殼聚糖對(duì)稻曲病的防控效果

余山紅，王會(huì)福，劉 君

(臺(tái)州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 生態(tài)研究所，浙江 臨海 317000)

殼聚糖對(duì)稻曲病的防控效果

余山紅，王會(huì)福，劉 君

(臺(tái)州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 生態(tài)研究所，浙江 臨海 317000)

為明確殼聚糖對(duì)稻曲病的防治效果，探索新的生物防治途徑，測(cè)試了殼聚糖對(duì)稻曲病病菌的室內(nèi)抑菌效率和田間防效。離體抑菌試驗(yàn)結(jié)果表明，100 mg·L-1殼聚糖對(duì)分生孢子抑制率在4 d內(nèi)由35.3%逐漸升至94.4%。450 g·hm-2殼聚糖對(duì)稻曲病田間防效為57.9%，顯著優(yōu)于常規(guī)藥劑多菌靈和井岡霉素。殼聚糖無(wú)毒、無(wú)害、來(lái)源豐富，且成本低，是綠色水稻生產(chǎn)中極具應(yīng)用潛力和有待開(kāi)發(fā)的一種環(huán)保型農(nóng)藥。

殼聚糖； 稻曲?。?生物防治； 防效

稻曲病是由半知菌亞門(mén)綠核菌屬綠核菌引起的一種水稻穗部真菌病害，發(fā)生于水稻穗部，為害稻粒，俗稱青粉病、黑球病或偽黑穗病。又因該病常發(fā)生在水稻生長(zhǎng)發(fā)育良好的年份，農(nóng)民誤以為是豐年征兆，所以又被稱為“豐年谷”或“豐收果”[1]。感染稻曲病的稻粒呈墨綠色或黑色，并散落黃綠色厚垣孢子。病稻的癟谷率增加，千粒重下降，水稻的商品性與產(chǎn)量均受影響。近20年來(lái)，由于中國(guó)水稻肥水施用水平的普遍提高和大穗型品種的大面積推廣，稻曲病的發(fā)生呈現(xiàn)不斷加重的趨勢(shì)，由一個(gè)歷史上零星、偶發(fā)性病害演變成為中國(guó)各水稻產(chǎn)區(qū)的主要病害之一[2-4]，近年來(lái)在日本、印度、美國(guó)和東南亞等其他地區(qū)均有稻曲病流行的出現(xiàn)或加重的報(bào)道[5-7]。稻曲病的發(fā)生不但對(duì)水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)造成威脅，同時(shí)由于稻曲病菌能夠產(chǎn)生大量毒素，對(duì)人、動(dòng)物和植物的細(xì)胞分裂也具有強(qiáng)烈的抑制作用[8-11]，因此對(duì)稻米的食用安全和稻田周邊食草動(dòng)物帶來(lái)潛在威脅。隨著食品安全日益受到重視，控制稻曲病的發(fā)生并減輕其為害，對(duì)保障水稻生產(chǎn)及糧食安全至關(guān)重要。

目前我國(guó)水稻種植過(guò)程中主要依靠多菌靈、戊唑醇、嘧菌酯、銅制劑等化學(xué)農(nóng)藥防治稻曲病[12]。隨著人們生活水平的提高和對(duì)健康的要求越來(lái)越高，使得植物病蟲(chóng)害的生物防治和生物農(nóng)藥的研究開(kāi)發(fā)受到重視。目前有關(guān)稻曲病的生物防治研究大部分還處于研究試驗(yàn)階段[13-18]，大田應(yīng)用較為成熟的僅有井岡霉素及其與芽孢桿菌的混配制劑、蛇床子素、申嗪霉素、嘧啶核苷類抗菌素等少數(shù)幾種[12]。這些生物制劑要么防效不夠理想，要么成本過(guò)高，導(dǎo)致其一直無(wú)法廣泛用于稻曲病的防治，而可用于綠色水稻生產(chǎn)的成本低、防病效果好的生物藥劑極為缺乏。

