诱抗剂对向日葵抗性诱导的研究

陶 波 ，赵 旭 ，杜 磊 ，云晓鹏

（1.东北农业大学农学院，黑龙江 哈尔滨 150000；2.内蒙古自治区农牧业科学院植物保护研究所，内蒙古 呼和浩特 010031）

向日葵是我国重要的油食两用经济作物，栽培面积仅次于大豆与油菜，种植区域主要分布在内蒙古、新疆、黑龙江、吉林、宁夏、甘肃等地[1-2]。近年来，我国向日葵产业发展迅速，种植面积逐渐增加，全国播种面积约125万hm2，产量达285万t[3]。但随着种植面积的扩大，寄生性杂草向日葵列当（Orobanche cumana）对向日葵产业造成极大危害。因向日葵列当不能通过光合作用合成生长发育所需的营养物质，在整个生育期内所需的全部营养物质和水分来自寄主植物，从而导致寄主植物前期生长缓慢，植株矮化，花盘发育不完全，后期籽粒干瘪。严重的还会导致植株死亡[4-5]，一般情况下受害向日葵会减产15%～30%，严重的会减产60%[6]，且发生范围广泛，在内蒙古、新疆、黑龙江等地受害极其严重，甚至导致几千公顷向日葵绝产，严重阻碍了向日葵产业的发展。向日葵列当已成为危害向日葵最严重的恶性寄生杂草，所以防除列当是向日葵种植阶段的关键。但在向日葵生产中抗列当、优质向日葵品种短缺，人工除草费时费力，不同作物轮作难度较大，因此针对不具抗性的优质向日葵品种，寻求高效便捷防除列当的措施成为主要任务[7]。

当作物受到外界环境刺激或逆境条件下，植物诱抗剂主要通过诱导植物新陈代谢，提高防御酶、抗氧化酶活性，诱导或激活植物产生抗性物质[8-9]。近年来，植物诱抗剂作为新型植物生长调节剂成为研究热点，能从源头降低化学农药对环境造成的危害[10]。但目前诱抗剂主要应用于植物病害的防治，对杂草防治的研究极少。因此，本试验进行了诱抗剂对向日葵列当防除效果的研究，系统分析了诱抗剂对向日葵的抗性诱导以及生理生化作用机制，为解决当前向日葵田恶性寄生杂草难防除的问题提供具体措施与理论依据。

1 材料和方法

1.1 供试材料

向日葵品种SHS363（三瑞农业科技股份有限公司）；诱抗剂（东北农业大学农药学实验室），植物诱抗剂-IR-18（对照药剂，内蒙古锦苗农业发展有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 诱抗剂对向日葵列当的防效

试验地选择在内蒙古巴彦淖尔市五原县新公中镇。向日葵采用人工点播种植，株行距为30 cm×40 cm。试验设7个处理，4次重复，共28个小区，小区面积21 m2，每小区4垄，随机区组排列。分别于向日葵8～10叶期、12～14叶期和16～18叶期，采用该诱抗剂600倍液、800倍液，组合成不同的二次施药方案，具体设计见表1。采用手动背负式HD 400喷雾器，喷液量为450 L/hm2，田间管理一致。分别于施药后18 d、52 d调查各试验小区向日葵植株数、被向日葵列当寄生的植株数，计算寄生率与防效。

表1 试验设计

1.2.2 诱抗剂、植物诱抗剂-IR-18对向日葵生长的影响

试验在东北农业大学植物保护温室进行，土壤为黑土，有机质含量为3%，pH值7.0。采用盆栽的方法，每盆（25 cm×30 cm）播种5粒向日葵种子。诱抗剂与对照药剂植物诱抗剂-IR-18 600倍液与800倍液分别于向日葵植株8～10叶期与12～14叶期进行二次施药处理，同时设置清水对照处理，每个处理3次重复。分别于施药后7、14、21 d在每小区取3个点，每点面积为0.25 m2，对向日葵的株高与鲜重进行测量。

1.2.3 诱抗剂、植物诱抗剂-IR-18对向日葵生理生化指标的影响

试验设计与方法同1.2.2，分别于施药后1、3、5、7、10、14 d取向日葵叶片，按照试剂盒说明分别测定叶绿素、谷胱甘肽含量，谷胱甘肽S转移酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性，每组重复3次。

1.3 数据分析

试验数据采用Microsoft Excel 2010、DPS 7.05软件分析处理，用Duncan新复极差检测法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 诱抗剂对向日葵列当的防效

