一种植物免疫激活蛋白（VDAL）在玉米上的应用

阎世江，房雅丽，张治家

（1.山西农业大学园艺学院，山西太原030031；2.山西农业大学植物保护学院，山西太原030031）

植物免疫激活蛋白又称蛋白农药、激活蛋白、植物疫苗，是一种新型生物农药，无毒无残留，对环境友好；是一种从真菌或者细菌中提取的蛋白，能诱导和激活植物对病虫害的抗性，调节植物生长代谢系统，促进植物生长，提高作物产量，改善作物品质[1-2]。在20 世纪，研究者发现了一类能够激发植物免疫反应的化学和蛋白分子[3-4]，之后陆续有越来越多的科学家开始从事这方面的研究，我国科学家经过努力也取得了优异的成绩。张薇等[5]研究发现，采用激活蛋白PeaT1 可以诱导烟草产生对TMV 的抗性。刘权等[6]研究发现，微生物蛋白激发子PeaT1 可以诱导水稻抗旱性；中国农业科学院植物保护研究所在植物免疫诱抗剂基础上又研制出我国第一个抗病毒蛋白质生物农药——“6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂”[7]，此后有关的产品陆续问世。VDAL 是中国农业大学生物学院的发明专利，经北京中捷四方生物科技股份有限公司转化为产品，经由特殊发酵生产工艺制备的植物免疫激活蛋白干粉，经研究证明，VDAL 具有促进植物生长、提高作物产量及改善果品品质等功效。薛建光等[8]研究表明，VDAL 对马铃薯有增产抗病的效果。张动军等[9]在小麦上应用VDAL 后，发现提高了小麦的抗逆性及产量。马全伟等[10]研究发现，在生菜上应用VDAL 后，提高了生菜的产量与品质。孙风清等[11]研究发现，VDAL能延长黄瓜的贮藏时间。李刚等[12]研究发现，VDAL可以杀灭芒果上的蓟马。玉米（Zea maysL.）作为一种优良的粮食作物，是畜牧业、养殖业、水产养殖业等的重要饲料来源，也是食品医疗卫生、轻工业、化工业等的不可或缺的原料之一，具有广阔的开发及应用前景，目前如何提高其产量一直是科学家研究的热点[13]，而有关VDAL 在玉米上的应用少见报道。

本研究以玉米为研究对象，在其生长过程中施用植物免疫激活蛋白（VDAL），研究其对玉米生长及产量的影响，以期为VDAL 在玉米生产中的大面积推广应用提供技术依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试玉米品种为益嘉丰138，由山西益嘉丰农业开发有限公司育成，适宜春播种植，属中晚熟品种；采用的VDAL 原粉、VDAL 大量元素水溶肥（内含VDAL 原粉及铁、锌、硼、锰等螯合态微量元素）由北京中捷四方生物科技股份有限公司提供；其余的农资在太原市农资市场购买。

1.2 试验方法

试验在山西农业大学东阳基地进行，播种前对土壤养分进行分析，结果发现，全氮含量、有效磷、速效钾、有机质含量分别达0.09%、5.5 mg/kg、113 mg/kg、17.1 g/kg，表明氮含量较低，有机质含量较高，其他养分处于中等水平。2020 年4 月18 日将玉米品种播种，试验小区长9 m，宽5 m；不施底肥，采用机器播种，行距50 cm，株距40 cm。

试验共设8 个处理：处理C.常规种子包衣（采用35 g/L 咯菌·精甲霜悬浮种衣剂包衣），该处理在玉米的整个生育期内不喷施VDAL，在其他处理喷施VDAL 时，喷施等量清水；处理D.常规种子包衣＋VDAL 原粉1 g 加15 L 水在玉米小喇叭口期进行喷施；处理E.常规种子包衣＋VDAL 原粉3.33 g加15 L 水在玉米小喇叭口期进行喷施；处理F.常规种子包衣＋VDAL 大量元素水溶肥50 g 加15 L水在玉米小喇叭口期进行喷施；处理G.VDAL 种子包衣，包衣时将VDAL 原粉2 g 溶于100 mL 水中制成母液，每1 kg 种子取20 mL 母液，将玉米种子与配制好的母液混合并持续搅拌均匀，至所有种子与种衣剂充分接触、包裹均匀，将包衣后的玉米种子自然风干，置于阴凉透风处保存备播，该处理在玉米的整个生育期内不喷施VDAL，在其他处理喷施VDAL 时，喷施等量清水；处理H.VDAL 种子包衣＋VDAL 原粉1 g 加15 L 水在玉米小喇叭口期进行喷施；处理I.VDAL 种子包衣＋VDAL 原粉3.33 g 加15 L 水在玉米小喇叭口期进行喷施；处理J.VDAL 种子包衣＋VDAL 大量元素水溶肥50 g 加15 L 水在玉米小喇叭口期进行喷施。3 次重复。所有处理均采用同一方法进行管理，确保变量唯一性；秋季收获玉米。