殼聚糖學(xué)名為聚氨基葡萄糖，化學(xué)名(1，4)-2-氨基-2-脫氧-β-D-葡聚糖，是許多低等動(dòng)物(如蝦、蟹和昆蟲(chóng)等)身體以及一些低等植物(如真菌和藻類)的重要成分，在自然界廣泛存在。最初是由節(jié)肢動(dòng)物的外殼提取的，制備工藝簡(jiǎn)單，原料來(lái)源廣泛，具有無(wú)毒、可降解性，良好的生物相容性及抗腫瘤等特殊生理活性，已被廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥、食品、化工等多個(gè)領(lǐng)域中[19]。在近代研究中還發(fā)現(xiàn)，殼聚糖具有廣泛的抑菌活性，能抑制真菌[20-21]、病毒[22]和細(xì)菌[23]的生長(zhǎng)。在誘導(dǎo)植物發(fā)生抗病性反應(yīng)方面也有較好的效果[24-25]。殼聚糖對(duì)蘆筍莖枯病[26]，番茄根腐病[27]、莖腐病[28]、黑斑病[29]與青枯病[30]，蘋(píng)果青霉菌[31]，香蕉枯萎病[32]，煙草黑脛病[33]，水稻葉枯病與葉斑病[34]的防治作用已有研究，但其對(duì)稻曲病的防治應(yīng)用鮮見(jiàn)報(bào)道。本研究將殼聚糖引入到稻曲病的防治中，旨在擴(kuò)展殼聚糖的應(yīng)用范圍，明確殼聚糖對(duì)稻曲病的防治效果，以期找到一種新的稻曲病的生物防治途徑。

1 材料與方法

1.1材料

稻曲病病原菌來(lái)自浙江大學(xué)生物所。將活化好的稻曲菌塊接種于PS培養(yǎng)液中，并在恒溫?fù)u床內(nèi)28 ℃、140 r·min-1條件下振蕩培養(yǎng)5～7 d后，以紗布過(guò)濾得到分生孢子懸浮液，用血球計(jì)數(shù)板檢測(cè)分生孢子濃度后備用。

供試殼聚糖由國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)，脫乙酰度80.0%～95.0%。殼聚糖以1.0%冰醋酸溶解，配成濃度為10 g·L-1的殼聚糖母液備用。

田間試驗(yàn)使用的對(duì)照藥劑為30%井岡·戊唑醇懸浮劑(江西歐美生物科技有限公司，市售)、20%井岡霉素可溶性粉劑(浙江省桐廬匯豐生物科技有限公司生產(chǎn)，市售)和50%多菌靈可濕性粉劑(上海悅聯(lián)化工有限公司生產(chǎn)，市售)。

1.2方法

1.2.1 殼聚糖對(duì)稻曲病菌分生孢子的離體抑制效果測(cè)定

向新鮮的PS培養(yǎng)液中滴加定量的稻曲病菌分生孢子懸浮液和殼聚糖母液，使分生孢子和殼聚糖最終濃度分別達(dá)到8.00×107mL-1、100 mg·L-1，以無(wú)菌水代替殼聚糖成分作為對(duì)照。繼續(xù)振蕩培養(yǎng)，并每隔24 h用血球計(jì)數(shù)板檢測(cè)溶液中分生孢子的濃度。

1.2.2 殼聚糖對(duì)稻曲病的田間防效測(cè)定

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，450 g·hm-2殼聚糖，300 mL·hm-2井岡·戊唑醇，937.5 g·hm-2井岡霉素，1 500 g·hm-2多菌靈，以及清水對(duì)照，每處理重復(fù)3次，隨機(jī)排列。小區(qū)面積80 m2，周圍設(shè)有保護(hù)行。施藥時(shí)間在8月24日，水稻長(zhǎng)勢(shì)嫩綠，處于破口前5 d，此時(shí)稻曲病尚未發(fā)生。采用臺(tái)州市下牌SX-LK16型背負(fù)式噴霧器均勻噴霧，對(duì)水量為700 L·hm-2。水稻單季稻品種為超級(jí)稻甬優(yōu)12，5月31日播種，6月24日機(jī)插移栽。根據(jù)氣象資料，施藥當(dāng)天多云，風(fēng)力1級(jí)，平均氣溫30.0 ℃，相對(duì)濕度74.0%，施藥前48 h內(nèi)未下雨，此后7 d均為晴或多云天氣，總體看對(duì)本試驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有影響。于水稻黃熟期(11月2日，稻曲病處于病情穩(wěn)定期)調(diào)查稻曲病的發(fā)病情況。調(diào)查采用5點(diǎn)取樣，每點(diǎn)20叢，每小區(qū)調(diào)查100叢稻，記錄每穗稻的曲球數(shù)，統(tǒng)計(jì)病穗率和病情指數(shù)，計(jì)算每個(gè)藥劑處理對(duì)稻曲病的防治效果。