由表2可知，在向日葵8～10叶期、12～14叶期和16～18叶期用该诱抗剂600倍液、800倍液进行茎叶喷雾处理对向日葵列当寄生具有一定的控制作用。药后18 d，600倍液各处理防效为31.8%～92.4%，均优于800倍液同期各处理19.8%～72.8%的防治效果，其中处理2防效最好，达92.4%，与各处理相比差异显著（P＜0.05）；不同时期施药组合，防效优劣依次为8～10叶期、12～14叶期组合>8～10叶期、16～18叶期组合>12～14叶期、16～18叶期组合，其中8～10叶期、12～14叶期组合的600倍液（处理2）和800倍液（处理5）处理防效分别为92.4%和72.8%。施药后52 d各处理防效趋势与药后18 d结果大致相同，但防效明显降低，8～10叶期、12～14叶期组合的600倍液（处理2）和800倍液（处理5）处理在相同用药量条件下防效较好，分别为68.8%、58.7%，且二者差异不显著（P＞0.05）；防效最差的是向日葵12～14叶期、16～18叶期组合的处理，600倍液（处理3）和800倍液（处理6）防效分别为27.7%、13.8%。

表2 诱抗剂不同处理对向日葵列当的防效 单位：%

2.2 诱抗剂、植物诱抗剂-IR-18对向日葵生长的影响

2.2.1 对向日葵株高的影响

不同稀释倍数的诱抗剂与植物诱抗剂-IR-18对向日葵的生长有不同程度的影响。由图1可知，施用诱抗剂与植物诱抗剂-IR-18均能提高向日葵株高；施用21 d后，与清水对照相比，诱抗剂600倍液、800倍液处理向日葵株高分别增加12.41%、3.14%，植物诱抗剂-IR-18 600倍液、800倍液处理株高分别增加6.86%、0.49%。可见，诱抗剂与植物诱抗剂-IR-18相比，株高增加更明显。

图1 不同稀释倍数诱抗剂、植物诱抗剂-IR-18对向日葵株高的影响

2.2.2 对向日葵鲜重的影响

由图2可知，施用诱抗剂与植物诱抗剂-IR-18均能提高向日葵鲜重；施用21 d后，与清水对照相比，诱抗剂600倍液、800倍液处理向日葵鲜重分别增加22.56%、15.72%，植物诱抗剂-IR-18 600倍液、800倍液处理鲜重分别增加21.98%、6.86%。可见，诱抗剂与植物诱抗剂-IR-18相比，鲜重增加更明显。

图2 不同稀释倍数诱抗剂、植物诱抗剂-IR-18对向日葵鲜重的影响

2.3 诱抗剂、植物诱抗剂-IR-18对向日葵生理生化指标的影响

2.3.1 对向日葵叶片叶绿素含量的影响

由图3可知，诱抗剂与植物诱抗剂-IR-18 600倍液均比800倍液处理叶绿素含量高。诱抗剂600倍液、800倍液处理叶片叶绿素含量均高于植物诱抗剂-IR-18和清水对照处理。施药后3～10 d诱抗剂600倍液处理与植物诱抗剂-IR-18 800倍液、清水对照处理相比均有显著差异（P＜0.05）。叶绿素含量随施药天数呈先上升后下降趋势，施药后第7天达到最高值，诱抗剂600倍液、800倍液叶绿素含量与清水对照相比分别增加了9.62%、6.54%。

图3 诱抗剂、植物诱抗剂-IR-18对向日葵叶片叶绿素含量的影响

2.3.2 对向日葵叶片谷胱甘肽含量的影响

由图4可知，施用诱抗剂的叶片谷胱甘肽含量显著高于施用植物诱抗剂-IR-18含量（P＜0.05）。诱抗剂与植物诱抗剂-IR-18 600倍液均比800倍液处理谷胱甘肽含量高。各处理施药后1～5 d叶片中谷胱甘肽含量呈上升趋势，诱抗剂600倍液处理显著高于清水对照处理（P＜0.05）；施药后7～14 d清水对照与植物诱抗剂-IR-18谷胱甘肽含量均逐渐下降，但施用诱抗剂的处理谷胱甘肽含量先上升后下降，与清水对照相比，谷胱甘肽含量增加14.86%～23.15%。

图4 诱抗剂、植物诱抗剂-IR-18对向日葵叶片谷胱甘肽含量的影响

2.3.3 对向日葵叶片谷胱甘肽S转移酶活性的影响

由图5可知，施用诱抗剂后向日葵叶片中谷胱甘肽S转移酶活性600倍液较800倍液增加效果明显。诱抗剂与植物诱抗剂-IR-18相比，前者对谷胱甘肽S转移酶活性的提高显著高于后者（P＜0.05），当诱抗剂600倍液时其活性高于清水对照。施药后3～5 d各处理叶片谷胱甘肽S转移酶活性达到高峰，7 d活性显著下降，10～14 d活性先升高（植物诱抗剂-IR-18 800倍液除外）再下降，其中，施用诱抗剂600倍液3～5 d与14 d的叶片谷胱甘肽S转移酶活性较清水对照显著增加（P＜0.05），且第3天增加最高，可达5.09%。