1.3 测定项目及方法

收获玉米时，在各处理区域收获玉米穗中随机取样10 株，测定株高、茎粗、穗长、穗粗、秃尖长、穗行数、行粒数、单穗粒质量、百粒质量等指标，并计算理论公顷产量。

1.4 数据分析

数据处理采用SPSS 17.0 软件进行；采用Microsoft Excel 进行制表。

2 结果与分析

2.1 不同处理对玉米农艺性状的影响

由表1 可知，不同处理对玉米的株高、茎粗的影响不同，在重复间的差异并未达显著水平，但在处理间的差异达显著水平，有进一步选择的必要。

从表2 可以看出，处理J、处理I 的株高显著高于其余6 个处理；处理H、处理F、处理E 的株高分别达2.61、2.65、2.57 m；处理G、处理D 的株高较低，分别为2.43、2.40 m；处理C 株高最低，仅为2.35 m。处理J、处理I、处理H 茎粗较高，分别达25.2、24.5、23.5 mm；处理 F、处理 E、处理 G、处理 D次之；处理C 最低，仅为18.5 mm。

表2 各处理对玉米农艺性状的影响

对比在喇叭口时期喷施VDAL 相同剂量的处理，VDAL 种子包衣的株高、茎粗显著高于常规种子包衣，说明VDAL 种子包衣对株高和茎粗起重要作用。不管常规种子包衣还是VDAL 种子包衣，VDAL 原粉3.33 g 和VDAL 水溶肥处理的株高和茎粗没有显著性差异，说明这2 种产品的效果相似；在常规种子包衣的条件下，喷施VDAL 原粉3.33 g 后的株高和茎粗显著高于喷施VDAL 原粉1 g 的处理和对照，说明随着VDAL 浓度的增加VDAL 的效果呈上升趋势，在VDAL 种子包衣的条件下，也得到相似的结果。表明在VDAL 种子包衣的条件下，小喇叭口时期喷施VDAL 原粉3.33 g 或VDAL 水溶肥可以显著增加玉米的株高和茎粗。

2.2 不同处理对玉米产量性状的影响

由表3 可知，穗长、穗粗、秃尖长、穗行数、行粒数、单穗粒质量、百粒质量、公顷产量在重复间的差异未达显著水平，在处理间除穗行数外，其余性状间的差异均达极显著水平，表明不同的施肥处理对除穗行数外的产量性状有不同的影响。

表3 产量性状的方差分析

由表4 可知，采用VDAL 包衣的处理G、处理H 等4 个处理中，不施肥处理的穗长、穗粗较低，以VDAL水溶肥的处理为最高，但与VDAL原粉3.33 g、VDAL 原粉1 g 的处理间未达显著水平，说明其效果相同；在采用常规包衣处理后，VDAL水溶肥和VDAL原粉3.33 g 处理的穗长未达显著水平，但显著高于其他处理。秃尖长与穗长、穗粗不同，经VDAL 包衣后秃尖长较常规包衣降低，以VDAL 水溶肥处理最短，不施肥处理最长；在常规包衣处理后，不施肥处理依然最高，采用VDAL 水溶肥和VDAL 原粉3.33 g处理的秃尖长未达显著水平，但显著低于其他处理。

