氨基寡糖素對綠豆葉片防御酶活性和產(chǎn)量的影響

陳文晉 ，趙存虎 ，賀小勇 ，范雅芳 ，張自強 ，孔慶全 ，楊永興，鮑吝智，張雄飛，謝淑娟

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院植物保護研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；2.內(nèi)蒙古 自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院特色作物研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；3.包頭市土默特右旗蘇波蓋鄉(xiāng)綜合保障和技術(shù)推廣中心，內(nèi)蒙古 美岱橋 014111；4.通遼市科爾沁左翼后旗農(nóng)牧技術(shù)推廣中心，內(nèi)蒙古 甘旗卡 028199；5.內(nèi)蒙古托克托縣農(nóng)牧技術(shù)推廣中心，內(nèi)蒙古 雙河 010200；6.通遼市開魯縣麥新鎮(zhèn)綜合保障和技術(shù)推廣中心，內(nèi)蒙古 麥新 028413）

綠豆［Vigna radiata（L.）Wilczek］是具有生育期短、抗旱耐瘠薄、喜溫且固氮養(yǎng)地等[1-4]特點的作物，同時也是高蛋白、低脂肪、醫(yī)食同源作物，在內(nèi)蒙古具有悠久的栽培歷史。隨著國內(nèi)外市場對綠豆需求量的增加，其種植面積逐年擴大[5]。氨基寡糖素是一種新型的生物農(nóng)藥，具有誘導(dǎo)植物產(chǎn)生防御反應(yīng)、激活植物的系統(tǒng)性免疫能力、減輕農(nóng)作物病害、提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)[6-8]的作用，可減少化肥、農(nóng)藥的使用量，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程對生態(tài)環(huán)境造成的污染。前人利用氨基寡糖素進行種子處理[9-10]，通過不同噴施濃度[11-12]、不同噴施時期[13-14]對不同作物和果樹試驗，結(jié)果表明氨基寡糖素能夠提高作物的抗逆性[15]、抗病性[16-17]，并能增產(chǎn)增效[18-19]。另有研究表明，氨基寡糖素還能提高豇豆對銹病的抗性并增加產(chǎn)量[20-22]。

截至目前，尚未有將氨基寡糖素應(yīng)用于綠豆的研究。本研究以冀綠0816綠豆品種為材料，采用正交試驗設(shè)計方法，分析浸種濃度、噴施濃度和噴施時期對綠豆生理指標和產(chǎn)量的影響，以期確定氨基寡糖素的最優(yōu)處理方式，為提高綠豆產(chǎn)量提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗所用綠豆品種為冀綠0816，由內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院植物保護研究所食用豆課題組提供；氨基寡糖素由河北中保綠農(nóng)作物科技有限公司提供。

1.2 試驗方法

試驗于2018—2019年在內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院試驗地進行，采用浸種濃度（A）、噴施濃度（B）和噴施時期（C）三因素五水平正交設(shè)計，共25個處理，小區(qū)寬3 m、長6 m，小區(qū)面積為18 m2，行距0.5 m，每個小區(qū)播種6行，因素水平及正交設(shè)計組合分別見表 1、表 2。

1.3 指標及測定方法

1.3.1 取樣

現(xiàn)蕾期、盛花期、成熟期各取綠豆主莖功能葉片1次，共計取樣3次。

1.3.2 生理指標的測定

試驗對防御酶（SOD、POD、PPO）的活性進行測定，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍四唑光化還原法，過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法，多酚氧化酶（PPO）活性采用鄰苯二酚法[23]；利用SPAD-502型葉綠素計測定葉片的葉綠素含量（SPAD值），每片葉選取3點測定，取平均值，測定時避開葉脈部位。

1.3.3 產(chǎn)量指標的測定

田間收獲時每個小區(qū)隨機取樣10株室內(nèi)考種，調(diào)查產(chǎn)量因子指標：單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)、單株粒重、百粒重；每小區(qū)除去邊行選取12 m2進行測產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010和SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計和分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 氨基寡糖素不同處理對綠豆葉片生理指標的影響

