几种药剂对烟苗白粉病防效初探及抗氧化代谢影响

左应萍,朱丹瑞,陈明珠,魏嘉妤,彭丽娟,3*

(1.贵州大学 烟草学院,贵州 贵阳 550025；2.贵州省黔东南州烟草公司岑巩县分公司,贵州 岑巩 557801；3.贵州大学 贵州省烟草品质研究重点实验室,贵州 贵阳 550025)

烟草(L.) 是我国主要叶用经济作物,近年来种植面积和产量均居世界前列。随着烟草的集约化育苗和集中化田间种植,烟草白粉病高发,影响烟叶质量,降产值,且不利于烟叶的存放,严重影响烟叶价值和经济效益。近年来广东、云南等产区成为烟草白粉病的重要灾区,在贵州主要烟区也常有发生,安顺市曾经连续36天阴雨寡照导致白粉病大面积爆发,造成严重减产降质。

烟草生产中曾用20%三唑酮乳油、70%甲基硫菌灵可湿性粉剂和50%苯菌灵可湿性粉剂等来防治烟草白粉病,但长期使用化学农药使土壤中农药残留超标,产生了耐药性等问题。目前烟草上多用12.5%腈菌唑微乳剂来防治烟草白粉病,前人施用12.5%腈菌唑微乳剂对烟草白粉的防治效果达到了81.48%；氟吡菌酰胺和1%蛇床子素水乳剂在草莓白粉的防治效果上达到了90%和68.7%～79.5%以上。大蒜、碳酸氢钠预防白粉病也有较明显的效果,但上述2种试剂对烟草白粉病防治鲜有报道。

相对防效是植物抗病性的外在表现,植物生理代谢的强弱是植物生命活动和抗病性内在表现,通过测定超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)和过氧化氢(HO)的等抗病性相关生理指标的变化,了解和判断植物抗病性强弱。过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)是植物酶促防御系统的重要保护酶,根据不同的金属辅基分为：铁超氧化物歧化酶(Fe-SOD)、锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)和铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD),位于不同的区室。Cu/Zn-SOD位于细胞质或叶绿体,其具有独特的结构和不同于其他类型的超氧化物歧化酶的分子进化起源,且存在于大多数真核生物中。若烟叶SOD酶活性增强,MDA含量降低,则烟叶抗氧化能力增强,膜脂过氧化程度降低,使得烟株抗逆性增强。

为筛选出防治烟草白粉病的高效低毒药剂,本试验选用41.7%氟吡菌酰胺悬浮剂、12.5%腈菌唑乳油和植物源杀菌剂1%蛇床子素微乳剂,以及大蒜、碳酸氢钠对烤烟幼苗白粉病进行处理。测量烟株农艺性状和抗病性相关生理指标,筛选出高效低毒药剂,以期为烟草白粉病的防治提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料

..试验材料

供试烤烟品种为K326。

..施用药剂

95% 碳酸氢钠(分析纯)(天津恒兴化学试剂制造有限公司),1% 蛇床子素微乳剂(云南南宝生物科技有限公司),12.5% 腈菌唑乳油(东莞市瑞德丰生物科技有限公司),41.7% 氟吡菌酰胺悬浮剂(拜耳作物科学有限公司),4%大蒜溶液(称取0.04 g大蒜泥放到15 mL离心管中加入10 mL无菌水混匀备用)。

1.2 方法

..试验设计

选用长72 mm、宽 49 mm、高 62 mm 规格的育苗盆育苗,每盆 1 株。待烟苗长到5叶1心时,选取长势整齐一致的植株移栽到外口径100 mm、内口径92 mm、底径68 mm、高83 mm规格的育苗盆中,盆中黄壤土和有机质3∶1混合,每盆1株。试验共设8个处理(表 1)。每个处理10株,重复3 次,共240 株。每个处理选取长势一致的烟苗,重复取3 株定株。置于室外自然发病,待叶片病斑超过叶面积50%以上,开始处理。在0 d、7 d、14 d先取样(烟苗叶片)后喷施叶面(喷液量以叶片正反面均匀喷施至形成细雾状小液珠欲滴为准),并在21 d取样,取样前进行病害调查。用液氮研磨处理后放置于-80 ℃冰箱保存待测。

表1 盆栽试验施用药剂及浓度Tab.1 Chemicals applied in pot experiment and their concentrations

..农艺性状的测定

用15 cm直尺测量烤烟幼苗最大叶长、叶宽、茎高；参照YC/T 142—2010《烟草农艺性状调查测量方法》计算叶面积。

..生理代谢指标的测定及方法

参考文献[18]测定叶绿体色素含量。过氧化氢(HO),过氧化氢酶(CAT),超氧化物歧化酶(SOD),铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)和丙二醛(MDA)等生理指标测定试剂盒,均购于南京建成生物科技有限公司,按照试剂盒说明书进行测定。

