誘抗劑對向日葵抗性誘導(dǎo)的研究

陶 波 ，趙 旭 ，杜 磊 ，云曉鵬

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150000；2.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）

向日葵是我國重要的油食兩用經(jīng)濟作物，栽培面積僅次于大豆與油菜，種植區(qū)域主要分布在內(nèi)蒙古、新疆、黑龍江、吉林、寧夏、甘肅等地[1-2]。近年來，我國向日葵產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，種植面積逐漸增加，全國播種面積約125萬hm2，產(chǎn)量達(dá)285萬t[3]。但隨著種植面積的擴大，寄生性雜草向日葵列當(dāng)（Orobanche cumana）對向日葵產(chǎn)業(yè)造成極大危害。因向日葵列當(dāng)不能通過光合作用合成生長發(fā)育所需的營養(yǎng)物質(zhì)，在整個生育期內(nèi)所需的全部營養(yǎng)物質(zhì)和水分來自寄主植物，從而導(dǎo)致寄主植物前期生長緩慢，植株矮化，花盤發(fā)育不完全，后期籽粒干癟。嚴(yán)重的還會導(dǎo)致植株死亡[4-5]，一般情況下受害向日葵會減產(chǎn)15%～30%，嚴(yán)重的會減產(chǎn)60%[6]，且發(fā)生范圍廣泛，在內(nèi)蒙古、新疆、黑龍江等地受害極其嚴(yán)重，甚至導(dǎo)致幾千公頃向日葵絕產(chǎn)，嚴(yán)重阻礙了向日葵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。向日葵列當(dāng)已成為危害向日葵最嚴(yán)重的惡性寄生雜草，所以防除列當(dāng)是向日葵種植階段的關(guān)鍵。但在向日葵生產(chǎn)中抗列當(dāng)、優(yōu)質(zhì)向日葵品種短缺，人工除草費時費力，不同作物輪作難度較大，因此針對不具抗性的優(yōu)質(zhì)向日葵品種，尋求高效便捷防除列當(dāng)?shù)拇胧┏蔀橹饕蝿?wù)[7]。

當(dāng)作物受到外界環(huán)境刺激或逆境條件下，植物誘抗劑主要通過誘導(dǎo)植物新陳代謝，提高防御酶、抗氧化酶活性，誘導(dǎo)或激活植物產(chǎn)生抗性物質(zhì)[8-9]。近年來，植物誘抗劑作為新型植物生長調(diào)節(jié)劑成為研究熱點，能從源頭降低化學(xué)農(nóng)藥對環(huán)境造成的危害[10]。但目前誘抗劑主要應(yīng)用于植物病害的防治，對雜草防治的研究極少。因此，本試驗進行了誘抗劑對向日葵列當(dāng)防除效果的研究，系統(tǒng)分析了誘抗劑對向日葵的抗性誘導(dǎo)以及生理生化作用機制，為解決當(dāng)前向日葵田惡性寄生雜草難防除的問題提供具體措施與理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

向日葵品種SHS363（三瑞農(nóng)業(yè)科技股份有限公司）；誘抗劑（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)藥學(xué)實驗室），植物誘抗劑-IR-18（對照藥劑，內(nèi)蒙古錦苗農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 誘抗劑對向日葵列當(dāng)?shù)姆佬?/p>

試驗地選擇在內(nèi)蒙古巴彥淖爾市五原縣新公中鎮(zhèn)。向日葵采用人工點播種植，株行距為30 cm×40 cm。試驗設(shè)7個處理，4次重復(fù)，共28個小區(qū)，小區(qū)面積21 m2，每小區(qū)4壟，隨機區(qū)組排列。分別于向日葵8～10葉期、12～14葉期和16～18葉期，采用該誘抗劑600倍液、800倍液，組合成不同的二次施藥方案，具體設(shè)計見表1。采用手動背負(fù)式HD 400噴霧器，噴液量為450 L/hm2，田間管理一致。分別于施藥后18 d、52 d調(diào)查各試驗小區(qū)向日葵植株數(shù)、被向日葵列當(dāng)寄生的植株數(shù)，計算寄生率與防效。

