葉面噴施 Ca2+、Mg2+、SA及其組合對(duì)番茄抗灰霉病的影響
2016-02-29 05:10:33李琳琳潘曉愛郭秋城易知利
大連民族大學(xué)學(xué)報(bào) 2016年1期
李琳琳，潘曉愛，郭秋城，易知利
(大連民族大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，遼寧 大連116605)
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葉面噴施 Ca2+、Mg2+、SA及其組合對(duì)番茄抗灰霉病的影響
李琳琳，潘曉愛，郭秋城，易知利
(大連民族大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，遼寧 大連116605)
摘要：礦質(zhì)元素不僅可使植物旺盛、健壯生長(zhǎng)，而且多數(shù)元素可作為病原物營(yíng)養(yǎng)需要或毒害作用而影響病原物的侵染擴(kuò)散和繁殖，增強(qiáng)植物抗病能力。選用番茄灰霉病敏感型番茄L402為試材，葉片施用Ca2+、Mg2+、SA及其組合處理，對(duì)番茄五葉幼苗期抗灰霉病的效果進(jìn)行調(diào)查。結(jié)果表明：葉面增施Mg2+不顯著改變番茄灰霉病的病情指數(shù)，病情指數(shù)為78.25；Mg2+與SA不同順序復(fù)合施用的病情性指數(shù)雖低于對(duì)照，但均顯著高于SA單一處理；Mg2+不僅沒(méi)有提高番茄抗灰霉病的作用，也沒(méi)有提高SA誘導(dǎo)番茄抗灰霉病的作用；Ca2+與SA不同順序配施對(duì)番茄幼苗抗灰霉病的影響效果不同。明確了先施Ca2+再施用SA處理抗病效果最好。即Ca+SA處理的病情指數(shù)比SA降低17.93 %，比SA+Ca降低13.34 %，比單純施Ca2+降低45.22 %；而SA+Ca處理的病情指數(shù)與SA處理無(wú)顯著差異。說(shuō)明先施Ca2+再施SA，Ca2+具有顯著增強(qiáng)SA誘導(dǎo)番茄抗灰霉病的作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果將有助于了解和提高SA誘導(dǎo)抗性機(jī)制，為提高番茄產(chǎn)量和品種提供理論基礎(chǔ)和現(xiàn)實(shí)依據(jù)。
關(guān)鍵詞：番茄；Mg2+；Ca2+；灰霉菌
礦質(zhì)養(yǎng)分是植物正常生長(zhǎng)發(fā)育所必需的，主要包括大量元素氮、鉀，中量元素鎂(Mg2+)、鈣(Ca2+)，微量元素鐵(Fe3+)、錳(Mn2+)、硼等。這些元素一方面可以作為植物組織的構(gòu)成成分或直接參與新陳代謝而起作用，另外一些可以改變植物的生長(zhǎng)方式、形態(tài)和解剖學(xué)特性，如使表皮細(xì)胞加厚、高度木質(zhì)化或硅質(zhì)化，從而形成機(jī)械屏障增強(qiáng)其抗病性，特別是可以通過(guò)生物化學(xué)特性的改變，如產(chǎn)生大量的抑制性或抗性物質(zhì)，增強(qiáng)或減弱植物對(duì)病蟲害的抵抗力，影響植物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量。已有研究表明了鈣、鎂和水楊酸(SA)在誘導(dǎo)植物抗病方面的效果[1-9]，在鈣和水楊酸復(fù)合施用對(duì)番茄、葡萄、黃瓜耐熱方面做了大量研究[10-12]，但二者復(fù)合施用在番茄抗病中鮮見報(bào)道。
本文在前人基礎(chǔ)上以‘L402’( 該品種由遼寧省農(nóng)科院李海濤研究員培育而成，具有耐干旱弱光抗低溫特性，對(duì)番茄灰霉病敏感)為試材，通過(guò)基質(zhì)栽培方式研究了Ca2+和SA對(duì)番茄抗灰霉病的影響，探討Ca2+與病害及病原物侵染的關(guān)系，篩選出適合的誘導(dǎo)抗病濃度，為進(jìn)一步深入研究Ca2+和SA在抗病中的協(xié)同機(jī)制和生產(chǎn)應(yīng)用提供依據(jù)。
1材料與方法
1.1 材料
供試番茄(LycopersiconesculentumMill.)品種為‘L402’。試驗(yàn)于2013年3—5月在沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)工廠化高效農(nóng)業(yè)工程技術(shù)中心科研基地內(nèi)進(jìn)行。