病情分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參照唐春生[35]。0級(jí)，無(wú)稻曲球；1級(jí)，每穗1個(gè)稻曲球；3級(jí)，每穗2個(gè)稻曲球；5級(jí)，每穗3～5個(gè)稻曲球；7級(jí)，每穗6～9個(gè)稻曲球；9級(jí)，每穗10個(gè)或10個(gè)以上稻曲球。另外，觀察整個(gè)試驗(yàn)期間供試藥劑處理后對(duì)水稻葉片、植株長(zhǎng)勢(shì)等有無(wú)不良影響。用DPS數(shù)據(jù)處理軟件7.05版Duncan新復(fù)極差法(DMRT)[36]進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1殼聚糖對(duì)稻曲病菌分生孢子的抑制作用

表1顯示，分生孢子懸浮液中加入殼聚糖后，在處理組和對(duì)照組中數(shù)量均迅速下降，但處理組中分生孢子數(shù)量下降更快，表明殼聚糖對(duì)病菌分生孢子生長(zhǎng)產(chǎn)生了抑制。對(duì)照組中分生孢子數(shù)量也出現(xiàn)下降，應(yīng)是殼聚糖溶液中醋酸導(dǎo)致培養(yǎng)液pH值降低所致。4 d后殼聚糖(濃度100 mg·L-1)對(duì)病菌分生孢子抑制率即達(dá)到94.4%，抑菌效果顯著。

表1 殼聚糖不同處理時(shí)間內(nèi)的室內(nèi)抑菌活性

2.2殼聚糖對(duì)稻曲病的田間防效

2.2.1 安全性

通過(guò)田間觀察，在本試驗(yàn)條件下，整個(gè)試驗(yàn)期間所有供試藥劑處理后對(duì)水稻葉片、植株長(zhǎng)勢(shì)等無(wú)任何不良影響，藥劑安全性好。

2.2.2 防治效果

表2表明，在水稻破口前5 d施用殼聚糖(450 g·hm-2)可顯著降低稻曲病的為害，其防效僅次于30%井岡·戊唑醇懸浮劑(300 mL·hm-2)，極顯著優(yōu)于20%井岡霉素可溶性粉劑(937.5 g·hm-2)與50%多菌靈可濕性粉劑(1 500 g·hm-2)。

表2 殼聚糖處理對(duì)稻曲病的田間防效

注：同列數(shù)據(jù)后不同大、小寫(xiě)字母分別表示不同處理間在0.01、0.05水平差異顯著。

3 討論

離體抑菌試驗(yàn)結(jié)果表明，殼聚糖能夠抑制稻曲病菌分生孢子的生長(zhǎng)，4d內(nèi)100mg·L-1殼聚糖對(duì)病菌分生孢子抑制率逐漸升高至94.4%，抑菌效果明顯。田間防病試驗(yàn)表明，施用450g·hm-2殼聚糖也能對(duì)稻曲病起到較好的防控作用，其防效甚至超過(guò)生產(chǎn)上常規(guī)藥劑多菌靈和井岡霉素。另外，根據(jù)測(cè)算其防治成本也相當(dāng)。

已有研究表明，殼聚糖具有較為廣譜的抗菌性能，但抑制效果可因所用殼聚糖分子量及其理化性質(zhì)的不同而異[20]，因此在使用溶解性更好的殼聚糖及溶劑后，其對(duì)稻曲病的田間防效還有進(jìn)一步提升空間。

殼聚糖防控植物病害的機(jī)制主要有兩種作用方式。一是對(duì)病原菌的直接抑制作用。殼聚糖作為甲殼素的多聚陽(yáng)離子衍生物，可與病原菌細(xì)胞表面的帶負(fù)電的物質(zhì)成分(如蛋白質(zhì)等)相互作用，形成聚合物干擾病原菌細(xì)胞膜的正常生理功能。同時(shí)殼聚糖還可直接進(jìn)入病原菌細(xì)胞內(nèi)與胞內(nèi)蛋白質(zhì)和核酸等物質(zhì)相互作用，影響細(xì)胞的正常代謝，從而抑制病原菌的生長(zhǎng)[37]。二是殼聚糖還能誘導(dǎo)植物產(chǎn)生多種抗病性反應(yīng)。例如幾丁質(zhì)酶的累積，誘導(dǎo)葡聚糖酶的合成，壁物質(zhì)沉積以及誘導(dǎo)活性[38-40]，從而激發(fā)苯丙烷類代謝，產(chǎn)生酚類和異黃酮類植保素以及木質(zhì)素，在植物抗病中起化學(xué)屏障作用和植物抗毒素作用[41]。

施用殼聚糖直接抑制病原菌生長(zhǎng)或誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗病反應(yīng)，是提高植物對(duì)病害的抗性，減少化學(xué)農(nóng)藥施用量的有效途徑。殼聚糖無(wú)毒、無(wú)害、來(lái)源豐富，而且成本較低，是農(nóng)產(chǎn)品無(wú)公害生產(chǎn)中極具應(yīng)用潛力和有待開(kāi)發(fā)的一種環(huán)保型農(nóng)藥和植物抗病誘導(dǎo)物，具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1] 鄧根生. 國(guó)內(nèi)稻曲病研究現(xiàn)狀[J]. 植物保護(hù)，1989，15(6)：39-41.

