農(nóng)藥的植物健康作用及機(jī)理研究

李曉月+齊軍山+張悅麗+張博+李長(zhǎng)松

摘要：植物健康作用是近幾年在農(nóng)藥行業(yè)提出的一個(gè)新概念，也是農(nóng)藥除了防治有害生物以外的一個(gè)新功能。本文對(duì)具有植物健康作用的農(nóng)藥種類及其機(jī)理進(jìn)行了概述，并對(duì)未來發(fā)展趨勢(shì)提出了展望

關(guān)鍵詞：農(nóng)藥；植物健康作用；機(jī)理

中圖分類號(hào)：S481+.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2015）04-0143-05

農(nóng)約，是指任何能夠預(yù)防、摧毀、驅(qū)逐或減輕害蟲的物質(zhì)，一直以來，人們只關(guān)注農(nóng)藥的殺菌、殺蟲、除草等作用，而忽視了農(nóng)藥改善植物健康狀態(tài)，激發(fā)植物活力，從而提高植物品質(zhì)和產(chǎn)量的作用，即植物健康作用。

植物健康作用最早出現(xiàn)在美國(guó)。2009年，巴斯夫公司宣布HeadlineAMP殺菌劑獲得美國(guó)環(huán)保署的登記批準(zhǔn)，登記名為作物病害防治以及植物健康作用；同時(shí)，歐洲食品鏈和動(dòng)物健康常務(wù)委員會(huì)也批準(zhǔn)了巴斯大公司吡唑醚菌酯產(chǎn)品“植物健康作用”的登記。三年后，巴斯夫公司的凱潤(rùn)成為首個(gè)在中國(guó)獲得植物健康登記的產(chǎn)品。由此看出，植物健康作用已逐漸被社會(huì)認(rèn)同和重視。

在我國(guó)已取得登記的農(nóng)藥中，除了植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，還有一些具有植物健康作用的農(nóng)藥[1，2]。本文著重對(duì)這些農(nóng)藥的種類以及作用機(jī)制進(jìn)行綜述。

1具有植物健康作用的農(nóng)藥種類

1.1化學(xué)類農(nóng)藥

1.1.1植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑是人們?cè)诹私馓烊恢参锛に氐慕Y(jié)構(gòu)和作用機(jī)制后，通過人工合成的與植物激素具有類似生理和生物學(xué)效應(yīng)的物質(zhì)[3]，例如生長(zhǎng)素類、赤霉素類、細(xì)胞分裂素類、乙烯和脫落酸。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上使用，有效調(diào)節(jié)作物的生育過程，達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)、改善品質(zhì)、增強(qiáng)作物抗逆性等目的。

除合成上述與天然植物激素生物作用類似的激素外，還合成了許多與天然激素結(jié)構(gòu)無關(guān)但具有類似效應(yīng)的化合物[22]，如矮壯素、三碘苯甲酸、多效唑等。

收稿日期：2014-07-02

基金項(xiàng)目：公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201003004、201303025.201303018）；山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系花生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)資助項(xiàng)目；山東省農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項(xiàng)目；蔬菜有害生物綠色配套控制技術(shù)集成與示范。

植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用十分廣泛。例如：赤霉素能夠使葡萄樹體生長(zhǎng)旺盛，葡萄果穗伸長(zhǎng)，增加產(chǎn)量[44，45]。矮壯素能使植株變矮，稈莖變粗，葉色變綠，可使作物耐早耐澇，防止作物徒長(zhǎng)倒伏，抗鹽堿[22]。

1.1.2三唑類殺菌劑三唑類殺菌劑能促進(jìn)幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育并提高抗逆性。段輝國(guó)等（2008）[4]利用三唑類殺菌劑三唑酮對(duì)豇豆進(jìn)行浸種，發(fā)現(xiàn)三唑酮溶液浸種對(duì)豇豆幼苗生長(zhǎng)發(fā)育有較好促進(jìn)作用，其最佳濃度為30mg/L。張秀芳等（2008）[5]用0～1000mg/L三唑酮處理玉米幼苗葉片，幼苗表現(xiàn)出良好的抗干旱脅迫能力。何霞等（2006）[46]利用不同濃度的烯效唑?qū)Ω哐蛎﹥蓚€(gè)品種進(jìn)行浸種處理，結(jié)果表明烯效唑浸種處理對(duì)高羊茅這兩個(gè)品種的最終出苗率沒有影響，但能夠降低草層高度、抑制倒二葉的伸長(zhǎng)和促進(jìn)葉片增寬，在適宜的濃度下能增強(qiáng)植株抗逆性。

