高硫苷油菜對甘薯莖線蟲病的防治效果

王萌 解紅娥 王凌云 解曉紅 李江輝 吳宇浩 張鴻興 武宗信

摘要：為探究高硫苷油菜晉黃芥對甘薯莖線蟲病的防治潛能及對植株生長的影響，通過盆栽試驗和大田試驗，利用生物熏蒸技術(shù)，將油菜粉碎并用塑料薄膜密封15 d后進(jìn)行薯苗移栽，盆栽試驗油菜用量為200、300、400 g/盆，大田試驗油菜用量為75 t/hm，移栽后采用人工接種病原線蟲方式分別于接種后30、60、90 d統(tǒng)計甘薯莖部和薯塊中莖線蟲數(shù)量，收獲期調(diào)查單株薯蔓質(zhì)量、單株鮮薯質(zhì)量、單株結(jié)薯數(shù)及發(fā)病情況，并計算薯塊的發(fā)病率、病情指數(shù)和防治效果。結(jié)果表明，油菜處理400 g/盆防治莖線蟲病效果最佳，與線蟲對照相比，接種后90 d甘薯莖部和薯塊中線蟲數(shù)量分別減少99.58%、89.79%，發(fā)病率和病情指數(shù)分別降低了60.00百分點、84.00%，防治效果81.67%，增產(chǎn)率127.48%。大田試驗結(jié)果表明，噻唑磷減量20%+油菜處理效果最佳，與對照相比，發(fā)病率和病情指數(shù)分別降低了39.69百分點、78.30%，防治效果78.30%，增產(chǎn)率87.70%。本研究表明，高硫苷油菜晉黃芥能顯著抑制腐爛莖線蟲對甘薯莖部和薯塊的侵染，降低發(fā)病率和病情指數(shù)，對甘薯莖線蟲病防治效果顯著，同時促進(jìn)了地上部和地下部的生長。

關(guān)鍵詞：甘薯;腐爛莖線蟲;高硫苷油菜;生物熏蒸;防治效果

中圖分類號：S435.313.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2022）11-0119-05

收稿日期：2021-08-04

基金項目：國家甘薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項（編號：CARS-10-C2）;山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程（編號：YGC2019FZ4）;山西省科技成果轉(zhuǎn)化引導(dǎo)專項（編號：201904D131049）。

作者簡介：王 萌（1990—），女，山西運(yùn)城人，碩士，助理研究員，從事甘薯育種、栽培及脫毒技術(shù)研究。E-mail：mkswangmeng@126.com。

通信作者：解紅娥，研究員，從事甘薯育種、栽培及脫毒技術(shù)研究。E-mail：xieheyb@126.com。

甘薯[Ipomoea batatas（L.） Lam.]是世界上重要的糧食、飼料及工業(yè)原料作物，亦是現(xiàn)代社會優(yōu)質(zhì)的抗癌保健食品。中國為世界上最大的甘薯生產(chǎn)國，2018年甘薯種植面積為 237.93萬hm，占世界種植總面積的29.0%，總產(chǎn)占世界57.0%。甘薯莖線蟲病又稱糠心病、空心病等，是甘薯生產(chǎn)上一種毀滅性病害，系我國植物檢疫性病害。該病害由腐爛莖線蟲（Ditylenchus destructor）引起，育苗期間爛種、死苗，大田期間造成薯塊糠心、腐爛，儲存期間造成爛窖。一般發(fā)病地塊減產(chǎn)10%～20%，嚴(yán)重地塊減產(chǎn) 60%～70%，連作重茬地甚至絕收，嚴(yán)重影響甘薯相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