2013年3月5日在日光溫室內(nèi)進(jìn)行穴盤基質(zhì)育苗。待植株長(zhǎng)至3片真葉展開時(shí)，定植于溫度處理室中的12 cm×13 cm塑料缽內(nèi)，每個(gè)缽內(nèi)定植1株；定植土：園田土、草炭、腐熟豬糞配置的體積比為3:2:3。溫度處理室由自動(dòng)控溫系統(tǒng)G IC-Ⅲ型溫室環(huán)境智能化控制器 (沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)工廠化農(nóng)業(yè)中心) 按白天25 ℃、夜間15 ℃調(diào)控溫度；采用自然光照；控制器控制排風(fēng)扇實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)濕度，相對(duì)濕度為60 %～70 %。其他進(jìn)行常規(guī)管理。當(dāng)番茄葉片長(zhǎng)至5片真葉展開時(shí)進(jìn)行如下試驗(yàn)處理。
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及處理
1.2.1Mg2+與SA 不同施用順序?qū)Ψ芽够颐共⌒Ч谋容^
以噴施蒸餾水為對(duì)照(CK)，以噴施8 mM MgCl2(簡(jiǎn)稱Mg)，2 mM SA(簡(jiǎn)稱SA)及Mg2+和SA不同使用順序?yàn)樘幚?，每個(gè)處理20株。處理后3 d 接種灰霉菌，48 h內(nèi)保持濕度達(dá)100 %，溫度設(shè)置為25 ℃/15 ℃。接種后5 d調(diào)查發(fā)病情況，計(jì)算病情指數(shù)。
1.2.2Mg2+、Ca2+和SA處理對(duì)番茄抗灰霉病效果的比較
同1.2.1設(shè)置CK、 Ca、Mg處理和SA處理，每個(gè)處理20株。處理后3 d接種灰霉菌，48 h內(nèi)保持濕度達(dá)100 %，溫度設(shè)置為25 ℃/15 ℃。接種后5 d調(diào)查發(fā)病情況，計(jì)算病情指數(shù)。
1.2.3Ca2+與SA 不同施用順序?qū)Ψ芽够颐共⌒Ч谋容^
同1.2.1設(shè)置CK、Ca處理、SA處理及Ca和SA不同使用順序處理，每個(gè)處理20株。處理后3 d接種灰霉菌，48 h內(nèi)保持濕度達(dá)100 %，溫度設(shè)置為25 ℃/15 ℃。接種后5 d調(diào)查發(fā)病情況，計(jì)算病情指數(shù)并對(duì)葉片進(jìn)行臺(tái)盼藍(lán)染色，觀察葉片過(guò)敏性壞死情況。
1.3 方法
1.3.1病情指數(shù)的計(jì)算
灰霉病發(fā)病程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為：0級(jí)，無(wú)病斑；1級(jí)，病斑面積占葉面積5 %以下；3級(jí)，病斑面積占葉面積5 %～15 %；5級(jí)，病斑面積占葉面積15 %～25 %；7級(jí)，病斑面積占葉面積25 %～50 %；9級(jí)，病斑面積占葉面積50 %以上。采用Fang 等的分級(jí)計(jì)數(shù)法計(jì)算病情指數(shù)[13]。
1.3.2臺(tái)盼藍(lán)染色
溶液配制：
(1)Farmer溶液。醋酸、乙酸和氯仿的混合液(體積比為1：6：3)。
(2)乳酚溶液。苯酚10 mL，乳酸10 mL，甘油10 mL，蒸餾水10 mL混合均勻。
(3)錐蟲藍(lán)溶液。乳酚溶液與乙醇按體積比1:2混合，加入錐蟲藍(lán)至終質(zhì)量濃度為0.1 %。
(4)飽和水合氯醛。室溫下溶解水合氯醛直至有晶體析出不能溶解為止。
染色和顯微鏡觀察拍照：
以Farmer溶液浸泡葉片褪綠，期間更換新溶液。用0.1 %錐蟲藍(lán)溶液浸泡葉片，65 ℃水浴3 h。用飽和水合氯醛浸泡葉片4 h以上，期間更換新溶液，于載玻片上滴一滴50 %甘油，將染色后的葉片置于其上，蓋上蓋玻片。鏡檢照相。
1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)
本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均用Origin Pr 7.5進(jìn)行作圖，并用DPS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行顯著性分析。
