5种化学杀菌剂对作物防病保健作用的生理机制

于晓丽，王培松，栾炳辉，王英姿

(山东省烟台市农业科学研究院，山东烟台265500)

作物病害是危害农业生产、国民经济发展和人民生活水平的自然灾害之一，是作物稳产、高产、优质的关键影响因素，同时限制了作物栽培和农产品储藏运输［1］。病害可减少作物有效光合作用面积和抑制光合产物的转运，还会使光合作用产物用于病原菌代谢和繁殖、作物防御反应和损伤组织的呼吸作用，从而直接降低了农产品的产量和品质［2－4］。因此，农民不得不喷施防病农用化学品(杀菌剂)防控病害的发生和发展，以避免或减轻病原菌对作物生理功能的干扰作用。吡唑醚菌酯和嘧菌酯是甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂，能够通过阻止细胞色素bc1复合物Qo位点的电子传递干扰呼吸［5］，大量田间应用试验发现，吡唑醚菌酯的使用能够增加作物产量［6］;氟环唑和戊唑醇是内吸性三唑类杀菌剂，能够抑制病菌麦角甾醇的合成，阻碍病菌细胞壁的形成，有效抑制植物病原真菌的生长［7－8］。

笔者在田间试验过程中发现，5种化学杀菌剂17.2%吡唑醚菌酯·氟环唑悬乳剂(SE)、25%吡唑醚菌酯乳油(EC)、12.5%氟环唑悬浮剂(SC)、250 g/L嘧菌酯SC和430 g/L戊唑醇SC对小麦白粉病、叶锈病、玉米大斑病、花生褐斑病等病害的防效达85%以上，并会使小麦、玉米和花生等作物增产10%以上［9－10］。本研究通过对植物的叶绿素和细胞分裂素含量进行测定，分析供试化学杀菌剂对植物生长发育的影响;通过测定抗病相关信号分子如过氧化氢酶、水杨酸、一氧化氮的含量等生理指标，判断供试药剂对作物防病的作用机制。

1 材料与方法

1.1 材料

17.2 %吡唑醚菌酯·氟环唑悬乳剂(SE，商品名欧帕，巴斯夫欧洲公司)、25%吡唑醚菌酯乳油(EC，商品名凯润，巴斯夫欧洲公司)、12.5%氟环唑悬浮剂(SC，商品名欧博，巴斯夫欧洲公司)、250 g/L嘧菌酯悬浮剂［SC，商品名阿米西达，先正达(苏州)作物保护有限公司)］、430 g/L戊唑醇悬浮剂［SC，商品名好力克，拜耳作物科学(中国)有限公司)］。施药器械采用MATABI SuperGreen 16型背负式喷雾器，喷孔直径为 0.8 mm，工作压强为 2.0 Pa。

1.2 田间试验设计

2015年，通过田间试验研究化学药剂对小麦、玉米和花生等作物防病保健的生理机制。小麦试验在山东省烟台农业科学院试验农场进行，品种为烟农999，于4月下旬抽穗期施药1次;玉米试验在山东省烟台市福山区东陌堂试验田进行，品种为农大108，于玉米8～10叶期用药1次;花生试验在山东省烟台市福山区东陌堂试验田进行，品种为鲁花5号，于花生开花扎针期首次施药，隔20 d左右施药1次，共施药2次。在3种作物上施药剂量分别为17.2%吡唑醚菌酯·氟环唑SE 900 mL/hm2、25%吡唑醚菌酯 EC 600 mL/hm2、250 g/L 嘧菌酯 SC 720 mL/hm2、12.5% 氟环唑 SC 810 mL/hm2、430 g/L戊唑醇 SC 232.5 mL/hm2。

1.3 生理指标测定方法

1.3.1 叶绿素及细胞分裂素含量的测定 在对小麦、玉米和花生喷施5种化学药剂30 d后，使用便携式SPAD502叶绿素测定仪测定小麦、玉米和花生叶片的叶绿素含量。小麦取顶3叶，玉米取从上往下数第4张叶，花生取第3张叶进行测定，每个处理取20张叶片，计算平均值。植物细胞分裂素的测定采用南京森贝伽生物科技有限公司产品植物细胞分裂素ELISA(酶联免疫吸附测定)试剂盒(SBJ－P220)，叶片的选择与叶绿素测定相同，每个处理4次重复。

1.3.2 植物抗病途径相关因子的测定 植物过氧化氢酶活性的测定采用紫外分光光度法［11］;植物水杨酸含量、一氧化氮含量的测定分别采用上海晶抗生物工程有限公司植物水杨酸ELISA试剂盒(货号JKSJ—3957)和碧云天生物科技有限公司的总一氧化氮检测试剂盒(货号S0023)。以上试验均在首次施药后24 h进行。

1.4 数据分析

采用Excel软件进行数据处理，采用DPS 7.05软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 化学杀菌剂对植物叶绿素含量的影响

如图1所示，与对照相比，供试5种化学杀菌剂17.2%吡唑醚菌酯·氟环唑SE、25%吡唑醚菌酯EC、250 g/L嘧菌酯SC、12.5%氟环唑SC和430 g/L戊唑醇SC均对小麦、玉米和花生叶片叶绿素含量有显著增加作用，小麦叶绿素含量分别增加了 4.98%、6.47%、4.31%、6.15% 和 3.15%，玉米叶绿素含量分别增加了 10.72%、11.76%、8.17%、4.85% 和6.89%，花生叶绿素含量分别增加了 15.44%、17.50%、19.13%、10.39%和 19.46%。