三唑類殺菌劑還有延緩植物衰老的作用。Petróczi等（2002）[6]發(fā)現(xiàn)，噴灑三唑類殺菌劑比如三唑醇，不僅能夠增加小麥產(chǎn)量，還能夠長(zhǎng)時(shí)間保留葉綠素，從而延緩小麥旗葉衰老。盧少云等（2000）[7]用20mg/L三唑酮溶液處理水稻葉片，發(fā)現(xiàn)葉片蛋白質(zhì)含量和葉綠素含量提高，證明三唑酮能延緩水稻葉片衰老。周子燕等（2006）[47]研究發(fā)現(xiàn)，烯唑醇使用濃度高于30μg/mL時(shí)，在辣椒和番茄的苗期和成株期使用，都會(huì)使植株葉綠素的含量增加。

1.1.3甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑試驗(yàn)證明，甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑能使禾谷類作物保持綠色直到收獲，從而使作物產(chǎn)量和品質(zhì)顯著提高[8，9]。Grossmann等（1997）[10]發(fā)現(xiàn)，醚菌酯有類似于生長(zhǎng)素的作用方式，從而誘導(dǎo)小麥的一些生理變化以增加產(chǎn)量。肟菌酯還能增加作物的抗倒伏性[11]。

吡唑醚菌酯是在我國(guó)取得登記并在玉米上獲得植物健康作用登記的一種農(nóng)藥[1]。王紹敏（2010）[12]研究了吡唑醚菌酯對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育的影響，表明吡唑醚菌酯能夠使玉米穗增粗、增長(zhǎng)，空稈率減少；吡唑醚菌酯處理區(qū)玉米外觀品質(zhì)好。此外，施用吡唑醚菌酯后，亦能使棉花[13]、馬鈴薯[14]、大豆[15]等作物品質(zhì)及產(chǎn)量提高。

1.1.4煙堿類殺蟲劑煙堿類殺蟲劑種類繁多，目前發(fā)現(xiàn)的具有植物健康作用的有吡蟲啉、噻蟲嗪等。這兩種農(nóng)藥主要用于拌種，在多種農(nóng)作物上都表現(xiàn)出了增產(chǎn)作用。

劉愛芝等（2005）[16]、張國(guó)彥等（2013）[17]、周棱波等（2013）[18]分別在小麥、小麥、高粱上進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果表明，吡蟲啉拌種以作物增產(chǎn)明顯，在一定濃度內(nèi)，隨著有效成分的增加，千粒重增加；拌種后的種子出苗率高，幼苗根系發(fā)達(dá)，長(zhǎng)勢(shì)健壯。

孫洪全（2013）[19]采用不同劑量70%噻蟲嗪可分散粉劑處理姜種進(jìn)行大田試驗(yàn)，結(jié)果顯示，處理區(qū)出苗整齊，葉色濃綠有光澤，葉片伸展又長(zhǎng)又寬，不易扭曲。劉志偉等（2009）[20]、安麗芬等（2012）[21]用不同劑量的噻蟲嗪種衣劑處理玉米種子，進(jìn)行大田試驗(yàn)，結(jié)果表明，包衣后苗全苗壯，玉米根數(shù)、植株鮮重、根鮮重和株高、莖粗均有明顯增加，對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育有一定促進(jìn)作用。

1.2生物農(nóng)藥

1.2.1苦豆草生物堿類苦豆草生物堿屬雙稠哌啶類生物堿，主要包含苦豆堿、苦參堿、氧化苦參堿等[33]。

王鳴華等（2005）[34]研究發(fā)現(xiàn)，在水稻抽穗期噴灑苦參堿，水稻籽粒產(chǎn)量比對(duì)照顯著增加，與噴灑苦參堿量成正比；穗部的干物質(zhì)積累量和積累速度都明顯高于對(duì)照，隨噴灑量增加顯著增加。蔣雨等（2009）[35]利用苦參堿對(duì)大豆和玉米進(jìn)行拌種試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照比較，大豆幼苗期根系發(fā)育良好，根系發(fā)達(dá)，根瘤菌數(shù)量與根鮮重均有所增加，固氮能力增強(qiáng)，植株長(zhǎng)勢(shì)健壯，株高增加4～6cm；玉米拔節(jié)期株高增加3cm，莖粗增加0.2cm，根數(shù)增加4條。endprint

