煙草浸提液對番茄晚疫病誘導(dǎo)抗性的研究

張志霞， 劉杰才， 云興福， 李 蕾

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝與植物保護(hù)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010019； 2.滿洲里俄語職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古滿洲里 012400)

番茄晚疫病由致病疫霉菌[Phytophthorainfestans(Mont.) de Bary]侵染所致[1]，主要危害葉片、莖和果實(shí)，苗期、成株期均可發(fā)生[2]，對番茄生產(chǎn)造成嚴(yán)重的威脅，通常年份減產(chǎn)20%～30%，嚴(yán)重時減產(chǎn)50%～80%，甚至絕收[3-4]。目前對該病的防治措施有選用抗病品種、實(shí)行輪作換茬、合理密植、化學(xué)防治和生物防治等，但主要采用化學(xué)防治，由于菜農(nóng)逐漸加大用藥劑量或重復(fù)用藥，不僅使病原菌對一些常用殺菌劑表現(xiàn)出抗藥性，還嚴(yán)重污染農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，食品中的農(nóng)藥殘留直接危害人們的身體健康[5-8]。因此，為了減少化學(xué)農(nóng)藥的使用，提高食品安全質(zhì)量，尋求一種安全、綠色的防控番茄晚疫病的方法成為當(dāng)務(wù)之急。

在生物防治中，植物誘導(dǎo)抗病性是一種較為綠色環(huán)保的抗病技術(shù)，已受到眾多學(xué)者的青睞，在植物病害的防控中具有十分廣闊的應(yīng)用前景[9]。所謂植物誘導(dǎo)抗病性，即利用生物的或物理的、化學(xué)的因子對植株進(jìn)行誘導(dǎo)處理，改變植物對病害的反應(yīng)，產(chǎn)生局部的或系統(tǒng)的抗性[10]。王樹桐等利用知母提取液誘導(dǎo)處理馬鈴薯幼苗，結(jié)果表明，植株對晚疫病產(chǎn)生抗性[11]。陳桂華等在水稻幼苗3葉1心時，將中藥前胡提取物均勻噴施在葉片上進(jìn)行誘導(dǎo)處理，結(jié)果表明中藥前胡提取物可誘導(dǎo)水稻對稻瘟病產(chǎn)生抗性[12]。柴慶凱等發(fā)現(xiàn)，利用淀粉芽孢桿菌LJ02溶液對黃瓜幼苗進(jìn)行誘導(dǎo)處理，可誘導(dǎo)黃瓜對灰霉病產(chǎn)生抗性[13]。甄丹妹等研究發(fā)現(xiàn)，玫瑰黃鏈霉菌活性代謝產(chǎn)物可誘導(dǎo)黃瓜對白粉病產(chǎn)生抗性[14]。

為了探索新型綠色的防控番茄晚疫病的方法，本試驗利用煙草根、莖、葉的乙醇、丙酮浸提液在番茄幼苗2葉1心時進(jìn)行2次誘導(dǎo)處理，調(diào)查番茄晚疫病病情，研究番茄晚疫病的誘導(dǎo)抗性效果，以期為今后生產(chǎn)中綠色、高效防控番茄晚疫病奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

煙草品種為吉林紅，購自內(nèi)蒙古赤峰市叢杖子村；番茄品種為粉紅 918，購自內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科學(xué)院種子經(jīng)銷部；番茄晚疫病病原菌[Phytophthorainfestans(Mont.) de Bary]由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所提供。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗于2021年2—12月在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)科研基地進(jìn)行。

試驗包括自然病原發(fā)病試驗和人工接種病原發(fā)病試驗2個部分。設(shè)6個處理分別為乙醇根浸提液誘導(dǎo)處理(簡稱乙根)、乙醇莖浸提液誘導(dǎo)處理(簡稱乙莖)、乙醇葉浸提液誘導(dǎo)處理(簡稱乙葉)、丙酮根浸提液誘導(dǎo)處理(簡稱丙根)、丙酮莖浸提液誘導(dǎo)處理(簡稱丙莖)、丙酮葉浸提液誘導(dǎo)處理(簡稱丙葉)。設(shè)3個對照分別為40%乙醇浸提劑(簡稱乙CK)、60%丙酮浸提劑(簡稱丙CK)和蒸餾水(簡稱總CK)，每個處理3次重復(fù)。

