薛建光王琳張付強(qiáng)崔艮中齊俊生

(1.北京中捷四方生物科技股份有限公司，北京 101102；2.河北北方學(xué)院，河北 張家口 075000；3.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院，北京 100193)

引言

馬鈴薯是糧食、蔬菜和工業(yè)加工原料兼用的農(nóng)產(chǎn)品，其營養(yǎng)豐富，被稱為“地下面包”[1]。作為我國第4大主糧，馬鈴薯種植關(guān)系著國民健康及糧食保障等方方面面。馬鈴薯病害種類多，常規(guī)多采用化學(xué)農(nóng)藥防治，但是過量使用會(huì)嚴(yán)重威脅環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[2]。

植物刺激劑又叫植物疫苗，包括植物免疫激活蛋白、氨基寡糖素、香菇多糖等[3]?？赏ㄟ^細(xì)胞表面分子之間的作用，誘導(dǎo)植物體內(nèi)產(chǎn)生新物質(zhì)[4]，有效調(diào)節(jié)作物的生長發(fā)育進(jìn)程[5,6]，增強(qiáng)植物抗病性和抗逆性[7]。植物免疫激活蛋白安全無毒，可用于植物的拌種、浸種、澆根和葉面噴施[8]，是國內(nèi)外研究的新方向。

維大力(VDAL)蛋白粉是源于棉花黃萎菌的一種植物免疫激活蛋白。植物葉面吸收后可調(diào)節(jié)植物激素的信號(hào)傳導(dǎo)途徑，通過調(diào)節(jié)植物鈣調(diào)蛋白(CaM)、脂氧合酶2等，激活植物自身的免疫機(jī)制，誘導(dǎo)、提高植物抗性[9]。植物天然免疫具有預(yù)防性、系統(tǒng)性、穩(wěn)定性、安全性等一系列優(yōu)點(diǎn)，利用植物天然免疫系統(tǒng)防治病蟲害，從源頭上減少農(nóng)藥對(duì)環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品的污染，更符合當(dāng)今食品安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求[3]。本試驗(yàn)旨在初步探索維大力(VDAL)在馬鈴薯上的抗病增產(chǎn)作用，為馬鈴薯綠色生產(chǎn)提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 供試馬鈴薯品種及藥品

供試薯種1：“費(fèi)烏瑞它”；供試薯種2：“青薯9”；供試藥品：維大力新型植物免疫激活蛋白干粉(藥品VDAL含量為1.5%)，由北京中捷四方生物科技股份有限公司提供。

1.2 材料處理

1.2.1 2018年大田試驗(yàn)Ⅰ

試驗(yàn)地點(diǎn)：內(nèi)蒙古正藍(lán)旗。試驗(yàn)品種：“費(fèi)烏瑞它”。試驗(yàn)設(shè)計(jì)：以常規(guī)拌種加初花期清水噴施為對(duì)照(CK)，常規(guī)拌種加初花期葉面噴施維大力為葉面噴施處理組，分別為處理A(5mg·L-1)、處理B(3mg·L-1)、處理C(1.5mg·L-1)。于同一試驗(yàn)地進(jìn)行小區(qū)對(duì)比試驗(yàn)，重復(fù)3次，每個(gè)小區(qū)試驗(yàn)面積為18m2，調(diào)查黃萎病發(fā)生情況，收獲期小區(qū)隨機(jī)10株測(cè)產(chǎn)調(diào)查。

1.2.2 2019年大田試驗(yàn)Ⅱ

試驗(yàn)地點(diǎn)：云南曲靖市馬龍區(qū)。試驗(yàn)品種：“青薯9”。試驗(yàn)設(shè)計(jì)：以常規(guī)管理初花期殺毒礬葉面噴施為對(duì)照(CK)，葉面噴施維大力為維大力處理組，分別為處理A(5mg·L-1，苗期)、處理B(5mg·L-1，初花期)、處理C(3mg·L-1，初花期)、葉面噴施水楊酸為處理D(0.5mg·L-1，初花期)。于同一試驗(yàn)地進(jìn)行小區(qū)對(duì)比試驗(yàn)，重復(fù)3次，每個(gè)小區(qū)試驗(yàn)面積為13.2m2，調(diào)查晚疫病發(fā)生情況，收獲期進(jìn)行小區(qū)測(cè)產(chǎn)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2013整理數(shù)據(jù)，用DPSv 7.05軟件及鄧肯新復(fù)極差法(DMRT)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 維大力對(duì)馬鈴薯的產(chǎn)量及黃萎病的影響

2.1.1 維大力對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

通過2018年正藍(lán)旗試驗(yàn)表明，維大力葉面噴施處理后，試驗(yàn)點(diǎn)商品薯重、總薯重均表現(xiàn)出增產(chǎn)效應(yīng)，其中5mg·L-1表現(xiàn)最好，商品薯重與總薯重均高于其它葉面噴施處理和對(duì)照，商品薯重增幅為12.13%，總薯增幅為27.05%?？偸碇厝~面噴施5mg·L-1顯著高于對(duì)照處理。

