不同誘抗劑防治豌豆白粉病的效果及對防御酶的影響

陸建英, 楊曉明, 王 昶, 張麗娟, 閔庚梅

(甘肅省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所, 蘭州 730070)

不同誘抗劑防治豌豆白粉病的效果及對防御酶的影響

陸建英, 楊曉明*, 王 昶, 張麗娟, 閔庚梅

(甘肅省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所, 蘭州 730070)

本文研究了4種誘抗劑防治豌豆白粉病的效果及其誘導豌豆葉片防御酶活性變化。結果表明,用不同誘抗劑進行誘導處理后第7天,對豌豆白粉病防效為16.25%～52.18%,效果最好的處理為0.1%S-誘抗素,平均防效為52.18%,處理后第10天,防效上升到20.59%～56.43%,效果最好的仍為0.1%S-誘抗素;噴施誘抗劑后增產(chǎn)效果明顯,不同處理平均增產(chǎn)幅度在0.77%～12.54%之間;誘導后顯著提高了抗性相關防御酶POD活性,其中0.1%S-誘抗素處理POD酶活性最高,但卻降低了CAT酶活性。

誘抗劑; 豌豆白粉病; 病害防治

豌豆白粉病ErysiphepisiDC.[1-2]是豌豆常見病害之一,甘肅中西部等多數(shù)地方都有發(fā)生和危害。該病在甘肅省主要發(fā)生在豌豆的成株期,發(fā)病時葉片和豆莢表面著生白色粉斑,嚴重時甚至整株覆蓋一層白色粉末,光合作用明顯受阻,導致豌豆豆莢生長不良,病害流行年份對豌豆的品質和產(chǎn)量造成很大的損失[3],減產(chǎn)25%～30%[4-6]。為了減少成本投入,農(nóng)民對該病一般不進行防治,或者噴施化學農(nóng)藥,但由于防治時間和藥劑的選擇上存在問題,防治效果往往不佳。植物抗性誘導劑是一類新型的生物農(nóng)藥,本身并無殺菌活性,但它能誘導植物產(chǎn)生抗性,激發(fā)植物內部的免疫機制,達到抗病、防病、治病的目的[7-8]。植物具有抵抗病害的潛在能力,當被某種因子刺激后,這種能力便可被激活,從而產(chǎn)生對病菌侵染的抵抗力[9]。經(jīng)誘導的植物,抗病相關的基因表達能快速開啟,基因表達的強度增強,與抗病性相關的物質代謝也隨之加強,最終表現(xiàn)出抗病性[10-11]。目前,植物誘導抗病性已在水稻稻瘟病[12-13]、百合根腐病[14]、煙草青枯病[15]和黃瓜枯萎病[16]、瓜類蔬菜白粉病[17]、霜霉病[18]等病害有相關研究,但有關誘抗劑在豌豆白粉病上的研究報道較少。本文對幾種誘抗劑防治豌豆白粉病的效果及其誘導豌豆葉片防御酶活性變化進行研究,旨在為該病害的防治提供一種新的途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗于2014年-2015年在甘肅永登縣上川鎮(zhèn)試驗基地進行,以感病品種‘S3008’為試驗材料,選擇肥力均勻的地塊種植,隨機區(qū)組排列,小區(qū)面積10 m2,行距20 cm,密度按當?shù)厣a(chǎn)中半無葉型豌豆密度種植,田間管理優(yōu)于大田試驗。

1.2 試驗設計

于當年6月下旬豌豆白粉病發(fā)生前噴施誘抗劑1次,隔10 d再噴施1次。誘抗劑設6個處理,即0.5 g/L水楊酸(SA)(煙臺市雙化工有限公司)、1 g/L殼聚糖粉劑(上海中秦化學試劑有限公司)、0.1%S-誘抗素水劑(福施壯,四川龍蟒福生科技有限責任公司)、1%S-誘抗素可溶粉劑(四川龍蟒福生科技有限責任公司)、0.25%S-誘抗素水劑(四川龍蟒福生科技有限責任公司)和0.5%(W/V)碳酸氫鉀(上海中秦化學試劑有限公司),以清水為對照,每處理3次重復。分別于第2次噴施后7 d、10 d調查病情級別和病情指數(shù),最終計算比較不同誘抗劑處理的防病效果。每小區(qū)最后單打單收計產(chǎn)后進行比較。