1.3 試驗方法

1.3.1 自然病原發(fā)病試驗

1.3.1.1 誘導(dǎo)抗病植株的準(zhǔn)備 將番茄種子倒在大燒杯中，加入0.2%的高錳酸鉀溶液進(jìn)行消毒，30 min 后用清水沖洗掉種子上的藥物殘留，再加入清水浸泡24 h，將恒溫培養(yǎng)箱的溫度設(shè)置為28 ℃，放入浸泡后的種子進(jìn)行催芽，3 d后將露白的種子播于穴盤內(nèi)，重復(fù)3次，小區(qū)內(nèi)隨機(jī)排列，之后進(jìn)行常規(guī)管理。

1.3.1.2 煙草浸提液的制備 隨機(jī)選取自然風(fēng)干的煙草根、莖、葉，切成1 cm的小段，以40%乙醇和60%丙酮為浸提劑，煙草材料和浸提劑的比例為 1 ∶12，分別放入錐形瓶后，在25 ℃、240 r/min的搖床上進(jìn)行振蕩浸提，24 h后取出，先用定性濾紙初次過濾除去殘渣，再用0.22 μm細(xì)菌過濾器進(jìn)行除菌，即得浸提液母液。

1.3.1.3 誘導(dǎo)處理的時間及方法 在番茄幼苗2葉1心時進(jìn)行第1次誘導(dǎo)處理，第2次誘導(dǎo)處理(強(qiáng)化誘導(dǎo))于3 d后進(jìn)行。下午6點(diǎn)，將制備好的煙草根、莖、葉的乙醇、丙酮浸提液裝于喉頭噴霧器中，分別噴施在各個處理的葉片正背面(以布勻藥液為度)，以40%乙醇浸提劑和60%丙酮浸提劑作為對照(CK)，蒸餾水作為總對照(總 CK)，誘導(dǎo)處理后進(jìn)行常規(guī)管理。

1.3.1.4 病情調(diào)查 待番茄幼苗長至7張真葉，選擇健康的幼苗定植在大棚，每個小區(qū)面積為1.1 m×5.3 m，每個小區(qū)栽種2行，每行13株，之后進(jìn)行常規(guī)管理。試驗于植株發(fā)病后，每個處理隨機(jī)選取10株為樣本，依據(jù)病情分級標(biāo)準(zhǔn)[15]調(diào)查其病株數(shù)和病葉數(shù)，每隔5 d調(diào)查1次，共調(diào)查8次，并計算其病情指數(shù)和誘導(dǎo)抗性效果[16]。

0 級：無癥狀；1 級：≤5%的葉面積被侵染，形成小的壞死斑；2 級：6%～15%的葉面積被侵染，形成限制性壞死斑；3 級：16%～30%的葉面積被侵染，莖部不形成壞死斑；4 級：31%～60%的葉面積被侵染或莖部形成小的壞死斑；5 級：61%～90%的葉面積被侵染或莖部形成擴(kuò)展斑；6 級：91%～100%的葉面積被侵染或莖部損壞或植株死亡。

病株率=(病株數(shù)/總株數(shù))×100%(全株有1張葉片達(dá)到1級病情就為病株)；

病葉率=(病葉數(shù)/總?cè)~數(shù))×100%(葉片達(dá)到1級病情就為病葉)；

病情指數(shù)=∑(各級病葉數(shù)×各級代表值)/(調(diào)查總?cè)~數(shù)×最高級別代表)×100；

誘導(dǎo)抗性效果=(對照病情指數(shù)-處理病情指數(shù))/對照病情指數(shù)×100%。

1.3.2 人工接種病原發(fā)病試驗 番茄種子經(jīng)過消毒、浸種、催芽后，播于苗缽內(nèi)，重復(fù)3次，小區(qū)內(nèi)隨機(jī)排列。