圖1 內(nèi)蒙10株商品薯重

圖2 內(nèi)蒙10株總薯重

2.1.2 維大力對(duì)馬鈴薯黃萎病的影響

通過田間調(diào)查分析表明，維大力對(duì)黃萎病的防治有一定效果，葉面噴施以3mg·L-1病指最低，但與5mg·L-1差異不大。

表1 2018年內(nèi)蒙古正藍(lán)旗測(cè)產(chǎn)及黃萎病病害調(diào)查數(shù)據(jù)

2.2 維大力與化學(xué)農(nóng)藥、化學(xué)誘抗劑對(duì)馬鈴薯的產(chǎn)量、抗晚疫病效果對(duì)比

2.2.1 維大力與化學(xué)農(nóng)藥、化學(xué)誘抗劑對(duì)馬鈴薯株高等的效果對(duì)比

2019年云南試驗(yàn)表明，維大力各處理較殺毒礬CK處理株高、莖粗均有一定增幅，株高增幅為9.13%～14.63%，莖粗增幅為6.90%～11.21%。

圖3 云南不同處理株高

圖4 云南不同處理莖粗

2.2.2 維大力與化學(xué)農(nóng)藥、化學(xué)誘抗劑對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的效果對(duì)比

2019年云南試驗(yàn)表明，維大力各處理較殺毒礬CK處理均有一定增產(chǎn)，苗期5mg·L-1處理產(chǎn)量較對(duì)照增幅最大達(dá)10.53%，與化學(xué)誘抗劑水楊酸相比，水楊酸0.5mg·L-1處理組增產(chǎn)幅度為9.41%，維大力苗期5mg·L-1處理組較對(duì)照組增幅高于水楊酸0.5mg·L-1處理，維大力其它處理組增幅較水楊酸0.5mg·L-1相比有高有低，差異不大。

圖5 云南不同處理畝產(chǎn)

2.2.3 維大力與化學(xué)農(nóng)藥、化學(xué)誘抗劑對(duì)馬鈴薯晚疫病的效果對(duì)比

晚疫病防治方面與化學(xué)農(nóng)藥殺毒礬CK處理組相比，維大力處理組表現(xiàn)低于化學(xué)農(nóng)藥殺毒礬CK處理，苗期5mg·L-1處理與初花期5mg·L-1處理相比，初花期5mg·L-1處理病指更低，效果更好，維大力初花期處理之間相比，維大力初花期3mg·L-1病指最低，與化學(xué)誘抗劑水楊酸相比，維大力初花期處理病指低于水楊酸0.5mg·L-1處理，抗病效果更好。

表2 2019年云南馬龍維大力、殺毒礬、水楊酸噴施測(cè)產(chǎn)和病害調(diào)查數(shù)據(jù)

3 討論

3.1 維大力可提高馬鈴薯產(chǎn)量

植物激活蛋白可以促進(jìn)作物根須生長，提高葉片葉面積和葉綠素含量，增加植株株高和莖粗，改善作物生長，提高作物產(chǎn)量[10]。張志剛等[11]研究表明，利用一定濃度的植物激活蛋白浸種，可以提高種子的發(fā)芽率，如用3μg·mL-1的植物激活蛋白浸泡棉種6h，可提高棉種發(fā)芽率19.85%；于振良等[12]研究表明，對(duì)黃瓜進(jìn)行拌種及苗期噴施植物激活蛋白后，其秧苗株高、莖粗、功能葉葉面積和根冠比等各項(xiàng)指標(biāo)均有所提高；劉玉玲[13]研究表明，噴施植物免疫增產(chǎn)蛋白處理的生姜長勢(shì)較好、單株平均產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量均明顯高于清水對(duì)照區(qū)，說明其對(duì)提高生姜產(chǎn)量和品質(zhì)有明顯作用。本試驗(yàn)將植物免疫激活蛋白維大力應(yīng)用于馬鈴薯，2018年在正藍(lán)旗試驗(yàn)中各噴施試驗(yàn)中均實(shí)現(xiàn)較穩(wěn)定增產(chǎn)，總薯重增產(chǎn)幅度最大為27.05%，2019年在云南馬龍?jiān)囼?yàn)點(diǎn)，維大力苗期或初花期噴施較化學(xué)農(nóng)藥殺毒礬常規(guī)處理有較好增產(chǎn)效果，增幅最高達(dá)10.53%，充分體現(xiàn)植物免疫激活蛋白維大力對(duì)馬鈴薯有良好的增產(chǎn)效應(yīng)。綜合來看，維大力葉面噴施處理在噴施過程中采用不同時(shí)期、濃度，較對(duì)照馬鈴薯的產(chǎn)量均有較大增幅，苗期、初花期5mg·L-1處理表現(xiàn)更好的穩(wěn)定性和較高增產(chǎn)幅度，初花期3mg·L-1處理表現(xiàn)相對(duì)較好。