表1 試驗設(shè)計

1.2.2 誘抗劑、植物誘抗劑-IR-18對向日葵生長的影響

試驗在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護溫室進行，土壤為黑土，有機質(zhì)含量為3%，pH值7.0。采用盆栽的方法，每盆（25 cm×30 cm）播種5粒向日葵種子。誘抗劑與對照藥劑植物誘抗劑-IR-18 600倍液與800倍液分別于向日葵植株8～10葉期與12～14葉期進行二次施藥處理，同時設(shè)置清水對照處理，每個處理3次重復(fù)。分別于施藥后7、14、21 d在每小區(qū)取3個點，每點面積為0.25 m2，對向日葵的株高與鮮重進行測量。

1.2.3 誘抗劑、植物誘抗劑-IR-18對向日葵生理生化指標(biāo)的影響

試驗設(shè)計與方法同1.2.2，分別于施藥后1、3、5、7、10、14 d取向日葵葉片，按照試劑盒說明分別測定葉綠素、谷胱甘肽含量，谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶、過氧化物酶、超氧化物歧化酶活性，每組重復(fù)3次。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010、DPS 7.05軟件分析處理，用Duncan新復(fù)極差檢測法進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 誘抗劑對向日葵列當(dāng)?shù)姆佬?/h3>

由表2可知，在向日葵8～10葉期、12～14葉期和16～18葉期用該誘抗劑600倍液、800倍液進行莖葉噴霧處理對向日葵列當(dāng)寄生具有一定的控制作用。藥后18 d，600倍液各處理防效為31.8%～92.4%，均優(yōu)于800倍液同期各處理19.8%～72.8%的防治效果，其中處理2防效最好，達(dá)92.4%，與各處理相比差異顯著（P＜0.05）；不同時期施藥組合，防效優(yōu)劣依次為8～10葉期、12～14葉期組合>8～10葉期、16～18葉期組合>12～14葉期、16～18葉期組合，其中8～10葉期、12～14葉期組合的600倍液（處理2）和800倍液（處理5）處理防效分別為92.4%和72.8%。施藥后52 d各處理防效趨勢與藥后18 d結(jié)果大致相同，但防效明顯降低，8～10葉期、12～14葉期組合的600倍液（處理2）和800倍液（處理5）處理在相同用藥量條件下防效較好，分別為68.8%、58.7%，且二者差異不顯著（P＞0.05）；防效最差的是向日葵12～14葉期、16～18葉期組合的處理，600倍液（處理3）和800倍液（處理6）防效分別為27.7%、13.8%。

表2 誘抗劑不同處理對向日葵列當(dāng)?shù)姆佬?單位：%

2.2 誘抗劑、植物誘抗劑-IR-18對向日葵生長的影響

2.2.1 對向日葵株高的影響

不同稀釋倍數(shù)的誘抗劑與植物誘抗劑-IR-18對向日葵的生長有不同程度的影響。由圖1可知，施用誘抗劑與植物誘抗劑-IR-18均能提高向日葵株高；施用21 d后，與清水對照相比，誘抗劑600倍液、800倍液處理向日葵株高分別增加12.41%、3.14%，植物誘抗劑-IR-18 600倍液、800倍液處理株高分別增加6.86%、0.49%?？梢?，誘抗劑與植物誘抗劑-IR-18相比，株高增加更明顯。

圖1 不同稀釋倍數(shù)誘抗劑、植物誘抗劑-IR-18對向日葵株高的影響

2.2.2 對向日葵鮮重的影響

由圖2可知，施用誘抗劑與植物誘抗劑-IR-18均能提高向日葵鮮重；施用21 d后，與清水對照相比，誘抗劑600倍液、800倍液處理向日葵鮮重分別增加22.56%、15.72%，植物誘抗劑-IR-18 600倍液、800倍液處理鮮重分別增加21.98%、6.86%?？梢姡T抗劑與植物誘抗劑-IR-18相比，鮮重增加更明顯。