2.1.1 氨基寡糖素不同處理對綠豆葉片中SOD活性的影響

由圖1可知，浸種濃度（A）不同水平中A1、A2、A3、A4處理對綠豆葉片SOD活性的影響均顯著高于 A5（清水浸種）處理（P<0.05）；現(xiàn)蕾期 A1、盛花期A2、成熟期A3處理綠豆葉片SOD活性最高，分別為 78.49、107.33、42.17 U/g，顯著高于其他浸種濃度處理（P<0.05），最大值與最小值差值分別為30.16、19.81、8.68 U/g。

圖1 不同試驗因素綠豆葉片SOD活性

噴施濃度（B）不同水平處理表現(xiàn)為現(xiàn)蕾期B1和B5處理綠豆葉片SOD活性顯著高于其他噴施濃度處理（P<0.05）；盛花期B5處理綠豆葉片SOD活性顯著高于其他噴施濃度處理（P<0.05），且在盛花期時達到峰值，為105.83 U/g，最大值與最小值的差值為8.40 U/g；成熟期B3處理綠豆葉片SOD活性（38.92 U/g）顯著高于其他噴施濃度處理（P<0.05），最大值與最小值的差值為2.09 U/g。

噴施時期（C）不同水平處理表現(xiàn)為現(xiàn)蕾期C3處理綠豆葉片SOD活性（64.91 U/g）顯著高于其他噴施時期處理（P<0.05），最大值與最小值的差值為7.00 U/g；盛花期C2處理綠豆葉片SOD活性（103.24 U/g）顯著高于其他噴施時期處理（P<0.05），C3和C4處理差異不顯著（P>0.05），最大值與最小值的差值為5.21 U/g；成熟期C3和C4處理綠豆葉片SOD活性差異不顯著（P>0.05），分別為39.01、38.84 U/g，但顯著高于其他噴施時期處理（P<0.05），最大值與最小值的差值為4.10 U/g。各因素在成熟期時的極值分別為浸種濃度RA=8.68、噴施濃度RB=2.08、噴施時期RC=4.10，即3個因素對綠豆葉片SOD活性的影響順序為浸種濃度（A）>噴施時期（C）>噴施濃度（B）。

2.1.2 氨基寡糖素不同處理對綠豆葉片POD活性的影響

由圖2可知，浸種濃度（A）不同水平處理對綠豆葉片中POD活性的影響為現(xiàn)蕾期A3和A4差異不顯著（P>0.05），分別為 49.73、49.43 U/g，顯著高于A1、A2和 A5處理（P<0.05），最大值與最小值的差值為2.90 U/g；盛花期A4處理綠豆葉片POD活性（144.95 U/g）顯著高于其他浸種濃度處理（P<0.05），最大值與最小值的差值為2.66 U/g；成熟期A3處理綠豆葉片POD活性（122.29 U/g）顯著高于其他浸種濃度處理（P<0.05），最大值與最小值的差值為7.45 U/g。

圖2 不同試驗因素綠豆葉片POD活性

噴施濃度（B）不同水平處理對綠豆葉片中POD活性的影響為現(xiàn)蕾期B1、B4和B5差異不顯著（P>0.05），分別為48.49、48.90、48.91 U/g，顯著高于B2和B3噴施濃度處理（P<0.05），最大值與最小值的差值為0.93 U/g；盛花期B5處理綠豆葉片POD活性（144.09 U/g）與 B2、B4差異不顯著（P>0.05），顯著高于B1、B3處理（P<0.05），最大值與最小值的差值為0.82 U/g；成熟期B1處理綠豆葉片POD活性（121.35 U/g）顯著高于其他噴施濃度處理（P<0.05），最大值與最小值的差值為5.33 U/g。

噴施時期（C）不同水平處理對綠豆葉片POD活性的影響為現(xiàn)蕾期C2處理綠豆葉片POD活性（49.00 U/g）顯著高于其他噴施時期處理（P<0.05），最大值與最小值的差值為1.04 U/g；盛花期C4處理綠豆葉片POD活性（144.63 U/g）顯著高于C1、C2、C5處理（P<0.05），與 C3處理差異不顯著（P>0.05），最大值與最小值的差值為1.40 U/g；成熟期C3處理綠豆葉片POD活性（121.56 U/g）顯著高于其他噴施時期處理（P<0.05），最大值與最小值的差值為5.22 U/g。各因素在成熟期時的極值分別為浸種濃度RA=7.45、噴施濃度RB=5.22、噴施時期RC=5.32，即3個因素對綠豆葉片POD活性的影響順序為浸種濃度（A）>噴施時期（C）>噴施濃度（B）。