表4 各处理对玉米产量性状的影响

行粒数、单穗粒质量、百粒质量是构成产量的重要因素，在经VDAL 包衣后VDAL 水溶肥、VDAL原粉3.33 g、VDAL 原粉1 g 的处理处于较高的位置，行粒数在3 个处理间差异未达显著水平，说明其作用相近；在常规包衣处理后，VDAL 水溶肥和VDAL 原粉3.33 g 显著高于其他处理，表明在常规包衣处理后，二者的作用类似。经VDAL 包衣后，VDAL 水溶肥和VDAL 原粉3.33 g 处理的单穗粒质量显著高于其他处理，2 个处理间差异未达显著水平；在常规包衣处理后，所表现出的趋势与前述类似，说明无论采用何种包衣方式，VDAL 水溶肥与VDAL 原粉3.33 g 处理作用相近。经VDAL 包衣后，VDAL 水溶肥处理的百粒质量、公顷产量最高，分别达 38.6 g、13 482 kg；VDAL 原粉 3.33 g、VDAL原粉1 g 排在第2、3 位；不施肥处理较低，分别仅为36.9 g、12 272 kg；在常规包衣后，VDAL 水溶肥、VDAL 原粉 3.33 g 显著高于其他处理，VDAL 原粉1 g、不施肥处理表现较低。可见，VDAL 水溶肥、VDAL 原粉3.33 g 可以提高玉米百粒质量、公顷产量，以VDAL 包衣＋VDAL 水溶肥处理的效果最好。

综上，不施肥处理不利于玉米产量的形成，与产量相关的各性状值均最低，在常规包衣的基础上施用VDAL 原粉及VDAL 水溶肥后有所提高，但总体上采用VDAL 包衣的产量较常规包衣处理高；应用VDAL 包衣后，又喷施VDAL 原粉及VDAL 水溶肥后玉米产量相关性状进一步提高，最终提高了玉米的产量。可见，以VDAL 种子包衣＋VDAL 水溶肥处理有利于玉米产量提高，效果明显。

3 结论与讨论

本研究认为，采用常规种子包衣处理在不喷施VDAL 的情况下，玉米农艺性状最低，而其他处理VDAL 包衣、喷施VDAL 或VDAL 大量元素水溶肥，其农艺性状、产量性状均升高，表明施用VDAL后有利于玉米生长发育。在处理C～F 中，随着VDAL 原粉用量及水溶肥的施用农艺性状、产量性状依次升高，以处理E、F 表现较高，处理C 最低，表明在常规包衣情况下，VDAL 3.33 g 原粉和VDAL 水溶肥对株高、茎粗、穗长、穗粗等性状有促进作用，且二者作用效果相似。在VDAL 种子包衣条件下，VDAL 3.33 g 原粉和VDAL 水溶肥处理的株高、茎粗、穗长、穗粗、秃尖长、行粒数、单穗粒质量等均没有显著性差异，但在百粒质量、公顷产量有显著性差异。说明在VDAL 种子包衣条件下，VDAL 3.33 g 原粉和VDAL 水溶肥处理对玉米生长发育有利，其中VDAL 水溶肥处理可进一步促进籽粒生长，使百粒质量上升，最终形成高产。

本研究发现，采用VDAL 种子包衣剂处理后，处理的效果由高到低依次为VDAL 大量元素水溶肥处理、VDAL 原粉 3.33 g 处理、VDAL 原粉 1 g 处理，说明在促进籽粒生长发育方面VDAL 大量元素水溶肥的效果较VDAL 原粉3.33 g 及VDAL 原粉1 g处理好。再一次说明充足的养分供应是籽粒生长的关键[13]。

应用VDAL 包衣后，采用VDAL 原粉及VDAL水溶肥的处理效果较好。主要是由于植物免疫激活蛋白不同于传统农药，其不直接作用于有害生物，而是通过提高光合能力、促进养分吸收的方式促进作物生长[14]。秦瑞劫等[15]研究认为，植物诱抗剂可提高氮素利用率，进而提高产量。阎世江等[16]研究发现，只有在玉米得到良好养分后，新型配比化肥才能使玉米产生较高的农艺性状及产量。采用VDAL 包衣处理后，VDAL 水溶肥处理与VDAL 原粉3.33 g处理相比，效果较好，可能是因为VDAL 水溶肥中除含有VDAL 原粉外，还含有氮磷钾元素，表明VDAL原粉与氮磷钾元素配合使用效果较好[17-21]。

综上所述，由于VDAL 原粉根据试验地土壤情况定制，配比科学合理，符合玉米生长需肥规律，对玉米生长和产量贡献得到有效发挥，取得了很好的应用效果，今后应进一步加大其示范推广的面积，如表现良好则可以大面积推广。