2結(jié)果與討論
2.1 Mg2+與SA 不同施用順序?qū)Ψ芽够颐共〉挠绊?/h2>
施用Mg2+與SA及其二者不同施用順序的處理對(duì)番茄幼苗抗灰霉病效果如圖1。
注：不同字母表示經(jīng)Duncan's多重比較分析差異顯著，P≤0.05。
圖1Mg2+與SA不同施用順序?qū)Ψ芽够颐共〉挠绊?/p>
由圖1可知，Mg2+處理番茄幼苗病情指數(shù)為78.25，對(duì)照的病情指數(shù)為74.85，二者間沒(méi)有顯著差異，說(shuō)明單獨(dú)使用Mg2+對(duì)番茄灰霉病菌沒(méi)有效果，甚至是促進(jìn)了番茄幼苗發(fā)??；Mg2+與SA不同施用順序番茄幼苗的病情指數(shù)與對(duì)照相比顯著降低了，但是仍然顯著高于SA單一處理，說(shuō)明Mg2+和SA復(fù)合使用對(duì)番茄抗灰霉病起到的是消極作用，因此可以排除Mg2+的抗病性研究。有文獻(xiàn)報(bào)道，施Mg2+增加R.solani對(duì)豌豆幼苗的侵染[14]，施Mg2+使果肉中Mg2+濃度高，提高了果實(shí)的綠斑病發(fā)病率[15]。施Mg2+提高了花椰菜頭腐病的發(fā)病率[16]，這與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，Mg2+提高了番茄對(duì)灰霉病的病情指數(shù)。本實(shí)驗(yàn)證實(shí)Mg2+和SA復(fù)合使用未增強(qiáng)SA抗病性。
2.2 Mg2+、Ca2+和SA對(duì)番茄抗灰霉病的影響
分別單獨(dú)施用Mg2+、Ca2+、SA和水(對(duì)照)比較病情指數(shù)，結(jié)果如圖2。
注：不同字母表示經(jīng)Duncan's多重比較分析差異顯著，P≤0.05。
圖2施用Mg2+、Ca2+與SA對(duì)番茄抗灰霉病的影響
由圖2可知，Mg2+處理與對(duì)照的病情指數(shù)分別為78.25和74.85，差異分析顯示二者間沒(méi)有顯著差異；Ca2+處理的病情指數(shù)為70.33，病情指數(shù)低于對(duì)照，但差異不顯著；而SA處理病情指數(shù)為46.95，顯著低于其他3個(gè)處理，說(shuō)明SA處理顯著提高了番茄的抗病性。 Ca2+是植物抵抗病原物侵染，減少病害發(fā)生的一個(gè)重要的營(yíng)養(yǎng)元素，對(duì)它的研究也相對(duì)較多，但是對(duì)Mg2+的研究較少。有關(guān)Mg2+的試驗(yàn)結(jié)果多是減少植物的抗病性，提高發(fā)病率[15-17]。以10 mM的Mg2SO4作為對(duì)照與轉(zhuǎn)基因擬南芥作對(duì)比，共同接種番茄DC3000，10 mM的Mg2SO4處理顯著提高了擬南芥的發(fā)病程度[17]。使用不同濃度Mg2+對(duì)抗逆指標(biāo)影響的報(bào)道也不盡相同。用60.0 mg · L-1的Mg2+能顯著降低大豆葉片的脯氨酸含量、MDA含量和質(zhì)膜透性[18]。與此結(jié)果相反，使用240 mg · L-1Mg2+處理橘橙幼苗顯著提高了相對(duì)電導(dǎo)率與MDA含量，導(dǎo)致葉綠體內(nèi)片層消失，淀粉粒和質(zhì)體小球異常增多增大，線粒體膜模糊[19]。
2.1和2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，葉面增施Mg2+則顯著提高番茄灰霉病的病情指數(shù)，達(dá)78.25，比對(duì)照提高4.54 %，表明Mg2+不具有降低番茄灰霉病病情指數(shù)的作用。在Mg2+基礎(chǔ)上施用SA，得到的結(jié)果是Mg+SA和SA+Mg之間抗病性沒(méi)有顯著差異，病情指數(shù)均高于SA單一處理。在本實(shí)驗(yàn)中Mg2+不僅沒(méi)有提高番茄抗灰霉病的能力，而且也降低了SA誘導(dǎo)的抗病性。
2.3 Ca2+與SA不同施用順序?qū)Ψ芽够颐共〉挠绊?/h2>