1.2.2糖類農(nóng)藥糖類農(nóng)藥主要包括氨基寡糖素和香菇多糖等[37]。

薛改妮等（2012）[37]對(duì)氨基寡糖素在小麥上的應(yīng)用進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，氨基寡糖素拌種可提高麥苗的出苗率，使株高增加，也可增加小麥抗逆性，小麥灌漿期發(fā)病率降低。在小麥不同生長(zhǎng)時(shí)期用藥，其產(chǎn)量都在一定程度上增加。

單紅英等（2012）[38]研究香茹多糖對(duì)煙草灰霉病的防治效果時(shí)發(fā)現(xiàn)，各個(gè)濃度的香菇多糖在一定程度上能夠促進(jìn)煙草種子萌發(fā)，但對(duì)促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)無明顯作用。0.5%香菇多糖對(duì)煙草種子萌發(fā)的促進(jìn)作用最明顯，不同濃度香菇多糖處理后煙苗長(zhǎng)勢(shì)好、無畸形。

1.2.3印楝素印楝素是從印楝這種植物的樹皮、種子、葉片等部位提取的殺蟲性物質(zhì)。張學(xué)河等（2006）[43]使用0.3%印楝素乳油1000倍液進(jìn)行蘋果害蟲防治試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)0.3%印楝素乳油1000倍液能促進(jìn)葉片生長(zhǎng)，使新梢增粗，增加短枝和葉從枝尤其是增加一類短枝比率，延長(zhǎng)葉片壽命，起到增產(chǎn)和改善果實(shí)質(zhì)量的作用。

Tomar等（2009）[23]研究發(fā)現(xiàn)，印楝素對(duì)作物根和芽的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。

1.2.4枯草芽孢桿菌尹漢文等（2006）[41]研究了在鹽脅迫下枯草芽孢桿菌對(duì)黃瓜植株生長(zhǎng)、生理生化代謝、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，結(jié)果證明，在無鹽脅迫栽培時(shí)，枯草芽孢桿菌能促進(jìn)黃瓜植株生長(zhǎng)：在1g/LNaCl脅迫下，枯草芽孢桿菌也可促進(jìn)植株生長(zhǎng)，增加株高和葉面積，提高植株超氧化物歧化酶、過氧化物酶和過氧化氫酶的活性，降低丙二醛含量，產(chǎn)量比對(duì)照的增加18%，并且提高果實(shí)品質(zhì)。

2植物健康作用的機(jī)制

2.1延緩植物衰老

Koehle等（2003）[24]研究發(fā)現(xiàn)，在小麥體內(nèi)吡唑醚菌脂能夠代謝成為吲哚乙酸的前體物質(zhì)，因此能夠影響吲哚乙酸在小麥體內(nèi)的含量。低水平的生長(zhǎng)素延遲葉片衰老，通過刺激維管束、花芽、果實(shí)形成來增加產(chǎn)量。醚菌酯能夠通過減少ACC合成酶活性抑制小麥芽組織中乙烯合成，延緩葉片衰老，從而延長(zhǎng)光合作用[25]。

Stevens等（1980）[28]通過田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，即使在沒有真菌侵染時(shí)，三唑類殺菌劑也能使產(chǎn)量增加5%～10%，這種殺菌劑有類似于細(xì)胞分裂素的效應(yīng)。噴施三唑類殺菌劑能夠延緩小麥旗葉衰老，保持葉綠素含量，從而增加產(chǎn)量[30]。

盧少云等（2000）[7]研究三唑酮對(duì)離體水稻葉片衰老的延緩作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，三唑酮處理能夠減輕膜脂過氧化程度，保護(hù)膜結(jié)構(gòu)功能，因而能夠延緩離體水稻葉片衰老。

2.2增加氮的吸收和同化

Koehle等（2003）[24]提出，吡唑醚菌酯能刺激硝酸鹽在植物體內(nèi)的吸收，在施用吡唑醚菌酯7天后，芽組織中硝酸鹽含量減少10%，這說明硝酸鹽被用于更復(fù)雜的代謝。

2.3提高植物對(duì)環(huán)境脅迫的適應(yīng)能力

Koehle等（2003）[24]提出，吡唑醚菌酯能夠提高植物體內(nèi)脫落酸含量，而脫落酸可顯著降低高溫對(duì)葉綠體超微結(jié)構(gòu)的破壞，增加葉綠體熱穩(wěn)定性；脫落酸可誘導(dǎo)某些酶的重新合成而增加植物的抗冷性、抗?jié)承院涂果}性[17，28]。