[2] 黃世文，余柳青. 國(guó)內(nèi)稻曲病的研究現(xiàn)狀[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2002，14(2)：45-51.

[3] 王大為，王疏，傅俊范. 稻曲病研究進(jìn)展[J]. 遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004(1)：21-24.

[4] 胡東維，王疏. 稻曲病菌侵染機(jī)制研究現(xiàn)狀與展望[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，45(22)：4604-4611.

[5] YAEGASHI H，F(xiàn)UJITA Y，SONODA R. Severe outbreak of false smut of rice in1988[J]. Plant Protection Tokyo，1989，43(6)：311-314.

[6] RUSH M C，SHAHJAHAN A K M，JONES J P，et al. Outbreak of false smut of rice in Louisiana[J]. Plant Disease，2000，84(1)：100.

[7] ATIA M M M. Rice false smut (Ustilaginoideavirens) in Egypt[J]. Journal of Plant Diseases and Protection，2004，111(1)：71-82.

[8] KOISO Y，LI Y，IWASAKI S，et al. Ustiloxins，antimitotic cyclic peptides form false smut balls on rice panicles caused byUstilaginoideavirens[J]. The Journal of Antibiotics (Tokyo)，1994，47(7)：765-773.

[9] LI Y，KOISO Y，KOBAYASHI H，et al. Ustiloxins，new antimitotic cyclic peptides：Interaction with porcine brain tubulin[J]. Biochemical Pharmacology，1995，49(10)：1367-1372.

[11] 田鴻，陶家鳳. 水稻稻曲病菌厚垣孢子萌發(fā)特性及稻曲病菌毒素對(duì)水稻、玉米、小麥種子萌發(fā)的影響[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2000，13(3)：113-116.

[12] 余山紅，王會(huì)福.75%戊唑醇·嘧菌酯水分散粒劑防治稻曲病藥效試驗(yàn)[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44(35)：159-161.

[13] 魏賽金，徐佳，程新，等. 農(nóng)抗702可濕性粉劑防治水稻病原真菌的藥效評(píng)價(jià)[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，33(3)：488-492.

[14] 蘭時(shí)樂(lè)，陳海榮，肖宏英，等. 稻曲病菌拮抗菌的篩選及拮抗活性測(cè)定[J]. 植物保護(hù)，2004，30(2)：69-72.

[15] 李丹陽(yáng)，鄧啟得，雍明麗，等. 稻曲病菌菌核降解微生物的篩選與作用機(jī)制分析[J]. 中國(guó)生物防治學(xué)報(bào)，2016，32(2)：258-264.

[16] 曾德芳，唐宏泉，嚴(yán)歡，等. 蛇床子素生物殺蟲(chóng)劑：103651359[P].2015-09-23.

[17] 劉承鋒，高淵，黃建華，等. 拮抗細(xì)菌B-916及其分泌物對(duì)幾種植物病原菌的毒力分析[J]. 中國(guó)生物防治，2002，18(1)：45-46.

[18] 劉路寧，屠艷拉，張敬澤. 綠木霉菌株TY009防治紋枯病等水稻主要真菌病害的潛力[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，43(10)：2031-2038.

[19] 錢(qián)清. 甲殼質(zhì)纖維的制備及應(yīng)用[J]. 合成技術(shù)及應(yīng)用，2001，16(3)：29-32.

[20] 廖春燕，馬國(guó)瑞，陳美慈，等. 不同分子量殼聚糖對(duì)幾種植物病原真菌的拮抗作用[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2001，13(3)：172-175.

[21] 趙進(jìn)成，后家衡，楊寶峰，等. 殼聚糖對(duì)8種植物病原真菌的抑制活性探討[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2007，19(6)：449-453.

[22] POSPIESZNY H. Antiviroid activity of chitosan[J]. Crop Protection，1997，16(2)：105-106.

[23] HELANDER I M，NURMIAHO-LASSILA E I，AHVENAINEN R，et al. Chitosan disrupts the barrier properties of the outer membrane of gram-negative bacteria[J]. International Journal of Food Microbiology，2001，71(2)：235-244.