Ca2+、SA不同施用順序?qū)Ψ芽够颐共〉挠绊懭鐖D3。SA和SA+Ca處理的病情指數(shù)分別為46.95和44.46，方差分析顯示二者之間的病情指數(shù)沒(méi)有顯著差異，但Ca+SA處理的病情指數(shù)為38.53，顯著低于SA和SA+Ca處理，說(shuō)明先施用Ca2+再施用SA積極地促進(jìn)了SA誘導(dǎo)的抗病性，詳細(xì)機(jī)制還有待于深入研究。
臺(tái)盼藍(lán)染色(如圖3)可以發(fā)現(xiàn)相同的結(jié)果。在灰霉菌侵染5 d后，以SA處理作為對(duì)照，可以發(fā)現(xiàn)葉肉中有絮狀的藍(lán)色；Ca+SA處理中絮狀藍(lán)色較少，僅有一些藍(lán)色斑點(diǎn)；SA+Ca處理中絮狀藍(lán)色較多并主要積累在葉脈兩側(cè)連成一片。處理中藍(lán)色面積的多少驗(yàn)證了它們的發(fā)病情況，其與抗病性呈正相關(guān)。
多項(xiàng)研究表明植物外施不同鈣化合物可以降低由多重病原物引起的疾病[14,16，20-21]。研究發(fā)現(xiàn)草莓果實(shí)和葉面噴施CaCl2可以有效的的預(yù)防灰霉菌的侵染[21]。本試驗(yàn)中，雖然單獨(dú)施用Ca2+可降低番茄病情指數(shù)，但效果不如SA效果顯著。而Ca2+與SA不同順序配施對(duì)番茄幼苗抗灰霉病的影響效果不同，先施Ca2+再施SA顯著降低了番茄灰霉病的病情指數(shù)，即Ca+SA處理的病情指數(shù)比SA降低17.93%，比SA+Ca降低13.34%，比單純施Ca2+降低45.22%；而SA+Ca處理的病情指數(shù)與SA處理無(wú)顯著差異。說(shuō)明先施Ca2+再施SA，Ca2+具有顯著增強(qiáng)SA誘導(dǎo)番茄抗灰霉病的作用。張志剛等在黃瓜抗逆性的研究中發(fā)現(xiàn)，SA與CaCl2復(fù)合處理的耐鹽性低于CaCl2單一處理，抗病效果低于SA單一處理，認(rèn)為施SA再施Ca2+二者存在拮抗作用[20]，但該作者未設(shè)置先施Ca2+再施SA的處理，其黃瓜幼苗的耐鹽性與抗病性差異也不得而知。而本試驗(yàn)已明確先施Ca2+再施SA，具有顯著增強(qiáng)番茄抗灰霉病的作用，因此不能證明SA和Ca2+間存在拮抗作用，但解釋SA+Ca處理的病情指數(shù)與SA處理無(wú)顯著差異，這可能由于Ca2+參與SA誘導(dǎo)，提高番茄抗病性途徑是位于SA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的上游起作用的，其詳細(xì)機(jī)制仍有待于進(jìn)一步研究論證。
注：照片為對(duì)應(yīng)處理番茄葉片臺(tái)盼藍(lán)染色圖片。不同字母表示經(jīng)Duncan’s多重比較分析差異顯著，P≤0.05。
圖3Ca2+與SA不同施用順序?qū)Ψ芽够颐共〉挠绊?/p>
3結(jié)論
本研究通過(guò)對(duì)番茄灰霉病敏感型品種“L402”進(jìn)行葉面噴施Mg2+、Ca2+、SA及其復(fù)配后接種番茄灰霉菌，調(diào)查番茄的發(fā)病情況，計(jì)算病情指數(shù)，以比較不同處理間抗病效果的差異。結(jié)果表明，Mg2+不僅沒(méi)有提高番茄抗灰霉病的作用，也沒(méi)有提高SA誘導(dǎo)番茄抗灰霉病的作用，而先施Ca2+再施SA，則表現(xiàn)出Ca2+具有顯著增強(qiáng)SA誘導(dǎo)番茄抗灰霉病的作用。該結(jié)果可為配制生物制劑農(nóng)藥以及進(jìn)一步深入研究SA誘導(dǎo)抗性機(jī)制，提高番茄產(chǎn)量和品質(zhì)奠定理論基礎(chǔ)。
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(責(zé)任編輯鄒永紅)
Effects of Ca2+, Mg2+of Foliar Application and Combined with SA on
Resistance toBotrytiscinereain Tomato Seedlings
LI Lin-lin, PAN Xiao-ai，Guo Qiu-cheng，Yi Zhi-li
(College of Environment and Resources， Dalian Minzu University, Dalian Liaoning 116605, China)
