硅對煙草抗蚜性的影響及其機制

張建波，朱秀峰，吳會才，呂元剛，高心悅

（1.山東萊蕪煙草有限公司山東，萊蕪271100；2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護學(xué)院山東，泰安271000）

煙蚜是危害我國煙草的重要害蟲之一，主要集中在煙草嫩莖和葉片等部位上刺吸危害，且傳播多種病毒病，嚴重影響煙株的正常生長，因此對煙蚜的有效防治在生產(chǎn)上有重要意義。長久以來，蚜蟲的防治主要以藥劑防治為主，但由于煙蚜抗藥性的逐漸增強，迫切我們急需探索新的有效防治煙蚜的方法。

硅元素在大多數(shù)情況下并不被認為是植物生長發(fā)育所必需元素，但是硅元素增強植物對病蟲害防御抵抗能力已被大量證實[1]。外施硅肥能增強水稻對稻瘟病、白粉病等病害的防御抵抗能力[2]；硅亦能增加小麥、水稻對莖螟、黃稻螟和二化螟的耐受性[3]。但是硅對煙蚜的影響鮮有報道，其作用機制也尚不明確。因此，通過本試驗研究硅肥對煙蚜的影響并對其機理進行分析，旨在為煙蚜的防治提供新的解決方案。

1 材料和方法

1.1 供試品種

供試煙草品種為NC102。

1.2 試驗設(shè)計

本部分試驗在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代化智能溫室中進行，溫度控制在20℃-28℃，光照是自然光照。煙草漂浮育苗結(jié)束后，選取健壯的煙草幼苗移栽至裝有25kg花盆中。按照試驗設(shè)計要求，對照組（CK）按照煙草施肥標準每盆施氮磷鉀比是1:1.5:2.5型號的煙草專用鉀復(fù)合肥為125g，基肥70%，追肥30%。處理組(T)在對照肥料基礎(chǔ)上加入0.024g/kg硅肥，移栽一周緩苗后進入現(xiàn)蕾期后進行蚜蟲處理。

1.3 試驗方法

1.3.1 蚜蟲計數(shù)方法 煙葉進入現(xiàn)蕾期后，選取煙株上部第一片完全展開葉背面接種煙葉蚜蟲，接種密度為20頭/株，接種后用隔離網(wǎng)將整株煙進行隔離，并每隔5天進行觀察，觀察四次，并計數(shù)。

1.3.2 光合參數(shù)測定 蚜蟲接種20天后，使用光合儀（Li6400，美國）測定光合參數(shù)。

1.3.3 木質(zhì)素測定方法 木質(zhì)素的測量采用乙酰溴法（AB法）[4]。

1.3.4 纖維素測定方法 纖維素的測定方法使用蒽酮硫酸法[5]。

1.3.5 原果膠測定方法 測量方法為NB/T 34057.5-2017木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)原料化學(xué)成分的測定[6]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2019軟件處理后,采用SPSS18.0軟件和單因素方差分析方法進行處理間的顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 硅抑制煙蚜效果的研究

結(jié)果如表1所示，接種5天時現(xiàn)象不顯著，接種10天后現(xiàn)象開始顯著，實驗組的發(fā)生率較對照組降低了19.38%，接種15天的發(fā)生率降低了25.26%，當接種20天時，現(xiàn)象最為顯著，實驗組的蚜蟲發(fā)生率與對照組相比降低了29.78%。

2.2 接種煙蚜后硅對光合參數(shù)的影響

結(jié)果如表2所示，硅處理葉片的光合速率較對照增加了9.3%，與之相對應(yīng)，硅顯著增加了葉片胞間CO2濃度。在水分散失方面，硅降低煙葉葉片的蒸騰速率，但是對于氣孔導(dǎo)度沒有顯著影響。

2.3 硅肥對煙葉中木質(zhì)素、原果膠和纖維素含量的影響

由圖1可知，硅處理組中煙葉的木質(zhì)素較對照組提高了29.7%；處理組煙葉的原果膠含量較對照組顯著降低，差異明顯；處理組煙葉的纖維素含量較對照組顯著提高38.3%。

2.4 硅肥對煙葉抗氧化酶活性的影響

表2 硅對光合參數(shù)的影響

表3 硅對煙葉葉片抗氧化酶活性的影響

圖1 硅肥對煙葉中木質(zhì)素、原果膠、纖維素含量的影響

3 討論

試驗結(jié)果顯示，外施硅肥在降低煙葉蚜蟲的發(fā)生率方面具有重要作用，接種10天開始現(xiàn)象顯著，實驗組的發(fā)生率較對照組降低了19.38%，接種15和20天的發(fā)生率降低了25.26%、29.78%。硅抑制蚜蟲的效果在小麥等作物上也有相同的效果[7]。

外施硅肥煙蚜發(fā)生率的降低可能與細胞壁中的木質(zhì)素和纖維素含量的提高有密切的關(guān)系。前人大量研究表明，木質(zhì)素在作物的抗蚜反應(yīng)中起重要作用。胡奇等[8]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)大豆品種對蚜蟲的抗性與葉片中木質(zhì)素含量成正相關(guān)；李劉杰等[9]發(fā)現(xiàn)小麥后期木質(zhì)素含量與同一時期抗蚜能力有重要關(guān)系。本試驗結(jié)果表明，與對照組相比，實驗組煙葉的木質(zhì)素含量顯著提高，煙草的抗蚜性與木質(zhì)素的含量成正相關(guān)，與前人的研究結(jié)果相一致。

煙蚜發(fā)生會嚴重降低植物的光合速率，影響作物的正常生長。本試驗的結(jié)果顯示，施用硅肥后會降低蚜蟲的發(fā)生率，緩解因蚜蟲發(fā)生而引起的作物光合作用的降低。

纖維素在作物的抗蚜反應(yīng)中同樣起著重要的作用。Tzin等[10]研究發(fā)現(xiàn)，纖維素和針葉樹素合成的基因能通過提高細胞壁的硬度為蚜蟲的探針穿透提供物理防御；Christian Silva-Sanzana等[11]認為，在目前的植物細胞壁的普遍模型中，纖維素和半纖維素的相互作用為細胞壁提供了剛度，成為蚜蟲取食的第一道防御屏障。本試驗中，實驗組煙葉纖維素含量的提高增強了煙葉細胞壁的硬度和穩(wěn)定性，為蚜蟲的取食設(shè)置了屏障，提高了煙蚜取食的難度。因此，煙葉的抗蚜性與纖維素的含量成正相關(guān)。

4 結(jié)論

在煙草生長期內(nèi)外施硅肥能夠促進煙葉內(nèi)木質(zhì)素、纖維素等抗性物質(zhì)的合成，緩解因蚜蟲發(fā)生而引起的煙葉光合作用的降低，從而利于提高煙草蚜蟲抗性。