本試驗煙草浸提液的制備和誘導(dǎo)處理的時間及方法同自然病原發(fā)病試驗。取擴(kuò)繁的番茄晚疫病菌配成孢子懸液，調(diào)制濃度為1.15×105個孢子囊/mL。第2次誘導(dǎo)處理后5 d，采用噴霧接種法將番茄晚疫病菌孢子懸液噴施在全部葉片上進(jìn)行人工接種，以均勻分布為度，噴施后在幼苗周圍搭小拱棚，保溫保濕，有利于發(fā)病。本試驗于人工接種后4 d開始發(fā)病，每個處理隨機(jī)選取10株作為樣本，調(diào)查其發(fā)病情況，每隔4 d調(diào)查1次，共調(diào)查8次，調(diào)查方法同“1.3.1.4”節(jié)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2019和SPSS 17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)結(jié)果用3次重復(fù)的平均數(shù)表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 自然病原發(fā)病試驗

2.1.1 誘導(dǎo)處理后的病株率 在自然病原發(fā)病條件下，隨著時間的推移，病株率逐漸增加(表1)。在7月8日至7月18日這段時間內(nèi)，乙葉誘導(dǎo)處理比乙CK晚發(fā)病5 d，丙根和丙葉誘導(dǎo)處理分別比丙CK晚發(fā)病5 d和10 d；在8月12日最后1次調(diào)查中，乙根、乙莖和乙葉誘導(dǎo)處理的病株率分別比乙CK降低20.00%、13.34%和26.66%，丙根、丙莖和丙葉誘導(dǎo)處理的病株率分別比丙CK降低20.00%、20.00%和26.66%，除乙莖外與CK差異顯著；乙根、乙莖、乙葉、丙根、丙莖和丙葉誘導(dǎo)處理的病株率分別比總CK降低25.00%、18.75%、31.24%、25.00%、25.00%和31.24%，差異顯著或極顯著；乙醇誘導(dǎo)處理組內(nèi)乙葉誘導(dǎo)處理的病株率最低，丙酮誘導(dǎo)處理組內(nèi)丙葉誘導(dǎo)處理的病株率最低。

表1 自然病原發(fā)病試驗的病株率

2.1.2 誘導(dǎo)處理后的病葉率 隨著時間的推移，病葉率逐漸增加(表2)。在8月12日調(diào)查中，乙根、乙莖和乙葉誘導(dǎo)處理的病葉率分別比乙CK降低22.51%、15.43%和26.64%，丙根、丙莖和丙葉誘導(dǎo)處理的病葉率分別比丙CK降低20.81%、18.87%和27.66%，差異顯著或極顯著；乙根、乙莖、乙葉、丙根、丙莖和丙葉誘導(dǎo)處理的病葉率分別比總CK降低23.80%、16.83%、27.86%、22.39%、20.48%和29.10%，差異顯著或極顯著；乙醇誘導(dǎo)處理組內(nèi)乙葉誘導(dǎo)處理的病葉率最低，丙酮誘導(dǎo)處理組內(nèi)丙葉誘導(dǎo)處理的病葉率最低。

表2 自然病原發(fā)病試驗的病葉率

2.1.3 誘導(dǎo)處理后的病情指數(shù) 隨著時間的推移，病情指數(shù)呈逐漸增加的趨勢(表3)。在8月12日調(diào)查中，乙根、乙莖和乙葉誘導(dǎo)處理的病情指數(shù)極顯著低于乙CK，誘導(dǎo)抗性效果分別達(dá)到41.61%、30.56%和45.85%，丙根、丙莖和丙葉誘導(dǎo)處理的病情指數(shù)極顯著低于丙CK，誘導(dǎo)抗性效果分別達(dá)到40.46%、37.18%和50.25%；乙根、乙莖、乙葉、丙根、丙莖和丙葉誘導(dǎo)處理的病情指數(shù)均極顯著低于總CK，誘導(dǎo)抗性效果分別達(dá)到45.77%、35.15%、49.43%、44.42%、41.49%和53.67%(圖1)；乙醇誘導(dǎo)處理組內(nèi)乙葉誘導(dǎo)處理的病情指數(shù)最低且誘導(dǎo)抗性效果最強(qiáng)，丙酮誘導(dǎo)處理組內(nèi)丙葉誘導(dǎo)處理的病情指數(shù)最低且誘導(dǎo)抗性效果最強(qiáng)。