Buta等（1991）[30]發(fā)現(xiàn)，多效唑能夠降低小麥幼苗高度、鮮重和脫落酸含量，從而增加小麥幼苗對(duì)干旱[31]、水澇的抗性[32]。

余清等（2002）[39]研究發(fā)現(xiàn)，施用氨基寡糖素后，煙草植株內(nèi)游離脯氨酸增加，丙二醛含量降低。脯氨酸具有分子伴侶的功能并且具有清除活性氧的作用[41]，說明氨基寡糖素能有效地誘導(dǎo)煙株自身抗逆性。

閆海霞等（2010）[42]研究發(fā)現(xiàn)，在低鹽脅迫下，枯草芽孢桿菌能提高根際脫氫酶、多酚氧化酶、過氧化氫酶、脲酶和堿性磷酸酶的活性，其中過氧化氫酶、脲酶和堿性磷酸酶活性的提高達(dá)顯著水平，說明在低鹽脅迫下，枯草芽孢桿菌能通過調(diào)節(jié)根際中某些酶的活性，從而調(diào)節(jié)不同物質(zhì)的轉(zhuǎn)化來促進(jìn)植株正常生長(zhǎng)，并緩解鹽脅迫對(duì)作物造成的傷害。

2.4增加作物干物質(zhì)的積累

王鳴華等（2005）[34]等研究發(fā)現(xiàn)，噴施苦參堿，水稻葉片中蔗糖磷酸合成酶活性提高，酸性轉(zhuǎn)化酶活性降低，同時(shí)蔗糖含量相應(yīng)提高，表明苦參堿有利于水稻葉片中蔗糖形成，從而調(diào)節(jié)蔗糖生物合成和籽粒灌漿。

3應(yīng)用與展望

隨著人口不斷增長(zhǎng)，對(duì)糧食供給的需求也越來越大，不斷提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)是一項(xiàng)迫在眉睫的任務(wù)。特別是在我國(guó)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到干旱、凍害、澇害等情況。如果農(nóng)藥能夠在防治病蟲害的同時(shí)促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育，提高作物抗逆能力，將會(huì)對(duì)促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展、保障糧食安全等起到積極作用。由此看來，開發(fā)應(yīng)用具有植物健康作用的農(nóng)藥是發(fā)展高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效農(nóng)業(yè)的一項(xiàng)重要措施，應(yīng)用前景廣闊。

植物健康作用的研究和利用方面還存在一些問題：（1）對(duì)于農(nóng)藥增產(chǎn)、抗逆等的研究很多，但是很少提及“植物健康作用”這個(gè)概念；（2）一些農(nóng)藥企業(yè)以增產(chǎn)、抗逆作為農(nóng)藥的賣點(diǎn)，但取得“植物健康作用”登記的農(nóng)藥很少，只有巴斯夫公司的“凱潤(rùn)”；（3）對(duì)農(nóng)藥具有植物健康作用的機(jī)制研究比較淺，多數(shù)是從酶活性、內(nèi)源激素等方面研究，缺乏更深層面的探索。

因此，應(yīng)該注意：（1）將植物健康作用作為農(nóng)藥研發(fā)的新方向?？蒲腥藛T在開發(fā)農(nóng)藥產(chǎn)品時(shí)，不應(yīng)只關(guān)心其對(duì)作物病蟲害的防治效果，還要注意其在試驗(yàn)中表現(xiàn)出來的促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育的特性。（2）植保技術(shù)人員應(yīng)該將植物健康作用納入技術(shù)開發(fā)和推廣的目標(biāo)中。農(nóng)藥能促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育的新觀念正被越來越多的人接受和重視，植保的功能已經(jīng)從單一治病滅蟲擴(kuò)展到促進(jìn)產(chǎn)量增加、改善作物品質(zhì)等方面。植保技術(shù)人員應(yīng)針對(duì)不同農(nóng)作物優(yōu)化農(nóng)藥組合，為農(nóng)民推薦幾套成熟的農(nóng)藥配套使用方案，增加作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[2]。（3）將具有植物健康作用的生物源農(nóng)藥作為研究熱點(diǎn)。生物源農(nóng)藥對(duì)于發(fā)展綠色食品、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[1]。（4）現(xiàn)在對(duì)植物健康作用機(jī)理的研究主要集中在表觀農(nóng)藝性狀、生理生化層次，今后應(yīng)從基因調(diào)控、基因轉(zhuǎn)錄、蛋白表達(dá)、信號(hào)傳導(dǎo)等層面入手深入研究，從而揭開植物健康作用的神秘面紗。endprint