油菜屬十字花科蕓薹屬，是我國第一大油料作物，因具有生物熏蒸作用成為“綠肥綠藥作物”。生物熏蒸是蕓薹屬植物組織中硫代葡萄糖苷（glucosinohe，簡稱GSLs）在內(nèi)源黑芥子酶的作用下，水解產(chǎn)生異硫氰酸酯（isothiocyanates，簡稱ITCs）類揮發(fā)性化合物。該類物質(zhì)對許多有機(jī)體包括昆蟲、雜草、真菌、細(xì)菌和植物寄生性線蟲等具有很強(qiáng)的殺生作用。目前，蕓薹屬植物生物熏蒸防治作物土傳病害已成為美國、澳大利亞、荷蘭等國家的研究熱點，生物熏蒸技術(shù)也在一些國家和地區(qū)開始了大面積推廣應(yīng)用。我國雖然有悠久的油菜種植歷史，但長期以來人們對它的認(rèn)識只停留在是重要的油料作物、能源作物和富含高附加值產(chǎn)品的作物，鮮有研究和應(yīng)用高硫苷油菜及其殺菌滅蟲作用。本研究利用生物熏蒸技術(shù)，探究高硫苷油菜品種晉黃芥對甘薯莖線蟲病的防治潛能及對植株生長的影響，為高硫苷油菜生物熏蒸技術(shù)早日在甘薯莖線蟲病防治中發(fā)揮作用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試線蟲：在山西夏縣牛家凹農(nóng)場采集受腐爛莖線蟲侵染的病薯塊，一部分晾干切碎混勻后用于大田試驗，另一部分帶回實驗室進(jìn)行線蟲分離后用于盆栽試驗。盆栽試驗線蟲分離參照Shepherd的方法，將病薯切成1 cm小塊放置于淺盤中，加入適量滅菌水，待線蟲游出后收集。將收集到的腐爛莖線蟲用1%硫酸鏈霉素消毒，離心后棄上清液，用滅菌水沖洗3次，4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

供試甘薯：晉甘薯9號，由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所提供。供試油菜：晉黃芥，為當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)種植油菜品種，硫苷質(zhì)量濃度為106.31 μmol/g。供試藥劑：噻唑磷顆粒劑。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 盆栽試驗

將自然田間土與1/3/盆的細(xì)沙混合成沙壤土，在121℃下濕熱滅菌1 h，分裝入直徑18 cm、深20 cm的花盆中，用土量4 kg/盆。2018年10月16日播撒油菜種子，油菜盛花期采集整株新鮮油菜粉碎，稱取定量油菜與滅菌土混合均勻，塑料薄膜密封15 d。噻唑磷穴施。然后選擇生長健壯一致的薯苗進(jìn)行扦插，每盆移栽1株，扦插深度為5 cm。扦插后采用灌根法接種病原線蟲，使土壤中的線蟲量為100頭/g。完成接種后，將甘薯盆栽移入未受莖線蟲侵染的防蟲網(wǎng)棚內(nèi)。盆栽試驗共設(shè)6個處理，每個處理重復(fù)10次，共60盆，詳見表1。

1.2.2 大田試驗

試驗田選擇在山西夏縣牛家凹農(nóng)場無病甘薯田。2019年10月12日，甘薯收獲后撒播油菜種子，播種量為15? kg/hm。油菜盛花期將油菜用秸稈粉碎機(jī)破碎并旋耕15 cm深，旋耕前油菜鮮質(zhì)量達(dá)到75 t/hm。按450 t/hm水量澆水，使土壤含水量達(dá)到20%～30%。覆蓋薄膜15 d后按常規(guī)方法進(jìn)行薯苗栽植，薯苗栽植時每穴均勻接種帶線蟲的病薯，田間管理與大田相同。每小區(qū)栽種250株，5行區(qū)，行距0.5 m、株距0.25 m。試驗設(shè)3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)之間間隔1 m。大田試驗共設(shè)4個處理，詳見表2。

1.3 測試項目

1.3.1 盆栽試驗

（1）甘薯莖部和薯塊中莖線蟲數(shù)量統(tǒng)計。

接種后每隔30、60、90 d各取樣1次，每次隨機(jī)取3株。采用淺盤法分離甘薯莖部（5 cm長地下莖部和5 cm長地上莖部線蟲數(shù)量之和）和薯塊中線蟲，24 h后收集線蟲，棄上清液，轉(zhuǎn)移至2 mL離心管中以3 000 r/min離心2 min。棄上清液后將底層少量線蟲混合液滴于載玻片上，顯微鏡下計數(shù)。