病情分級標準為:0級,葉片上無可見侵染;1級,0<菌體覆蓋單葉面積<10%;3級,10%≤菌體覆蓋單葉面積<35%;5級,35%≤菌體覆蓋單葉面積<65%;7級,65%≤菌體覆蓋單葉面積<90%;9級,菌體覆蓋單葉面積≥90%。

病情指數(shù)=∑[(各級病葉數(shù)×相對級數(shù)值)/(調查總葉數(shù)×最高級值)]×100;

防治效果(%)=[(對照病情指數(shù)-藥劑處理病情指數(shù))/對照病情指數(shù)]×100。

1.3 樣品采集與指標測定

酶活性測定于第2次噴藥后5 d取樣。取樣時在每小區(qū)中隨機選取3點,每點由下至上依次剪取各處理葉片,取樣后立即裝入自封袋帶回實驗室低溫保存,并盡快進行指標測定。超氧化物歧化酶(SOD)活力采用氮藍四唑光化還原法；過氧化物酶(POD)活力測定采用愈創(chuàng)木酚法；過氧化氫酶(CAT)活力測定采用過氧化氫法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用軟件SPSS 17.0進行數(shù)據(jù)分析,用ANOVA模塊中的Duncan新復極差法分析不同處理間的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 誘抗劑對豌豆白粉病的防治效果

誘抗劑防治豌豆白粉病兩年試驗平均效果見表1。不同誘抗劑對豌豆白粉病有不同程度的防治效果,處理后第7天,平均防效在16.25%～52.18%之間,效果最好的處理為0.1%S-誘抗素,平均防效為52.18%,接著依次是0.5 g/L水楊酸、0.5%(W/V)碳酸氫鉀、0.25%S-誘抗素、1%S-誘抗素,平均防效分別為38.09%、30.29%、27.59%、17.80%,防效最差的是1 g/L殼聚糖,平均防效為16.25%。處理后第10天,平均防效上升到20.59%～56.43%之間,其中防效最好的是0.1%S-誘抗素,平均防效為56.43%,其次為0.5 g/L水楊酸,平均防效為43.99%,接著依次是0.25%S-誘抗素、0.5%(W/V)碳酸氫鉀、1%S-誘抗素,平均防效分別為37.57%、36.62%和24.58%,防效最差的是1 g/L殼聚糖,為20.59%。清水對照處理病情指數(shù)上升,誘抗劑處理病情指數(shù)下降,但降低幅度不大,為35.17～64.08。方差分析結果顯示,0.1%S-誘抗素處理的平均防治效果和病情指數(shù)與其他處理均存在顯著性差異。

2.2 不同誘抗劑誘導對豌豆產(chǎn)量的影響

不同處理的豌豆產(chǎn)量見表1。誘抗劑處理與對照相比,增產(chǎn)幅度在0.77%～12.54%之間,其中以0.5 g/L水楊酸處理增產(chǎn)幅度最大,為12.54%,小區(qū)平均產(chǎn)量4.37 kg。但是,誘抗劑處理后的增產(chǎn)效果與其防病效果不存在相關性。不同誘抗劑處理后的豌豆產(chǎn)量有不同程度的增加,說明誘抗劑能夠提高豌豆抗病性和抗逆性,最終導致產(chǎn)量增加。

2.3 誘抗劑對豌豆白粉病抗性相關防御酶活性的影響

誘抗劑處理對SOD、POD、CAT酶活性的影響見表2,與對照相比,不同誘抗劑處理對SOD酶活性影響不一致,除1%S-誘抗素處理外,其他誘抗劑處理都降低了SOD酶活性,但變化幅度不大,差異不顯著。誘抗劑處理對POD的酶活性影響較大,所有處理都顯著地提高了POD的活性,其中0.1%S-誘抗素處理POD酶活性最高,達到12 995.56 U/g。不同誘抗處理均降低了CAT的酶活性,0.1%S-誘抗素、1 g/L殼聚糖、0.5 g/L水楊酸處理與清水對照存在顯著差異。