3.2 維大力可提高馬鈴薯植株抗病性

農(nóng)藥的不合理使用可造成藥害和病原抗病性的提升，降低馬鈴薯自身免疫功能，致使病害連年發(fā)生，逐年加重[14]。

植物免疫激活蛋白，是一類能誘導(dǎo)寄主植物產(chǎn)生防衛(wèi)反應(yīng)的特殊化合物[15]。這些物質(zhì)在很低濃度下(10-9mol·L-1或更低)即可被植物識(shí)別為信號(hào)物質(zhì)，誘發(fā)植物自身的免疫反應(yīng)，最終使植物獲得抵御病害的能力[16]。

植物免疫激活蛋白可提高作物的抗病性，對(duì)辣椒病毒病、辣椒疫病[17]、白菜病毒病、煙草花葉病、蠶豆赤斑病、蠶豆根腐病[18]等都有較好預(yù)防效果，對(duì)水稻紋枯病、水稻稻瘟病及水稻立枯病的預(yù)防效果甚至達(dá)到或超過了化學(xué)農(nóng)藥[19,20]。

任靜等[21]研究認(rèn)為不同時(shí)間移栽馬鈴薯脫毒苗可錯(cuò)開馬鈴薯疫病高發(fā)環(huán)境條件和馬鈴薯植株易感時(shí)期，從而有效避免馬鈴薯疫病的發(fā)生和流行，為馬鈴薯種薯高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

本文所用維大力為新型植物免疫激活蛋白，進(jìn)行葉噴處理后在馬鈴薯上均表現(xiàn)出可提高馬鈴薯抗病性。試驗(yàn)中對(duì)黃萎病抗性提升較明顯；晚疫病的抗性則表現(xiàn)為病指略高于化學(xué)農(nóng)藥殺毒礬處理，較化學(xué)誘抗劑水楊酸，除苗期5mg·L-1處理外，病指發(fā)生低于水楊酸處理。苗期5mg·L-1處理病指相對(duì)較高，分析認(rèn)為跟晚疫病在花期雨季易發(fā)生的原因有關(guān)，過早苗期噴施維大力對(duì)馬鈴薯晚疫病的誘抗效果影響較小或有所降低。綜合來看，本試驗(yàn)所用維大力對(duì)黃萎病、晚疫病均有一定抗病效果，抗病效果較好的濃度為5mg·L-1、3mg·L-1，因此應(yīng)用維大力進(jìn)行葉面噴施處理后，有助于提高馬鈴薯植株對(duì)病害的抗性，同時(shí)也應(yīng)注意根據(jù)不同病害的發(fā)生時(shí)期，進(jìn)行不同時(shí)期的維大力應(yīng)用，確保馬鈴薯的健康生長。

4 結(jié)論

植物免疫激活蛋白不同于傳統(tǒng)農(nóng)藥，其不直接作用于有害生物，而是通過激發(fā)植物自身的免疫反應(yīng)，使植物獲得系統(tǒng)性抗性(包括抗逆性)，從而起到抗逆、抗病蟲和增產(chǎn)作用[22]。利用植物免疫激活蛋白提高植物自身抗性，是有害生物綠色防控的新技術(shù)和新方法，能大幅度減輕病蟲害發(fā)生，減少或免用化學(xué)農(nóng)藥，是解決環(huán)境污染、農(nóng)產(chǎn)品安全、實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥零增長的有效途徑，在作物病蟲害綜合防治以及增產(chǎn)增收計(jì)劃中發(fā)揮越來越重要的作用。隨著全民對(duì)食品安全、糧食安全和環(huán)境安全問題的逐漸重視以及政府對(duì)化學(xué)農(nóng)藥的限制使用政策的發(fā)布，植物免疫激活蛋白在糧食作物、果蔬等作物病蟲害綜合防控中的需求將逐漸增大[23]。

維大力可提高馬鈴薯的商品薯、總薯產(chǎn)量。葉面噴施處理對(duì)馬鈴薯的增產(chǎn)效果表現(xiàn)為葉面噴施5mg·L-1、3mg·L-1處理增產(chǎn)幅度大，應(yīng)用相對(duì)穩(wěn)定。葉面噴施對(duì)抗病性的表現(xiàn)因各種病害的發(fā)生時(shí)期不同表現(xiàn)為不同的抗性，從黃萎病、晚疫病幾種調(diào)查情況來看，具體使用時(shí)間需根據(jù)其發(fā)生規(guī)律做好針對(duì)性方案。綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)用來看，葉面噴施3mg·L-1、5mg·L-1可繼續(xù)在不斷試驗(yàn)推廣應(yīng)用進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)也非常有必要進(jìn)一步嘗試多次噴施，并與拌種相結(jié)合開展更多探索試驗(yàn)。