..病害调查及病情指数

每处理定点3株,每株调查全株病斑面积占全株面积百分比。病害分级参照GB/T 23222—2008《烟草病虫害分级及调查方法》进行调查。按如下公式计算：

病情指数=[∑(各级病株数×相对级数值)/(调查总株数× 9)]× 100

防治效果(%)=[1-(CK×PT/CK×PT) ]× 100

公式中,CK为空白CK区施药前病情指数；CK为空白CK区施药后病情指数；PT为药剂处理区施药前病情指数；PT为药剂处理区施药后病情指数。

..数据分析

所有数据均采用Excel 2017整理,采用SPSS 26软件进行Duncan分析。

2 结果与分析

2.1 不同药剂对烤烟幼苗叶片农艺性状的影响

由表2可知,7 d时,各处理最大叶长、茎高、叶面积与CK比较无显著差异,B2与B3、B5、B6、B7间最大叶宽差异显著,其中B2比B6宽了1.2 cm。14 d时,B5与B2、B3间最大叶长差异显著,B5与B1、B3、B6、B7间最大叶宽差异显著,B5与B2茎高差异显著,B5与其他药剂处理间叶面积差异显著；21 d时,B5与B1、B2、B3间最大叶长差异显著,其最大叶宽显著高于B1、B3、B4、B6、B7,叶面积显著高于其他药剂处理。B6与B2、B7间茎高差异显著。

2.2 不同药剂对烤烟幼苗叶片叶绿体色素含量的影响

由表3可知,7 d时,B3、B5和B6的叶绿体色素含量显著高于CK,其中B3的叶绿素b含量显著高于除B4之外的其他处理,与CK相比叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素分别比CK增加了0.85 mg/g、0.26 mg/g、和0.19 mg/g；其次是B5,其叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量比CK提高0.71 mg/g、0.17 mg/g和0.18 mg/g,最后是B6,其叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量比CK提高0.39 mg/g、0.13 mg/g和0.08 mg/g；处理14 d,各处理间叶绿素b无显著差异,B4处理叶绿素a和类胡萝卜素含量显著高于各处理,与CK相比分别增加了0.36 mg/g和0.13 mg/g；其次是,B5与CK相比分别增加了0.27 mg/g和0.09 mg/g,B7叶绿素a和类胡萝卜素含量显著低于其他处理。

2.3 不同药剂对烤烟幼苗叶片中铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)活性的影响

由图1可知,在0 d各处理的铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)活性无显著差异。7 d,B4酶活性显著低于其他各处理,B5、B6、B7均显著高于其他处理,与CK相比增加了1003 U/mg以上；14 d,B3、B5、B6、B7显著高于其他处理,且B3酶活性活性显著低于B5、B6、B7,但在第21 天时,B3的酶活性显著高于其他处理。

2.4 不同药剂对烤烟幼苗叶片中超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响

由图2可知,在0 d各处理的超氧化物歧化酶(SOD)活性无明显差异,处理后各时期B5、B6、B7 3个处理均显著高于各时期CK；7 d,B5、B6、B7 3个处理与CK相比酶活性增加了925 U/mg以上;14 d,B5、B6、B7 3个处理与CK相比T-SOD活性增加了1019 U/mg以上；21 d,B5、B6、B7 3个处理与CK相比酶活性增加了630 U/mg以上。

表2 不同药剂对烤烟幼苗叶片农艺性状的影响Tab.2 Effects of different pesticides on leaf agronomic traits of flue cured tobacco seedlings

表3 不同药剂对烤烟叶片叶绿体色素含量的影响Tab.3 Effects of different chemicals on chloroplast pigment content of flue cured tobacco leaves

续表3

图1 不同药剂对烤烟幼苗叶片中铜锌超氧化物歧化酶活性的影响Fig.1 Effect of different medicaments on the activity of copper zinc superoxide dismutase in leaves of flue-cured tobacco seedlings

图2 不同药剂对烤烟幼苗叶片中超氧化物歧化酶活性的影响Fig.2 Effects of different pesticides on the activity of superoxide dismutase in leaves of flue-cured tobacco seedlings

2.5 不同药剂对烤烟幼苗叶片中过氧化氢酶(CAT)活性的影响

由图3知,处理0 d各处理的叶片中过氧化氢酶(CAT)的活性无显著差异。7 d,B7能显著提高CAT的活性,B7与CK相比增加29.44 U/mg,其他处理酶活性显著低于CK。14 d,各处理的酶活性显著高于CK,其中B5的活性与CK相比提高了13.93 U/mg,B6的活性与CK相比提高了15.71 U/mg,B7的活性与CK相比提高了26.11 U/mg。21 d,各处理的CAT的活性均高于CK,其中与CK相比较B5的活性提高了17.43 U/mg,B6的活性与CK相比提高了19.96 U/mg,B7提高了26.20 U/mg。