表1不同誘抗劑防治豌豆白粉病的效果1)

Table1Controleffectofdifferentinducersonpeapowderymildew

處理Treatment處理后7dThe7thdayaftertreatment病情指數(shù)Diseaseindex平均防效/%Controlefficacy處理后10dThe10thdayaftertreatment病情指數(shù)Diseaseindex平均防效/%Controlefficacy小區(qū)產(chǎn)量/kgAverageyieldperplot增產(chǎn)/%Increasedyield0．1%S?誘抗素0．1%Abscisicacid(36．66±1．28)d (52．18±1．67)a(35．17±1．61)d(56．43±2．00)a4．02±0．283．520．5g/L水楊酸0．5g/LSalicylicacid(47．40±2．89)cd(38．09±3．77)ab(45．16±3．53)c(43．99±4．37)b4．37±0．2312．540．5%(W/V)碳酸氫鉀0．5%(W/V)Potassiumbicarbonate(53．35±2．93)cd(30．29±3．83)bc(51．12±2．93)c(36．62±3．64)b4．33±0．3111．680．25%S?誘抗素0．25%Abscisicacid(55．23±4．98)bcd(27．59±6．50)bc(50．37±2．42)c(37．57±3．00)b4．21±0．228．511%S?誘抗素1%Abscisicacid(62．68±4．13)bc(17．80±5．37)c(60．78±3．16)b(24．58±3．91)c3．91±0．310．771g/L殼聚糖1g/LChitosan(64．10±1．96)b(16．25±2．55)c(64．08±1．33)b(20．59±1．65)c4．15±0．416．96清水空白對照Water(76．68±0．64)a-(80．76±0．98)a-3．88±0．29-

1) 數(shù)據(jù)為平均值±標準誤,不同小寫字母表示在0.05 水平上差異顯著。下同。 Data were presented as mean±SE, data with different lowercase letters indicated significant difference at 0.05 level. The same below.

表2不同誘抗劑對3種防御酶活性的影響

Table2Effectsofdifferentinducersonactivityofthreedefensiveenzymes

處理TreatmentSOD酶活性/U·g-1SODactivityPOD酶活性/U·g-1PODactivityCAT酶活性/U·g-1CATactivity0．1%S?誘抗素 0．1%Abscisicacid(378．37±8．12)ab(12995．56±5007．52)a(418．67±142．29)c0．5g/L水楊酸 0．5g/LSalicylicacid(349．89±13．44)b(4391．11±2587．37)ab(688．00±158．05)bc0．5%(W/V)碳酸氫鉀 0．5%(W/V)Potassiumbicarbonate(359．30±4．01)ab(5102．22±1853．69)ab(864．00±412．70)abc0．25%S?誘抗素 0．25%Abscisicacid(378．00±9．86)ab(7191．11±3497．72)ab(2504．00±832．12)ab1%S?誘抗素 1%Abscisicacid(395．63±9．26)a(8213．33±2747．05)ab(1904．00±763．75)abc1g/L殼聚糖 1g/LChitosan(380．76±20．94)ab(6915．56±4336．66)ab(357．33±90．08)c清水空白對照 Water(382．45±3．40)ab(844．44±844．44)b(2618．67±878．61)a