2.2 人工接種病原發(fā)病試驗

2.2.1 誘導(dǎo)處理后的病株率 在人工接種病原發(fā)病條件下，隨著時間的推移，病株率逐漸增加(表4)。

表3 自然病原發(fā)病試驗的病情指數(shù)

在7月5—13日這段時間內(nèi)，乙根和乙葉誘導(dǎo)處理分別比乙CK晚發(fā)病4 d和8 d，丙根和丙葉誘導(dǎo)處理分別比丙CK晚發(fā)病4 d和8 d；在8月2日調(diào)查中，乙根、乙莖和乙葉誘導(dǎo)處理的病株率分別比乙CK降低23.54%、17.65%和29.42%，丙根、丙莖和丙葉誘導(dǎo)處理的病株率分別比丙CK降低18.75%、18.75%和31.24%，差異顯著或極顯著；乙根、乙莖、乙葉、丙根、丙莖和丙葉誘導(dǎo)處理的病株率分別比總CK降低23.54%、17.65%、29.42%、23.54%、23.54%和35.29%，差異顯著或極顯著；乙醇誘導(dǎo)處理組內(nèi)乙葉誘導(dǎo)處理的病株率最低，丙酮誘導(dǎo)處理組內(nèi)丙葉誘導(dǎo)處理的病株率最低。

表4 人工接種病原發(fā)病試驗的病株率

2.2.2 誘導(dǎo)處理后的病葉率 隨著時間的推移，病葉率呈逐漸增加的趨勢(表5)。在8月2日調(diào)查中，乙根、乙莖和乙葉誘導(dǎo)處理的病葉率分別比乙CK降低23.81%、17.42%和26.25%，丙根、丙莖和丙葉誘導(dǎo)處理的病葉率分別比丙CK降低23.23%、20.93%和31.96%，差異極顯著；乙根、乙莖、乙葉、丙根、丙莖和丙葉誘導(dǎo)處理的病葉率分別比總CK降低28.93%、22.88%、31.28%、27.43%、25.32%和35.61%，差異極顯著；乙醇誘導(dǎo)處理組內(nèi)乙葉誘導(dǎo)處理的病葉率最低，丙酮誘導(dǎo)處理組內(nèi)丙葉誘導(dǎo)處理的病葉率最低。

2.2.3 誘導(dǎo)處理后的病情指數(shù) 隨著時間的推移，病情指數(shù)逐漸增加(表6)。在8月2日調(diào)查中，乙根、乙莖和乙葉誘導(dǎo)處理的病情指數(shù)極顯著低于乙CK，誘導(dǎo)抗性效果分別達(dá)到47.96%、32.26%和55.34%，丙根、丙莖和丙葉誘導(dǎo)處理的病情指數(shù)極顯著低于丙CK，誘導(dǎo)抗性效果分別達(dá)到44.52%、42.58%和60.28%；乙根、乙莖、乙葉、丙根、丙莖和丙葉誘導(dǎo)處理的病情指數(shù)均極顯著低于總CK，誘導(dǎo)抗性效果分別達(dá)到52.43%、38.31%、59.26%、48.37%、46.26%和63.04%(圖2)；乙醇誘導(dǎo)處理組內(nèi)乙葉誘導(dǎo)處理的病情指數(shù)最低且誘導(dǎo)抗性效果最強(qiáng)，丙酮誘導(dǎo)處理組內(nèi)丙葉誘導(dǎo)處理的病情指數(shù)最低且誘導(dǎo)抗性效果最強(qiáng)。

表6 人工接種病原發(fā)病試驗的病情指數(shù)

