病率和病情指數(shù)。各元素最佳濃度為 K 240mg·L-1、Ca 160mg·L-1、B 50mg·L-1、Si 400mg·L-1，發(fā)病率分別為23.33 %、33.34 %、21.67 %、31.67 %。綜合4種元素比較，最好的處理為B 50mg·L-1，其發(fā)病率比對(duì)照低46.66個(gè)百分點(diǎn)。

表1 不同濃度K、Ca、B、Si對(duì)茄子黃萎病發(fā)病率、病情指數(shù)的影響

2.2 不同濃度K、Ca、B、Si對(duì)茄子幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響

從表2可以看出，施加不同濃度K、Ca、B、Si各處理均促進(jìn)了幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育。隨著濃度的升高，促進(jìn)作用呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。K 240mg·L-1、Ca 160mg·L-1、B 50mg·L-1、Si 400mg·L-14個(gè)處理組合對(duì)茄子幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的促進(jìn)作用最佳。雖然各元素主要影響的生長(zhǎng)指標(biāo)不同，但綜合比較，B 50mg·L-1處理最好，其生長(zhǎng)指標(biāo)較對(duì)照顯著提高。

2.3 不同濃度K、Ca、B、Si對(duì)茄子幼苗根系活力及防御酶活性的影響

如表3所示，施加不同濃度的K、Ca、B、Si促進(jìn)了根系活力及 PAL、POD、PPO的活性，隨著濃度的增加，促進(jìn)作用表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(shì)。其中，活性增加最顯著的濃度處理為K 240mg·L-1、Ca 160mg·L-1、B 50mg·L-1、Si 400mg·L-1。4個(gè)最佳處理的根系活力顯著高于對(duì)照，分別提高118 %、156 %、286 %、130%；PAL活性分別比對(duì)照提高80%、103 %、87 %、92 %；POD活性分別比對(duì)照提高18 %、20%、20%、23 %；PPO活性分別比對(duì)照提高77 %、65 %、80%、73 %。結(jié)合根系活力綜合比較，最好的處理為B 50mg·L-1。

表2 不同濃度K、Ca、B、Si對(duì)茄子幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響

表3 不同濃度K、Ca、B、Si對(duì)茄子幼苗根系活力及防御酶活性的影響

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，施用不同濃度4種元素處理均降低了茄子黃萎病的發(fā)病率和病情指數(shù)，提高了抗病性。在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，低濃度的 K、Ca、B、Si促進(jìn)了茄子幼苗生長(zhǎng)發(fā)育，提高防御酶（POD、PPO、PAL）活性，當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí)促進(jìn)作用最強(qiáng)，而后隨著濃度增大，促進(jìn)作用減弱。這種趨勢(shì)與田間抗病性調(diào)查結(jié)果一致。

鈣可從維持生物膜的穩(wěn)定性、加強(qiáng)細(xì)胞間的粘結(jié)作用、有效抑制多聚半乳糖醛酸酶的活性、提高植物體內(nèi)多種酶活性等方面影響植物病害的發(fā)生，高鈣濃度處理植物體，有利于植物清除逆境脅迫下增加的有害自由基，防止膜脂過氧化（Tobias et al.，1993；Wisniewski et al.，1995；馮東昕和李寶棟，1998；關(guān)軍鋒 等，2002；蒲熙和溫圣賢，2007）。迄今研究表明，有30多種不同作物病害與鈣關(guān)系密切（伍燁，2008）。本試驗(yàn)結(jié)果表明，鈣可降低茄子黃萎病的發(fā)病率，并伴隨防御酶活性的升高。這與前人的研究結(jié)果（鈣可提高植物的抗性）相一致（Peng et al.，1999）。鉀可調(diào)節(jié)滲透壓，協(xié)調(diào)運(yùn)輸及控制氣孔的開關(guān)，增厚細(xì)胞壁，提高光合作用，刺激產(chǎn)生木質(zhì)素、纖維素等（劉曉燕 等，2006）。本試驗(yàn)結(jié)果表明，施鉀有效控制了黃萎病的發(fā)生。這與楊紹聰?shù)龋?009）的研究結(jié)果相一致。

硼能夠促進(jìn)植物體內(nèi)碳水化合物的運(yùn)輸和代謝，參與半纖維及有關(guān)細(xì)胞壁物質(zhì)的合成，促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)和細(xì)胞分裂，促進(jìn)生殖器官的建成和發(fā)育，以及調(diào)節(jié)酚的代謝和木質(zhì)化作用（牛義和張盛林，2003），在木質(zhì)素形成和木質(zhì)部導(dǎo)管分化過程中，硼對(duì)羥基化酶和酚類化合物酶的活性起控制作用（劉術(shù)新，2009）。迄今研究表明，硼對(duì)不同作物、不同真菌引起病害的抗病效果不同（Raese，1991；Gupta et al.，1995）。本試驗(yàn)結(jié)果表明，硼能提高茄子防御酶活性，提高茄子對(duì)黃萎病的抗性。這與Raese（1991）的報(bào)道相反，與Gupta和Singh（1995）的研究結(jié)果一致。

硅的特性及其在植物中的作用方式仍不明確，硅在增強(qiáng)植物抗病性中的作用機(jī)理還有爭(zhēng)議。目前，關(guān)于硅抗病的作用機(jī)理有兩種觀點(diǎn)：一種是硅沉積假說，認(rèn)為硅沉積在乳突體、表皮層或受真菌侵染部位、傷口處。硅增加了植物細(xì)胞壁的機(jī)械強(qiáng)度，起著天然的“機(jī)械或物理屏障”作用（Bowen et al.，1992；Samuels et al.，1993）；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，在寄主—病原菌的相互作用中，硅起代謝調(diào)節(jié)作用，誘發(fā)植物產(chǎn)生對(duì)病原菌的一系列抗性反應(yīng)，而且認(rèn)為硅的作用是一種系統(tǒng)性作用，可在植物不同器官中增強(qiáng)其抗病性（Bowen et al.，1992；楊艷芳 等，2003）。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，施硅后茄子對(duì)黃萎病的抗病性與POD、PAL、PPO 3種防御性酶活性呈正相關(guān)。硅可能間接參與了植株的代謝，影響了防御酶的活性，誘導(dǎo)植株產(chǎn)生抗病性，為第2種觀點(diǎn)提供了依據(jù)。而且，本試驗(yàn)與孫萬春等（2009）對(duì)硅與水稻稻瘟病的研究結(jié)果一致。

綜上所述，施加鉀、鈣、硼、硅能顯著降低茄子黃萎病的病情指數(shù)和發(fā)病率，具有顯著的抗病效果。4種元素均能提高防御性酶的活性，直接或間接地參與了植株體內(nèi)與防衛(wèi)反應(yīng)有關(guān)的代謝過程，起著積極的生理生化抗病作用。礦質(zhì)元素的抗病機(jī)制復(fù)雜，尚需要進(jìn)一步從生理和分子水平上進(jìn)行研究。

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