圖2 不同稀釋倍數(shù)誘抗劑、植物誘抗劑-IR-18對向日葵鮮重的影響

2.3 誘抗劑、植物誘抗劑-IR-18對向日葵生理生化指標(biāo)的影響

2.3.1 對向日葵葉片葉綠素含量的影響

由圖3可知，誘抗劑與植物誘抗劑-IR-18 600倍液均比800倍液處理葉綠素含量高。誘抗劑600倍液、800倍液處理葉片葉綠素含量均高于植物誘抗劑-IR-18和清水對照處理。施藥后3～10 d誘抗劑600倍液處理與植物誘抗劑-IR-18 800倍液、清水對照處理相比均有顯著差異（P＜0.05）。葉綠素含量隨施藥天數(shù)呈先上升后下降趨勢，施藥后第7天達(dá)到最高值，誘抗劑600倍液、800倍液葉綠素含量與清水對照相比分別增加了9.62%、6.54%。

圖3 誘抗劑、植物誘抗劑-IR-18對向日葵葉片葉綠素含量的影響

2.3.2 對向日葵葉片谷胱甘肽含量的影響

由圖4可知，施用誘抗劑的葉片谷胱甘肽含量顯著高于施用植物誘抗劑-IR-18含量（P＜0.05）。誘抗劑與植物誘抗劑-IR-18 600倍液均比800倍液處理谷胱甘肽含量高。各處理施藥后1～5 d葉片中谷胱甘肽含量呈上升趨勢，誘抗劑600倍液處理顯著高于清水對照處理（P＜0.05）；施藥后7～14 d清水對照與植物誘抗劑-IR-18谷胱甘肽含量均逐漸下降，但施用誘抗劑的處理谷胱甘肽含量先上升后下降，與清水對照相比，谷胱甘肽含量增加14.86%～23.15%。

圖4 誘抗劑、植物誘抗劑-IR-18對向日葵葉片谷胱甘肽含量的影響

2.3.3 對向日葵葉片谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶活性的影響

由圖5可知，施用誘抗劑后向日葵葉片中谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶活性600倍液較800倍液增加效果明顯。誘抗劑與植物誘抗劑-IR-18相比，前者對谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶活性的提高顯著高于后者（P＜0.05），當(dāng)誘抗劑600倍液時其活性高于清水對照。施藥后3～5 d各處理葉片谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶活性達(dá)到高峰，7 d活性顯著下降，10～14 d活性先升高（植物誘抗劑-IR-18 800倍液除外）再下降，其中，施用誘抗劑600倍液3～5 d與14 d的葉片谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶活性較清水對照顯著增加（P＜0.05），且第3天增加最高，可達(dá)5.09%。

圖5 誘抗劑、植物誘抗劑-IR-18對向日葵葉片谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶活性的影響

2.3.4 對向日葵葉片過氧化物酶活性的影響

由圖6可知，施用誘抗劑與植物誘抗劑-IR-18后向日葵葉片過氧化物酶活性增加，且兩種藥劑均為600倍液比800倍液增加效果明顯。誘抗劑提高過氧化物酶活性較植物誘抗劑-IR-18強，且誘抗劑600倍液施用后向日葵葉片過氧化物酶與其他處理（施用植物誘抗劑-IR-18 600倍液3 d處理除外）相比差異顯著（P＜0.05），施藥后第5天過氧化物酶活性達(dá)到最大值。施藥后1～5 d各處理過氧化物酶活性逐漸增加，7～14 d活性逐漸降低，清水對照處理向日葵葉片過氧化物酶的活性變化不明顯。施藥后5～7 d，與其他處理相比，誘抗劑對過氧化物酶活性影響最大，誘抗劑600倍液影響最顯著（P＜0.05），與清水對照相比酶活性提高53.78%～59.45%。