（2）甘薯地上部、地下部及發(fā)病情況調(diào)查。

接種后90 d隨機(jī)取3株，分別統(tǒng)計各處理單株薯蔓質(zhì)量（g）、單株結(jié)薯數(shù)（個）、單株鮮薯質(zhì)量（g）及發(fā)病情況，計算薯塊的發(fā)病率、病情指數(shù)和防治效果。具體調(diào)查方法參照馬代夫等的方法。

發(fā)病率=病薯數(shù)/薯塊總數(shù)×100%;

病情指數(shù)=[∑（各級別薯塊數(shù)×相應(yīng)級數(shù)）/（總薯塊數(shù)×最高級數(shù)）]×100;

防治效果=[（對照區(qū)病情指數(shù)-處理區(qū)病情指數(shù)）/對照區(qū)病情指數(shù)]×100%。

1.3.2 大田試驗

2019年10月下旬調(diào)查各小區(qū)中間3行發(fā)病情況和產(chǎn)量，計算薯塊的發(fā)病率、病情指數(shù)及防治效果。

1.4 統(tǒng)計方法

采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對試驗結(jié)果進(jìn)行分析，不同處理間經(jīng)方差分析統(tǒng)計差異顯著后再用Duncan's新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 高硫苷油菜對甘薯莖部和薯塊中莖線蟲數(shù)量的影響

由表3、圖1、圖2可知，與CK-2處理（線蟲對照）相比，油菜處理200、300、400 g/盆甘薯莖部和薯塊中莖線蟲數(shù)量顯著減少，接種后30、60、90 d莖部線蟲數(shù)量分別減少42.71%～75.25%、84.86%～95.40%、97.52%～99.58%，接種后60、90 d薯塊線蟲數(shù)量分別減少67.10%～89.20%、50.10%～89.79%?？梢?，油菜處理可顯著抑制甘薯莖線蟲的侵染，油菜劑量越大，抑制效果越明顯，以油菜處理400 g/盆甘薯莖部和薯塊中線蟲數(shù)量最少，與CK-3處理（化學(xué)殺線劑對照）處理效果相當(dāng)。

2.2 高硫苷油菜對甘薯莖線蟲病的防治效果

由表4可知，高硫苷油菜可顯著降低甘薯莖線蟲病的發(fā)病率和病情指數(shù)，防病效果顯著。盆栽試驗結(jié)果表明，與CK-2處理（線蟲對照）相比，油菜處理200、300、400 g/盆薯塊發(fā)病率和病情指數(shù)分別降低38.89～60.00百分點、55.00%～84.00%，防治效果可達(dá)45.83%～81.67%，以油菜處理400 g/盆效果最佳，發(fā)病率23.33%，病情指數(shù)13.33，防治效果在80%以上，與CK-3處理（化學(xué)殺線劑對照）防治效果相當(dāng)。大田試驗結(jié)果表明，甘薯復(fù)種油菜、噻唑磷減量20%+油菜及噻唑磷減量40%+油菜處理薯塊發(fā)病率和病情指數(shù)較對照分別降低33.09～39.69百分點、72.48%～78.30%，防治效果可達(dá)72.55%～78.30%，以噻唑磷減量20%+油菜處理效果最佳，發(fā)病率26.81%、病情指數(shù)17.90，防治效果可達(dá)75%以上。

2.3 高硫苷油菜對甘薯生物量的影響

由表5可知，高硫苷油菜能顯著促進(jìn)甘薯地上部和地下部生長。盆栽試驗結(jié)果表明，與CK-2處理（線蟲對照）相比，油菜處理200、300及400 g/盆單株薯蔓質(zhì)量、單株鮮薯質(zhì)量、單株結(jié)薯數(shù)分別增加233.86%～461.17%、37.28%～127.48%、76.92%～230.77%，以油菜處理400 g/盆時薯蔓增質(zhì)量最為明顯，地下部產(chǎn)量最高，結(jié)薯數(shù)可達(dá)到 CK-3 處理（化學(xué)殺線劑對照）水平。大田試驗結(jié)果表明，與對照相比，甘薯復(fù)種油菜、噻唑磷減量20%+油菜及噻唑磷減量40%+油菜處理單株薯蔓質(zhì)量、單株鮮薯質(zhì)量、單株結(jié)薯數(shù)分別增加71.21%～82.05%、75.73%～87.70%、88.46%～103.85%，以噻唑磷減量20%+油菜處理效果最佳，單株薯蔓質(zhì)量514.1 g、單株鮮薯質(zhì)量641.2 g、單株結(jié)薯數(shù)5.3個。