2.6 不同药剂对烤烟幼苗叶片中过氧化氢(H2O2)含量的影响

由图4 知,0 d各处理的叶片中过氧化氢(HO)的含量无显著差异。处理7 d,B1、B2、B3、B6、B7等5个处理HO的含量显著高于CK,其中B6、B7含量最高且显著高于其他各处理。14 d,B2、B3、B4、B5、B6、B7等6个处理HO的含量显著低于CK。21 d,B6处理HO的含量显著高于其各处理,B6与CK相比较增加了71 nmol/g,B1、B3、B4、B5、B7处理的HO含量显著低于CK。

2.7 不同药剂对烤烟幼苗叶片中丙二醛(MDA)含量的影响

由图5知,0 d各处理中丙二醛(MDA)的含量无显著差异。7 d,B1的MDA含量显著低于其他各处理； 14 d,B5与各处理达到显著差异,相较CK增加了2.32 nmol/g；B7显著低于其他各处理,与CK相比降低3.31 nmol/g；21 d,B1、B2、B3、B4、B6、B7 等6个处理MDA的含量显著降低,较CK分别降低了4.46 nmol/g,4.79 nmol/g,2.25 nmol/g,2.59 nmol/g,3.42 nmol/g,4.74 nmol/g。

2.8 不同药剂对烟草白粉病的防治效果及病情指数

由表4知,施药前各处理均有不同程度发病,第1次施药后调查发现,B5的病情指数最小为1.63,相对防效为80.75%,其次是B6和B7,病情指数分别为3.40和3.33,相对防效为57.66%和55.90%；第2次施药后发现,B6和B7相对防效有所提升,分别为67.18%和70.25%；第3次施药后,各处理的相对防效均达到60%以上,其中B5病情指数最低为0.80,相对防效高达90.97%,其次是B6和B7,病情指数分别降至1.80和1.53,防效高达78.27%和80.27%。

图3 不同药剂对烤烟幼苗叶片中过氧化氢酶活性的影响Fig.3 Effect of different chemicals on catalase activity in leaves of flue-cured tobacco seedlings

图4 不同药剂对烤烟幼苗叶片中过氧化氢含量的影响Fig.4 Effect of different chemicals on hydrogen peroxide content in leaves of flue-cured tobacco seedlings

图5 不同药剂对烤烟幼苗叶片中丙二醛含量的影响Fig.5 Effects of different pesticides on MDA content in leaves of flue cured tobacco seedlings

表4 不同药剂对烟草白粉病的防治效果及病情指数Tab.4 Control effect and disease index of different fungicides on tobacco powdery mildew

注：a、b为CK施药前、后；c、d为B5施药前、后；e、f为B6施药前、后；g、h为B7施药前、后。图6 CK、B5、B6和B7施药前和第3次施药后烤烟幼苗发病情况Fig.6 Incidence of tobacco seedlings before and after the third application of CK,B5,B6 and B7

3 结论与讨论

3.1 不同药剂对烟苗白粉病防效的影响

大蒜和碳酸氢钠均可食用。本研究发现0.1%碳酸氢钠溶液(B1)，0.2%碳酸氢钠溶液(B2),0.1%碳酸氢钠溶液 + 0.1%蒜溶液(B3)和0.2%碳酸氢钠溶液 + 0.1%蒜溶液(B4),这4 种处理对烟草白粉病的防效达到60.12%～73.79%。

蛇床子素(B5)又名甲氧基欧芹酚,在蛇床子中的含量最高。彭志国等在用1%蛇床子素微乳剂黄瓜白粉病防治的防效达到了79.33%。孙光忠等用1%蛇床子素水乳剂防治小麦白粉病推荐使用剂量 200 mL/667m的防效达到了89.83%。潘晓皖等研究发现1%蛇床子素水乳剂400倍液处理对膨果期的草莓白粉病的防效达86.58%。本试验施用蛇床子素对烟苗白粉病同样具有效果,其相对防效达到了90.97%,效果最佳。

12.5%腈菌唑乳油(B6)处理后的农艺性状与CK无显著差异,与马世斌等的研究结果相同。3次处理后对烟草白粉病的相对防效高达78.27%。谭龙波等在田间种植辣椒施用25%腈菌唑乳油防治辣椒白粉病研究结果表明,对辣椒白粉病的平均防效达89.00%～97.38%。

41.7%氟吡菌酰胺悬浮剂(B7)在植物的白腐病、炭疽病、灰霉病以及根结线虫病中均有广泛研究,但关于白粉病研究结果较少,张博瑞等的试验表明,氟吡菌酰胺抑制黄瓜和草莓上白粉病苗分生孢子活性均有优异的效果,其有效抑制中浓度为0.225 mg/L,优于生产上常规药剂戊唑醇的有效抑制中浓度1.961 mg/L。而本次试验结果表明,41.7%氟吡菌酰胺悬浮剂对烟苗白粉病的相对防效可达80.27%,防效次之。