Abstract:Mineral elements as importance nutrition substance can make the plants grow strong and vigoroust, meanwhile, most elements can be used as nutritional or toxic substance of pathogens to affect its spread, infection and reproduction, in order to enhance plant disease resistance. The cultivated tomato ‘L402’, which was sensitive to Botrytis cinerea, was employed in this experiment. In the experimet, the treatments of with Ca2+, Mg2+, SA and combinations was performed. The treatments effect on resistance on Botrytis cinerea inoculation in tomato five-leaves-stage seedlings were surveied. It was clear that the disease index was 78.25, which was not significantly changed by foliar applying Mg2+compared with CK. The disease index of Mg2+application combined SA were lower than control, but significantly higher than SA single treatment. The results showed that Mg2+did not positive and negative effect on SA induced resistance on Botrytis cinerea. The efficiency was difference that Ca2+and SA in different order were applied to test the resistance on Botrytis cinerea. The Ca+SA treatment have the best effect on defense, the disease index decrease 17.93% compared with alone SA treatment, 13.34% compared with SA+Ca, and 45.22% compared with alone Ca2+. There was no difference between SA+Ca and SA treated. The results of application of SA after Ca2+indicated that Ca2+enhanced SA-induced resistance on gray mold in tomato. It is helpful to study the mechanism to achieve the final objective to enhance the SA resistance efficiency, yield and quality both in scientific and practical fields.
Key words:tomato; Mg2+； Ca2+； Botrytis cinerea
中圖分類號(hào)：S604
文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
文章編號(hào)：2096-1383(2016)01-0028-05
作者簡(jiǎn)介：李琳琳(1983-)，女，遼寧營(yíng)口人，講師，主要從事植物逆境生理的研究。
基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué) (313084)；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(DC201502070403)。
收稿日期：2015-04-23；最后修回日期：2015-06-24