[24] 尚慶茂，張志剛，宋士清，等. 殼聚糖誘導(dǎo)黃瓜幼苗抗灰霉病[J]. 植物保護(hù)學(xué)報(bào)，2007，34(2)：136-140.

[25] 廖春燕，馬國(guó)瑞，洪文英. 殼聚糖誘導(dǎo)番茄對(duì)早疫病的抗性及其生理機(jī)制[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版)，2003，29(3)：280-286.

[26] 秦力，菅文磊，崔日秀，等. 殼聚糖誘導(dǎo)蘆筍對(duì)莖枯病的抗性研究[J]. 北方園藝，2014，38(20)：121-125.

[27] BENHAMOU N，LAFONTAINE P J，NICOLE M. Induction of systemic resistance toFusariumcrown and root rot in tomato plants by seed treatment with chitosan[J]. Phytopathology，1994，84(12)：1432-1444.

[28] BENHAMOU N，THERIAULT G. Treatment with chitosan enhances resistance of tomato plants to the crown and root rot pathogenFusariumoxysporumf.sp.radicis-lycopersici[J]. Physiology Molecular Plant Pathology，1992，41(1)：33-52.

[29] REDDY M V B，ANGERS P，CASTAIGNE F，et al. Chitosan effects on blackmold rot and pathogenic factors produced byAlternariaalternatain postharvest tomatoes[J]. Journal of the American Society for Horticultural Science，2000，126(6)：742-747.

[30] KIIRIKA L M，STAHL F，WYDRA K. Phenotypic and molecular charactefization of resistance induction by single and combined application of chitosan and silicon in tomato againstRalstoniasolanacearum[J]. Physiological and Molecular Plant Pathology，2013，81(4)：1-12.

[31] 張維，周會(huì)玲，袁仲玉，等. 氨基丁酸結(jié)合殼聚糖處理對(duì)蘋(píng)果采后青霉病的防治效果與機(jī)理[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，41(10)：149-156.

[32] 占魏，張欣，呂延超，等. 3種分子量的殼聚糖對(duì)香蕉枯萎病病原菌室內(nèi)抑菌活性測(cè)定[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)，2012，33(1)：132-136.

[33] 趙蕾，梁元存，劉延榮. 殼聚糖對(duì)煙草抗黑脛病的作用[J]. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2000，6(5)：436-439.

[34] Li B，Liu B，Shan C，et al. Antibacterial activity of two chitosan solutions and their effect on rice bacterial leaf blight and leaf streak[J]. Pest Management Science，2013，69(2)：312-320.

[35] 唐春生，高家樟，曹國(guó)平，等. 稻曲病病情分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的研究和應(yīng)用[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，26(2)：122-124.

[36] 唐啟義，馮明光. 實(shí)用統(tǒng)計(jì)分析及其DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[M]. 北京：科學(xué)出版社，2002：58-60.

[37] SUDARSHAN N R，HOOVER D G，KNORR D. Antibacterial action of chitosan[J]. Food Biotechnology，1992，6 (3)：257-272.

[38] HIRANO S，NAGAO N. Effects of chitosan，pectic acid，lysozyme，and chitinase on the growth of several phytopathogens[J]. Agricultural and Biological Chemistry，1989，53(11)：3065-3066.

[39] Lafontaine P J，Benhamou N. Chitosan treatment：an emerging strategy for enhancing resistance of greenhouse tomato plants to infection byFusariumoxysporumf.sp.radicis-lycopersici[J]. Biocontrol Science and Technology，1996，6(1)：111-124.

[40] BENHAMOU N，KLOEPPER J W. Induction of resistance againstFusariumwilt of tomato by combination of chitosan with an endophytic bacterial strain：ultrastructure and cytochemistry of the host response[J]. Planta，1998，204(2)：153-168.

[41] POSPIESZNY H，CHIRKOV S，ATABEKOV J. Induction of antiviral resistance in plants by chitosan[J]. Plant Science，1991，79(1)：63-68.

收入日期：2017-08-11

浙江省臺(tái)州市科技計(jì)劃(14KY01)

余山紅(1985—)，湖北紅安人，農(nóng)藝師，碩士，從事植保技術(shù)和推廣工作，E-mail：277298512@qq.com。

文獻(xiàn)著錄格式：余山紅，王會(huì)福，劉君. 殼聚糖對(duì)稻曲病的防控效果[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(10)：1739-1741，1745.

10.16178/j.issn.0528-9017.20171021

S432.4

B

0528-9017(2017)10-1739-03

(責(zé)任編輯張瑞麟)