图5 诱抗剂、植物诱抗剂-IR-18对向日葵叶片谷胱甘肽S转移酶活性的影响

2.3.4 对向日葵叶片过氧化物酶活性的影响

由图6可知，施用诱抗剂与植物诱抗剂-IR-18后向日葵叶片过氧化物酶活性增加，且两种药剂均为600倍液比800倍液增加效果明显。诱抗剂提高过氧化物酶活性较植物诱抗剂-IR-18强，且诱抗剂600倍液施用后向日葵叶片过氧化物酶与其他处理（施用植物诱抗剂-IR-18 600倍液3 d处理除外）相比差异显著（P＜0.05），施药后第5天过氧化物酶活性达到最大值。施药后1～5 d各处理过氧化物酶活性逐渐增加，7～14 d活性逐渐降低，清水对照处理向日葵叶片过氧化物酶的活性变化不明显。施药后5～7 d，与其他处理相比，诱抗剂对过氧化物酶活性影响最大，诱抗剂600倍液影响最显著（P＜0.05），与清水对照相比酶活性提高53.78%～59.45%。

图6 诱抗剂、植物诱抗剂-IR-18对向日葵叶片过氧化物酶活性的影响

2.3.5 对向日葵叶片超氧化物歧化酶活性的影响

由图7可知，施用诱抗剂与植物诱抗剂-IR-18后向日葵叶片超氧化物歧化酶活性呈先增加后降低的趋势，两种药剂600倍液均比800倍液增加明显。诱抗剂提高超氧化物歧化酶活性较植物诱抗剂-IR-18强，且施药后3～10 d诱抗剂600倍液、800倍液超氧化物歧化酶活性与其他各处理相比均差异显著（P＜0.05）；施药后第5天酶活性达到最大值，与清水对照相比提高23.72%。施药后1～5 d各处理超氧化物歧化酶活性逐渐增加，7～14 d活性逐渐降低，但清水对照处理向日葵叶片中超氧化物歧化酶活性先上升后下降最终上升。

图7 诱抗剂、植物诱抗剂-IR-18对向日葵叶片超氧化物歧化酶活性的影响

3 结论与讨论

目前，向日葵生产中列当的防除主要采用种植抗性品种和农业防治等措施，但前一种措施品种依赖性强，后一种措施效果有限。诱抗剂通过诱导抗逆酶活性导致植株对列当产生抗性，作为一种新的列当防治措施用药量低、防治效果好、对环境友好，同时可使列当的防治摆脱向日葵品种的限制，从而延长对列当敏感但优质的向日葵品种的市场寿命，具有广阔的应用前景。本试验结果表明，该诱抗剂能有效防除向日葵列当，且诱抗剂的防效随药剂浓度的增加而显著增加，600倍液防效明显优于800倍液，且最佳施药期为向日葵8～10叶期、12～14叶期施用两次。云晓鹏等[11]研究植物诱抗剂-IR-18对向日葵列当抑制效果时得出相似结论，向日葵列当防效与药剂浓度成正比，防效排序为400倍液＞600倍液＞800倍液。

研究表明，植物诱抗剂能够增加寄主自身各类解毒酶活性及含量从而达到防除目的。崔华星[12]研究发现，枯草芽孢杆菌施用后番茄与瓜列当苯丙氨酸解氨酶（PAL）、多酚氧化酶（PPO）、超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性均有变化，得出生防菌通过影响各类酶活性提高作物抗逆性；王晓琳等[13]研究发现，喷施生物诱抗剂后与对照相比，过氧化物酶（POD）和SOD酶活性显著提高，POD参与植物体内木质素、醌类物质等的合成，同时促进分解酶活性，有提高植物抗性的作用；SOD是主要抗氧化酶，其活性增加导致植物抗逆性增强[14-15]；黄春艳等[16]研究得出，萘二甲酐与咪唑乙烟酸能引起向日葵叶片中氨基酸、谷胱甘肽含量和谷胱甘肽S转移酶活性的变化。本试验通过施用诱抗剂与对照药剂植物诱抗剂-IR-18对抗逆酶活性进行测定分析，得到诱抗剂不仅引起POD与SOD抗逆酶活性增强，还导致谷胱甘肽（GSH）含量与谷胱甘肽-S-转移酶（GST）活性增加，相同稀释倍数下对向日葵植株的生长发育均有促进作用，且较植物诱抗剂-IR-18作用明显。