2.1.3 氨基寡糖素不同處理對綠豆葉片PPO活性的影響

由圖3可知，浸種濃度（A）不同水平處理對綠豆葉片中PPO活性的影響為現(xiàn)蕾期A1處理（635.66 U/g）顯著高于其他浸種濃度處理（P<0.05），最大值與最小值的差值為75.38 U/g；盛花期A3處理綠豆葉片PPO活性（845.56 U/g）顯著高于其他浸種濃度處理（P<0.05），最大值與最小值的差值為41.00 U/g；成熟期A2處理綠豆葉片PPO活性（460.01 U/g）顯著高于其他浸種濃度處理（P<0.05），最大值與最小值的差值為18.88 U/g。

圖3 不同試驗因素綠豆葉片PPO活性

噴施濃度（B）不同水平處理對綠豆葉片中PPO活性的影響為現(xiàn)蕾期B1處理（635.21 U/g）顯著高于其他噴施濃度處理（P<0.05），最大值與最小值的差值為92.71 U/g；盛花期和成熟期B5處理綠豆葉片PPO活性分別為849.99、457.82 U/g，均顯著高于其他噴施濃度處理（P<0.05），最大值與最小值的差值分別為 30.22、12.78 U/g。

噴施時期（C）不同水平處理對綠豆葉片PPO活性的影響為現(xiàn)蕾期C1處理（622.31 U/g）顯著高于其他噴施時期處理（P<0.05），最大值與最小值的差值為68.43 U/g；盛花期C4、C5處理綠豆葉片PPO活性分別為 838.19、838.33 U/g，差異不顯著（P>0.05），顯著高于其他噴施時期處理（P<0.05），最大值與最小值的差值均為14.47 U/g；成熟期C2處理綠豆葉片PPO活性（456.93 U/g）顯著高于其他噴施時期處理（P<0.05），最大值與最小值的差值為11.40 U/g。各因素在成熟期時的極值分別為浸種濃度RA=12.79、噴施濃度RB=18.89、噴施時期RC=11.41，即3個因素對綠豆葉片PPO活性的影響順序為噴施濃度（B）>浸種濃度（A）>噴施時期（C）。

2.1.4 氨基寡糖素不同處理對綠豆葉片SPAD值的影響

由圖4可知，浸種濃度（A）不同水平處理對綠豆葉片SPAD值的影響為現(xiàn)蕾期A2處理（33.96）顯著高于其他浸種濃度處理（P<0.05），最大值與最小值的差值為2.33；盛花期A3與A4差異不顯著（P>0.05），A3、A4 顯著高于 A1、A5 浸種濃度處理（P<0.05），最大值與最小值的差值為2.21；成熟期A2與A3處理差異不顯著（P>0.05），分別為22.87和23.05，顯著高于其他浸種濃度處理（P<0.05），最大值與最小值的差值為1.35。

圖4 不同試驗因素綠豆葉片SPAD值

噴施濃度（B）不同水平處理對綠豆葉片SPAD值的影響為現(xiàn)蕾期B3與B5差異不顯著（P>0.05），顯著高于其他噴施濃度處理，最大值與最小值的差值為0.73；盛花期B3處理綠豆葉片SPAD值（42.93）顯著高于其他噴施濃度處理，最大值與最小值的差值為0.55；成熟期B4處理綠豆葉片SPAD值（22.89）顯著高于其他噴施濃度處理，最大值與最小值的差值為0.79。

噴施時期（C）不同水平處理對綠豆葉片SPAD值的影響為現(xiàn)蕾期C2與C5差異不顯著（P>0.05），顯著高于其他噴施時期處理，最大值與最小值的差值為0.55；盛花期和成熟期C4處理均顯著高于其他噴施時期處理（P<0.05），分別為42.84和22.78，最大值與最小值的差值分別為0.44和0.55。各因素在成熟期時的極值分別為浸種濃度RA=1.35、噴施濃度RB=0.39、噴施時期RC=0.55，即3個因素對綠豆葉片SPAD值的影響順序為浸種濃度（A）>噴施時期（C）>噴施濃度（B）。