2.2 化学杀菌剂对细胞分裂素含量的影响

由图2可知，与清水对照相比，5种杀菌剂处理后小麦叶片细胞分裂素含量无显著性变化;250 g/L嘧菌酯SC处理后玉米叶片细胞分裂素含量显著降低，12.5%氟环唑SC处理后玉米叶片细胞分裂素含量显著增加;430 g/L戊唑醇SC处理后花生叶片细胞分裂素含量显著降低。

2.3 化学杀菌剂对植物过氧化氢酶活性的影响

对植物叶片过氧化氢酶活性的测定结果如图3所示，用供试5种化学杀菌剂17.2%吡唑醚菌酯·氟环唑SE、25%吡唑醚菌酯 EC、250 g/L嘧菌酯 SC、12.5%氟环唑 SC和430 g/L戊唑醇SC喷施小麦、花生和玉米3种作物后，对其过氧化氢酶活性有不同程度的影响:用5种杀菌剂处理小麦后其过氧化氢酶活性均显著增加，分别增加33.28%、57.10%、56.40%、19.86%、103.80%;用 5 种杀菌剂处理玉米后其过氧化氢酶活性均显著增加，分别增加32.41%、58.66%、37.00%、69.33% 和 75.02%;用 17.2% 吡唑醚菌酯·氟环唑SE、25%吡唑醚菌酯EC、250 g/L嘧菌酯SC和430 g/L戊唑醇SC 4种杀菌剂处理花生后其过氧化氢酶活性显著增加，分别增加 99.25%、31.48%、37.41%和 25.64%。

2.4 对植物水杨酸含量的影响

对植物叶片水杨酸含量的测定结果如图4所示，用供试5种化学药剂喷施小麦、花生、玉米3种作物后，药剂25%吡唑醚菌酯EC、250 g/L嘧菌酯SC和12.5%氟环唑SC对3种作物的水杨酸含量均有不同程度的提升作用，其余2种药剂作用不大。用25%吡唑醚菌酯EC处理后，小麦、玉米和花生的水杨酸含量分别增加 32.00%、32.12% 和 39.77%;用250 g/L嘧菌酯 SC处理后水杨酸含量分别增加38.03%、13.28%和30.12%;用12.5%氟环唑SC处理后水杨酸含量分别增加 22.89%、22.02%和 35.53%。

2.5 对植物一氧化氮含量的影响

对植物一氧化氮含量的测定结果如图5所示。与清水对照相比，用25%吡唑醚菌酯EC和12.5%氟环唑SC处理后小麦叶片中一氧化氮含量显著增加;用5种化学杀菌剂处理后玉米叶片中一氧化氮含量无明显变化;用17.2%吡唑醚菌酯·氟环唑SE和12.5%氟环唑SC处理后花生叶片中一氧化氮含量显著降低，用25%吡唑醚菌酯EC、250 g/L嘧菌酯SC处理后显著升高。

3 结论与讨论

植物利用光合作用吸收和利用光能，固定大气中的二氧化碳，分解水并释放氧气，为自身提供物质和能量，因此提高光合作用效率被认为是进一步提高粮食产量的重要途径［12－13］。叶片是植物进行光合作用的主要器官，通过测定小麦、玉米和花生叶片的叶绿素含量，发现供试5种化学杀菌剂17.2%吡唑醚菌酯·氟环唑SE、25%吡唑醚菌酯EC、250 g/L嘧菌酯SC、12.5%氟环唑SC和430 g/L戊唑醇SC均对试验作物叶片的叶绿素含量有显著增加作用，而叶绿素是影响植物光合作用的重要因素之一，因此可以确定这5种化学药剂可以通过促进作物的光合作用途径起到增产效果。另外试验结果显示，250 g/L嘧菌酯SC、430 g/L戊唑醇SC和12.5%氟环唑SC对作物叶片的细胞分裂素含量有不同程度的影响，也能影响作物产量。

过氧化氢酶是植物防御系统的关键酶之一，是植物体内的抗逆信号因子，具有调节细胞凋亡的作用，并且能维持植物细胞内的氧化－还原动态平衡［14］。试验结果显示，这5种化学杀菌剂使3种作物体内的过氧化氢酶活性均有不同程度的提高，表明这5种杀菌剂能够通过提高植物体内过氧化氢酶的含量增强植物的抗逆性，包括对病原菌的抗性作用。水杨酸是一种重要的能激活植物抗病防卫反应的内源信号分子，在植物系统获得抗性途径中有非常重要的作用［15－16］。25%吡唑醚菌酯EC、250 g/L嘧菌酯 SC、12.5%氟环唑 SC对小麦、玉米和花生这3种作物的水杨酸含量有一定的增加作用，其余2种药剂作用不大。表明这3种化学药剂可能通过水杨酸途径使植物获得系统抗性从而增加植物的抗性。25%吡唑醚菌酯EC、12.5%氟环唑SC和250 g/L嘧菌酯SC处理后能够不同程度地影响作物叶片中一氧化氮含量，表明这3种杀菌剂能通过影响和改变植物体内一氧化氮含量途径来改变植物的抗逆性。