3.2 不同药剂对烟苗生理特性的影响

研究表明,烟草的农艺性状与产量显著相关。处理后期B5最大叶长显著高于B2、B3,最大叶宽显著高于B6,最大叶面积显著高于其他各施药处理。B5处理对烟苗叶片农艺性状有显著促进作用。杨章乐等以红花大金元为试验材料,研究了不同叶面施肥处理对冬春烟生长的影响,发现叶面喷施磷酸二氢钾处理的烟叶农艺性状表现最好。李倩等在烟草叶面上喷施天杰钙后,现蕾期叶面积系数显著高于清水处理。

叶绿体色素是植物吸收、传递、转化光能,并进行光合作用的重要化学物质,是植物进行光合作用的基础,在其他条件相同的情况下,叶绿体色素是衡量烟草幼苗长势的生理指标之一。朱利君等研究发现喷施水杨酸过后能够提高红花幼苗的叶绿素含量；陈维维等免疫剂诱导烟草抗病虫害效应的研究中发现,处理后的叶绿体色素含量有显著提升。本研究,0.1%碳酸氢钠溶液+0.1%蒜(B3)在处理后7 d叶绿体色素均高于CK,0.2%碳酸氢钠溶液 + 0.1%蒜溶液(B4)处理后14 d时,叶绿素a和类胡萝卜素显著高于各个处理,推测碳酸氢钠和蒜液混合液能够促进叶绿体色素的合成,对叶绿体色素起到保鲜作用,其效果发生在7～14 d之间。赵冬艳等发现大蒜提取液能显著地降低黄秋葵叶绿素含量的损失。

SOD作为超氧自由基的清除酶在植物体中发挥着重要的作用,其活性的高低能够反应植物的抗逆性强弱。张凤侠累计在健康烟株全株喷施3次40%氧化乐果乳油、30%乙酰甲胺磷乳油等4种农药和2种植物源农药后均可提高烟草中CAT和SOD活性；石艳华等用硫酸锌、硫酸锰等4种化学调节物质浸种发现化学调节物质能够提高种子中CAT和SOD的活性。杨振德等发现喷施1%甲胺基阿维菌素苯甲酸盐乳油可诱导尾叶桉叶片内CAT活性明显升高。过氧化氢(HO)这类活性氧物质的积累,将会使细胞膜受到较大的损伤,进而抑制植物的代谢反应降低植物的抗逆性。超氧化物被SOD歧化产生HO,之后被CAT分解。本试验结果发现处理后期各处理的CAT活性均显著高于CK,B3、B4、B5、B7的HO显著低于CK；可能原因是HO产生后被大量CAT迅速氧化还原；B5、B6、B7处理的SOD活性显著高于CK和其他处理,其中B5、B6、B7处理的SOD显著高于其他处理。说明上述3种处理能够显著提高CAT和SOD的酶活性,增强烟苗抗逆性,使烟苗白粉病防治取得更好的效果。

丙二醛(MDA)是膜脂过氧化重要的产物之一,其浓度在一定程度上代表了膜脂过氧化强度和细胞膜系统被伤害程度,是常用的膜脂过氧化指标。朱利君等研究发现喷施水杨酸过后能够提高红花幼苗的MDA含量,与本研究结果相似。张清智等研究发现随着毒死蜱的喷施浓度增加,小白菜MDA含量也随之增加,这可能是农药对小白菜的细胞膜产生了毒害作用,促进了细胞膜膜脂过氧化。本试验结果表明,处理14 d后B7的MAD含量显著低于CK,处理21 d后B1、B2、B3、B4、B6等5个处理MAD含量显著低于CK。

本试验中,1%蛇床子素微乳剂、41.7%氟吡菌酰胺悬浮剂和12.5%腈菌唑乳油对于烟草苗期白粉病的防治效果均达到78%以上。1%蛇床子素微乳剂最大叶长显著高于0.2%碳酸氢钠溶液、0.1%碳酸氢钠溶液 + 0.1%蒜溶液,最大叶宽显著高于12.5%腈菌唑乳油,最大叶面积显著高于其他各施药处理。12.5%腈菌唑乳油处理的MDA含量显著低于CK。上述3种药剂能够显著提高烟苗的CAT和SOD酶活性且相对防效最佳,推测是3 种药剂处理后烟苗的CAT和SOD酶活性提高,抗逆性增强,使得病情指数降低则相对防效升高。但3种药剂田间施用后对大田期烟草白粉病防治效果以及烟草生长发育是否有影响还需进一步研究。