2.2 氨基寡糖素不同處理對綠豆產(chǎn)量及產(chǎn)量因子的影響

2.2.1 對綠豆產(chǎn)量的影響

以25個處理的小區(qū)產(chǎn)量為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，得到同一因素不同水平間平均值的極差R和每一因素水平下數(shù)據(jù)的平均值ki（表3）。由極差R值可知，3個因素對綠豆產(chǎn)量的影響順序為氨基寡糖素浸種濃度（A）>噴施濃度（B）>噴施時期（C）；在浸種濃度（A）5個水平中A3處理（0.4 g/100 mL）對應(yīng)的綠豆小區(qū)產(chǎn)量最高，為 2.461 kg/12 m2，折合產(chǎn)量為 2 050.83 kg/hm2，說明0.4 g/100 mL是本試驗中表現(xiàn)最優(yōu)的浸種濃度，其次為 0.8 g/100 mL、清水、0.2 g/100 mL，0.1 g/100 mL對應(yīng)的綠豆小區(qū)產(chǎn)量最低；根據(jù)極差分析結(jié)果可知，影響綠豆產(chǎn)量的次要因素為噴施濃度，在噴施濃度的5個水平中，B4（1.8 g/L）對應(yīng)的綠豆小區(qū)產(chǎn)量最高，為2.387 kg/12 m2，折合產(chǎn)量為1 989.17 kg/hm2，其次為 2.5 g/L、1.4 g/L、1.2 g/L，1.0 g/L對應(yīng)的綠豆小區(qū)產(chǎn)量最低；影響綠豆產(chǎn)量的最次要因素為噴施時期，在噴施時期的5個水平中，C3（盛花期噴施2次）對應(yīng)的綠豆小區(qū)產(chǎn)量最高，為2.318 kg/12 m2，折合產(chǎn)量為 1 931.67 kg/hm2，其次為差異不明顯的苗期噴施2次和現(xiàn)蕾期噴施2次，再次為苗期和盛花期各噴施1次，現(xiàn)蕾期和盛花期各噴施1次對應(yīng)的綠豆小區(qū)產(chǎn)量最低。由均值ki可知，氨基寡糖素不同處理綠豆產(chǎn)量最優(yōu)組合為A3B4C3，即浸種濃度為0.4 g/100 mL、噴施濃度為1.8 g/L、噴施時期為盛花期噴施2次。

表3 綠豆小區(qū)產(chǎn)量正交試驗結(jié)果

2.2.2 對綠豆產(chǎn)量因子的影響

由表4可知，浸種濃度（A）不同水平之間，單株莢數(shù)從高到低的順序為A2>A3>A1>A5>A4，A2和A3差異不顯著（P＞0.05），顯著高于其他浸種濃度處理（P＜0.05）；單莢粒數(shù)從高到低的順序為A2>A5>A4>A1>A3，A2與其他浸種濃度處理差異顯著（P<0.05），A4與A5差異不顯著（P>0.05）；單株粒重從高到低的順序為A3>A2>A1>A5>A4，A3顯著高于其他浸種濃度處理（P<0.05）；百粒重從高到低的順序為A3>A1>A2>A5>A4，A3與A1、A2差異不顯著（P>0.05），A3顯著高于A4和A5（P<0.05）；小區(qū)產(chǎn)量從高到低的順序為A3>A4>A5>A2>A1，A3顯著高于其他浸種濃度處理（P<0.05）。從產(chǎn)量構(gòu)成要素來看，A3獲得高產(chǎn)的主要因素為具有較高的單株粒重和百粒重。