3 討論與結(jié)論

研究表明，植物對各種病害具有防衛(wèi)潛能，通過適當(dāng)?shù)恼T導(dǎo)處理可以激發(fā)植物自身的抗病性，使感病的植物表現(xiàn)抗病，從而抵抗多種病害，這是一種綠色、無污染且有利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的防控病害的方法[17-18]。劉嘉方等將番茄晚疫病菌弱毒菌株菌懸液作為誘導(dǎo)物，于番茄幼苗2葉1心時，均勻地噴施在葉片正背面進(jìn)行2次誘導(dǎo)處理，3 d后人工接種晚疫病菌，結(jié)果表明誘導(dǎo)處理后的植株病情發(fā)展較慢，可誘導(dǎo)番茄對晚疫病產(chǎn)生抗性[19]。高曉敏在黃瓜幼苗2張子葉完全展開時，利用西芹浸提液對黃瓜幼苗進(jìn)行2次誘導(dǎo)處理，2 d后接種枯萎病菌，研究結(jié)果表明西芹浸提液對黃瓜枯萎病具有誘導(dǎo)抗性效果[20]。田菲菲于黃瓜幼苗2葉1心時，用喉頭噴霧器將菜粉蝶提取物均勻噴灑在葉片正背面進(jìn)行誘導(dǎo)處理，3 d后接種炭疽病菌，結(jié)果表明誘導(dǎo)處理后植株的病情指數(shù)低于對照植株， 且對炭疽病產(chǎn)生抗性[21]。陳桂華等在水稻幼苗2葉1心時，將中藥前胡提取物均勻噴施在葉片正背面進(jìn)行誘導(dǎo)處理，2 d后接種稻瘟病菌，結(jié)果表明誘導(dǎo)處理后植株的病情指數(shù)顯著低于對照植株，且對稻瘟病產(chǎn)生抗性[11]。

本試驗結(jié)果表明，在自然病原發(fā)病試驗中，經(jīng)過乙根、乙莖、乙葉、丙根、丙莖和丙葉浸提液誘導(dǎo)處理后番茄植株的病株率、病葉率及病情指數(shù)均顯著或極顯著低于各自的對照和總對照，與各自的對照相比，各誘導(dǎo)處理的誘導(dǎo)抗性效果分別為41.61%、30.56%、45.85%、40.46%、37.18%和50.25%，與總對照相比，各誘導(dǎo)處理的誘導(dǎo)抗性效果分別為45.77%、35.15%、49.43%、44.42%、41.49%和53.67%；在人工接種病原發(fā)病試驗中，經(jīng)過乙根、乙莖、乙葉、丙根、丙莖和丙葉浸提液誘導(dǎo)處理后番茄植株的病株率、病葉率及病情指數(shù)均顯著或極顯著低于各自的對照和總對照，與各自的對照相比，各誘導(dǎo)處理的誘導(dǎo)抗性效果分別為47.96%、32.26%、55.34%、44.52%、42.58%和60.28%，與總對照相比，各誘導(dǎo)處理的誘導(dǎo)抗性效果分別為52.43%、38.31%、59.26%、48.37%、46.26%和63.04%，這與前人的研究具有相似性。

本試驗在自然病原發(fā)病試驗中，經(jīng)過乙葉和丙根誘導(dǎo)處理后的番茄植株比對照植株晚發(fā)病5 d，經(jīng)過丙葉誘導(dǎo)處理后的番茄植株比對照植物晚發(fā)病10 d；在人工接種病原發(fā)病試驗中，經(jīng)過乙根和丙根誘導(dǎo)處理后的番茄植株比對照植株晚發(fā)病4 d，經(jīng)過乙葉和丙葉誘導(dǎo)處理后的番茄植株比對照植株晚發(fā)病8 d。番茄植株整體發(fā)病進(jìn)程推后，病情降低，可使產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的損失相對降低。

綜合自然病原發(fā)病試驗和人工接種病原發(fā)病試驗結(jié)果表明，經(jīng)過煙草根、莖、葉的乙醇、丙酮浸提液誘導(dǎo)處理后，番茄植株產(chǎn)生對晚疫病的抗性，比對照植株推遲發(fā)病4～10 d，且病情發(fā)展緩慢，誘導(dǎo)抗性效果由強(qiáng)到弱趨勢為丙葉處理>乙葉處理>乙根處理>丙根處理>丙莖處理>乙莖處理。