圖6 誘抗劑、植物誘抗劑-IR-18對向日葵葉片過氧化物酶活性的影響

2.3.5 對向日葵葉片超氧化物歧化酶活性的影響

由圖7可知，施用誘抗劑與植物誘抗劑-IR-18后向日葵葉片超氧化物歧化酶活性呈先增加后降低的趨勢，兩種藥劑600倍液均比800倍液增加明顯。誘抗劑提高超氧化物歧化酶活性較植物誘抗劑-IR-18強，且施藥后3～10 d誘抗劑600倍液、800倍液超氧化物歧化酶活性與其他各處理相比均差異顯著（P＜0.05）；施藥后第5天酶活性達(dá)到最大值，與清水對照相比提高23.72%。施藥后1～5 d各處理超氧化物歧化酶活性逐漸增加，7～14 d活性逐漸降低，但清水對照處理向日葵葉片中超氧化物歧化酶活性先上升后下降最終上升。

圖7 誘抗劑、植物誘抗劑-IR-18對向日葵葉片超氧化物歧化酶活性的影響

3 結(jié)論與討論

目前，向日葵生產(chǎn)中列當(dāng)?shù)姆莱饕捎梅N植抗性品種和農(nóng)業(yè)防治等措施，但前一種措施品種依賴性強，后一種措施效果有限。誘抗劑通過誘導(dǎo)抗逆酶活性導(dǎo)致植株對列當(dāng)產(chǎn)生抗性，作為一種新的列當(dāng)防治措施用藥量低、防治效果好、對環(huán)境友好，同時可使列當(dāng)?shù)姆乐螖[脫向日葵品種的限制，從而延長對列當(dāng)敏感但優(yōu)質(zhì)的向日葵品種的市場壽命，具有廣闊的應(yīng)用前景。本試驗結(jié)果表明，該誘抗劑能有效防除向日葵列當(dāng)，且誘抗劑的防效隨藥劑濃度的增加而顯著增加，600倍液防效明顯優(yōu)于800倍液，且最佳施藥期為向日葵8～10葉期、12～14葉期施用兩次。云曉鵬等[11]研究植物誘抗劑-IR-18對向日葵列當(dāng)抑制效果時得出相似結(jié)論，向日葵列當(dāng)防效與藥劑濃度成正比，防效排序為400倍液＞600倍液＞800倍液。

研究表明，植物誘抗劑能夠增加寄主自身各類解毒酶活性及含量從而達(dá)到防除目的。崔華星[12]研究發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌施用后番茄與瓜列當(dāng)苯丙氨酸解氨酶（PAL）、多酚氧化酶（PPO）、超氧化物歧化酶（SOD）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性均有變化，得出生防菌通過影響各類酶活性提高作物抗逆性；王曉琳等[13]研究發(fā)現(xiàn)，噴施生物誘抗劑后與對照相比，過氧化物酶（POD）和SOD酶活性顯著提高，POD參與植物體內(nèi)木質(zhì)素、醌類物質(zhì)等的合成，同時促進分解酶活性，有提高植物抗性的作用；SOD是主要抗氧化酶，其活性增加導(dǎo)致植物抗逆性增強[14-15]；黃春艷等[16]研究得出，萘二甲酐與咪唑乙煙酸能引起向日葵葉片中氨基酸、谷胱甘肽含量和谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶活性的變化。本試驗通過施用誘抗劑與對照藥劑植物誘抗劑-IR-18對抗逆酶活性進行測定分析，得到誘抗劑不僅引起POD與SOD抗逆酶活性增強，還導(dǎo)致谷胱甘肽（GSH）含量與谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶（GST）活性增加，相同稀釋倍數(shù)下對向日葵植株的生長發(fā)育均有促進作用，且較植物誘抗劑-IR-18作用明顯。