表4 不同處理綠豆產(chǎn)量因子及產(chǎn)量結(jié)果

噴施濃度（B）不同水平之間，單株莢數(shù)從高到低的順序為B4>B5>B3>B1>B2，B4顯著高于其他噴施濃度處理（P<0.05），B5和B3以及B1和B2差異不顯著（P>0.05）；單莢粒數(shù)從高到低的順序為B4>B3>B5>B1>B2，B3與 B4差異不顯著（P>0.05），B3、B4與其他噴施濃度處理差異顯著（P<0.05）；單株粒重從高到低的順序為B4>B5>B3>B1>B2，B4顯著高于其他噴施濃度處理（P<0.05），B5、B3、B1 處理差異不顯著（P>0.05）；百粒重從高到低的順序為B5>B1>B2>B3>B4，B5與 B1、B2處理差異不顯著（P>0.05），B5顯著高于B3、B4處理（P<0.05）；小區(qū)產(chǎn)量從高到低的順序為B4>B5>B3>B2>B1，B4顯著高于其他處理（P<0.05）。從產(chǎn)量構(gòu)成因素來看，B4處理獲得高產(chǎn)的主要原因為具有較高的單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)和單株粒重。

噴施時期（C）不同水平之間，單株莢數(shù)從高到低的順序為C4>C2>C1>C3>C5，C4處理顯著高于其他噴施時期處理（P<0.05）；單莢粒數(shù)從高到低的順序為C2>C3＝C5>C4>C1，C2處理顯著高于其他噴施時期處理（P<0.05），C3、C5處理差異不顯著（P>0.05）；單株粒重從高到低的順序為C4>C3>C2>C1>C5，C4處理顯著高于其他噴施時期處理（P<0.05）；百粒重從高到低的順序為C3>C4>C2>C1>C5，C3處理顯著高于其他噴施時期處理（P<0.05），C2、C1處理差異不顯著（P>0.05），C2處理顯著高于C5處理（P<0.05）；小區(qū)產(chǎn)量從高到低的順序為C3>C2>C1>C4>C5，C3處理與其他噴施時期處理差異顯著（P<0.05），C1與C4處理差異不顯著（P>0.05）。從產(chǎn)量構(gòu)成因素分析，C3處理獲得高產(chǎn)受百粒重的影響較大。

3 討論與結(jié)論

大量研究表明，氨基寡糖素能夠提高作物的防御酶活性和抗逆性。彭?，摰萚24]研究認為，氨基寡糖素對煙草黑脛病和根黑腐病具有一定的防效，并能顯著提高煙草防御酶PAL、SOD、POD的活性；王亞霜[25]研究表明，氨基寡糖素浸泡小麥和玉米種子，對小麥和玉米植株的丙二醛（MDA）含量、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）、超氧化物歧化酶（SOD）等酶的活性有一定的調(diào)節(jié)作用；陳德清等[26]將小麥通過不同濃度氨基寡糖素浸種處理，得出氨基寡糖素能提高小麥免疫誘抗能力和耐鹽性，并促進生長。本研究表明，氨基寡糖素不同處理具有調(diào)節(jié)綠豆葉片中SOD、POD、PPO等防御酶活性的作用。

氨基寡糖素能夠增加作物的產(chǎn)量。王亞霜[25]研究表明，使用氨基寡糖素浸泡小麥和玉米種子，在一定范圍內(nèi)對二者的生長具有促進作用，進而影響產(chǎn)量和品質(zhì)；張素新等[27]研究認為，葉面噴施5%氨基寡糖素水劑在棉花抗早衰、提高產(chǎn)量方面具有顯著的促進作用；王胤等[28]在黃瓜生育期施用氨基寡糖素，對黃瓜具有較好的促生和增產(chǎn)效果。本研究表明，氨基寡糖素能明顯提高綠豆的產(chǎn)量，且氨基寡糖素不同處理對綠豆產(chǎn)量的影響效果不同，對產(chǎn)量影響最大的處理是浸種濃度，其次是噴施濃度，再次是噴施時期。

根據(jù)正交試驗的極差分析結(jié)果得到，不同氨基寡糖素處理下，綠豆獲得最高產(chǎn)量的理論最優(yōu)組合為A3B4C3，即浸種濃度為0.4 g/100 mL，噴施濃度為1.8 g/L，噴施時期為盛花期噴施2次。但本試驗實際測產(chǎn)綠豆獲得高產(chǎn)的組合為A3B5C2，即浸種濃度為0.4 g/100 mL，噴施濃度為2.5 g/L，噴施時期為現(xiàn)蕾期噴施2次。這可能是由于各因素存在交互作用，而且綠豆生產(chǎn)是一個復(fù)雜的過程，其生長環(huán)境因素以及氣候因素等也會對整個生育過程造成影響，從而影響產(chǎn)量。