3 討論與結(jié)論

針對甘薯莖線蟲病生產(chǎn)上主要以農(nóng)業(yè)防治和化學(xué)防治為主，農(nóng)業(yè)防治如培育抗病新品種、輪作倒茬、深翻曬土等。但由于國內(nèi)缺乏高抗甘薯品種，且腐爛莖線蟲寄主范圍十分廣泛，因此農(nóng)業(yè)防治的效果并不理想?；瘜W(xué)殺線劑不僅造成環(huán)境污染，還易誘發(fā)線蟲產(chǎn)生抗性，因而可選擇的殺線劑品種十分有限。隨著人們對食品安全重視程度的不斷提高，生物防治以其無污染、無公害、長效等優(yōu)點在甘薯莖線蟲病綜合治理中顯示出越來越重要的地位。

植物體內(nèi)含有多種天然有效活性成分可抑制或毒殺線蟲，因而植物源殺線劑是甘薯莖線蟲病生物防治的研究重點之一。美國、印度、墨西哥等國家有關(guān)天然殺線活性物質(zhì)對寄生線蟲防效的研究起步較早且成果顯著，很多植物化合物已經(jīng)商品化生產(chǎn)，我國在這方面明顯落后。目前研究報道具有殺線蟲或使線蟲致病活性的植物約有300余種，防治對象涉及根結(jié)線蟲、胞囊線蟲、松材線蟲等多種植物寄生性線蟲，但關(guān)于甘薯莖線蟲的研究很少。Handiseni等發(fā)現(xiàn)，十字花科植物種子提取液（油菜、芥菜、白芥）能顯著降低狗牙根中根結(jié)線蟲的數(shù)量，并通過大田應(yīng)用得到進(jìn)一步驗證。Soheili等發(fā)現(xiàn)，油菜植株組織可顯著抑制土壤和寄主植物中根結(jié)線蟲活性，降低繁殖系數(shù)，促進(jìn)番茄和土豆植株生長，提高果實產(chǎn)量和品質(zhì)，建議可將油菜與番茄等易感線蟲的作物進(jìn)行輪作。閆磊等發(fā)現(xiàn)，銀杏、馬櫻丹和曼陀羅植物提取物對甘薯莖線蟲均有較強(qiáng)的毒性，其中銀杏和馬櫻丹的殺線蟲活性都在90%以上。本研究發(fā)現(xiàn)，利用生物熏蒸技術(shù)，高硫苷油菜晉黃芥能明顯抑制腐爛莖線蟲對甘薯莖部和薯塊的侵染，降低發(fā)病率和病情指數(shù)，對甘薯莖線蟲病防治效果顯著，且可促進(jìn)地上部和地下部的生長。因此，對于甘薯莖線蟲病發(fā)病嚴(yán)重的地塊，可考慮采用輪作、間作、套種等方式種植高硫苷油菜作為綠肥，并適時碎汁、入土、捂青。不僅能有效控制莖線蟲病的發(fā)生，而且可大大減少化學(xué)合成農(nóng)藥的用量，對改善土壤結(jié)構(gòu)、提高作物產(chǎn)量也大有裨益。

硫苷存在于植物亞細(xì)胞區(qū)室中被多價鰲合，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無生物活性，而黑芥子酶分布在液泡中，只有當(dāng)植物組織受到破壞（如機(jī)械損失、害蟲侵襲、自然腐敗降解等）時，硫苷才能與黑芥子酶發(fā)生作用從而產(chǎn)生抑菌抗蟲類生物活性物質(zhì)異硫氰酸酯。因此，如何最大限度地使材料中硫苷水解成異硫氰酸酯，增強(qiáng)硫苷及降解產(chǎn)物對甘薯莖線蟲病的生防效果，還有待進(jìn)一步研究。

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