3 結論與討論

本研究中選用的誘抗劑是目前在生產(chǎn)上較普遍使用的誘抗劑。S-誘抗素是世界公認的第五大植物生長調節(jié)劑,在美國、日本、東南亞等地已被廣泛應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),但在我國的應用和推廣還處于起步階段。水楊酸是一種重要的誘導植物抗病反應的內源信號分子,參與植物過敏性反應(hypersensitivity resistance,HR)、植物系統(tǒng)抗病性(systemic resistance,SAR)與病程相關蛋白(pathogenesis-related proteins,PRP)基因的表達[19-20]。外源水楊酸作為誘導因子,可誘導煙草、馬鈴薯、黃瓜、豌豆等作物產(chǎn)生對真菌、細菌和病毒病害的局部和系統(tǒng)抗性[21-22]。本研究選擇S-誘抗素、水楊酸、碳酸氫鉀、殼聚糖等4種誘抗劑進行試驗,結果表明,0.1%S-誘抗素效果最好,噴藥后7 d和10 d對豌豆白粉病防效分別為52.18%和56.43%,但這個防治效果并不算理想,原因可能與噴施時間、次數(shù)和調查時間不合適有關。0.1%S-誘抗素(福施壯)能有效提高農(nóng)作物的抗旱、抗病能力,在改善作物品質的情況下提高植株的綜合抗逆能力,從而提高產(chǎn)量[23]。武建寬等[24]在小麥返青期、拔節(jié)期噴施0.1%S-誘抗素,結果對增加小麥植株抗逆性和生長調節(jié)作用明顯。脫落酸(ABA)在較高濃度時對植物的許多生理活動表現(xiàn)出抑制作用,然而在較低濃度時,則會促進某些生理作用,提高葉片光合作用和抗氧化酶活性,減少病蟲害發(fā)生[23,25-28]。因此,這正是本研究結果中0.1%S-誘抗素防治豌豆白粉病的效果優(yōu)于高濃度的0.25%S-誘抗素、1%S-誘抗素的原因。今后還需調整噴藥時間和次數(shù),并結合本病的發(fā)病規(guī)律和豌豆的成熟期,進一步篩選豌豆白粉病誘抗劑,以充分發(fā)揮誘抗劑的誘抗效果,更好地防控豌豆白粉病的發(fā)生和危害。近幾年來,隨著植物激素研究的進一步深入,植物激素在多種作物上已廣泛應用,且增產(chǎn)效果明顯。陸信娟等[29]研究了3種激素對大蒜的增產(chǎn)效果,結果表明0.2 g/L的水楊酸對大蒜增產(chǎn)效果明顯。本研究中0.5 g/L水楊酸誘導后的豌豆增產(chǎn)幅度最大。

本試驗表明,噴施誘抗劑后豌豆體內防御酶發(fā)生了一系列變化,SOD酶、POD酶、CAT酶變化各不相同,其中4種誘抗劑處理后POD酶活性較清水對照都有所提高,但與防病效果不存在相關性。因此可以看出,豌豆白粉病發(fā)生前進行誘抗劑田間噴施對該病有一定的抑制作用,進而提高了豌豆產(chǎn)量,誘抗后植物葉片內的SOD酶、POD酶、CAT酶發(fā)生變化,但是否與抗性變化存在相關性還有待進一步研究。

誘抗劑在誘導植物產(chǎn)生系統(tǒng)抗病性時,其效果因作物或病害不同而不同,因此,針對不同作物、不同病原菌引起的病害選擇最適誘抗劑以及最佳濃度才能起到事半功倍的效果,今后應進一步細化這方面的研究。

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(責任編輯： 楊明麗)

Effectoffourinducersonpeapowderymildewcontrolanddefensiveenzymesactivity

Lu Jianying, Yang Xiaoming, Wang Chang, Zhang Lijuan, Min Gengmei

(CropInstitute,GansuAcademyofAgriculturalSciences,Lanzhou730070,China)

Effect of four inducers on pea powdery mildew control and defensive enzymes activity was investigated in this paper. The results showed that the average control efficacy was between 16.25% and 52.18% at the seventh day after treatment,and the best treatment was 0.1%S-ABA with control efficacy of 52.18%. At the tenth day after treatment, the control efficacy increased and reached to 20.59%-56.43%,and 0.1%S-ABA was still the best treatment. After spraying inducers,the yield increased obviously by 0.77%-12.54%. The activity of POD, one of the defense enzyme related disease resistance, was significantly improved in induced leaves, but the CAT activity in induced leaves was reduced. POD activity of 0.1%S-ABA was the highest.

inducers; pea powdery mildew; disease control

S 436.43

： BDOI： 10.3969/j.issn.0529-1542.2017.05.037

2016-10-21

： 2016-12-09

國家自然科學基金(31760420);國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)食用豆產(chǎn)業(yè)技術體系(CARS-09);甘肅省青年科技基金計劃(145RJYA303)

* 通信作者 E-mail:yangxm04@hotmail.com