多效唑与诱抗剂互作对香蕉苗生长及抗枯萎病能力的综合效应

2023-07-05莫天利何海旺

西南农业学报 2023年5期

赵明,邹瑜,龙芳,黄相,莫天利,武鹏,何海旺

(广西农业科学院生物技术研究所,南宁 530007)

【研究意义】由尖孢镰刀菌古巴专化型(Fusariumoxysporumf. sp.cubense,Foc)引起的香蕉枯萎病(Fusariumwilt of banana)是限制香蕉产业健康发展的主要因素[1]。种植抗病香蕉品种是控制香蕉枯萎病蔓延的根本途径[2],但受植株本身抗性、健康状况、大田环境复杂性及栽培管理条件等影响,抗枯萎病香蕉品种组培苗常出现第一代大田抗性不理想及发病率得不到很好控制现象,严重影响香蕉种植者对抗病香蕉品种的选择,较大程度影响抗病品种的推广应用。目前生产上对香蕉枯萎病的防治仍以化学防治为主,由此导致环境污染和食品安全问题日益严重,迫切需要寻找一种更理想的防治方法[3]。多效唑(PP333)是一种高效、低毒的三唑类植物生长调节剂,喷施PP333可显著节约作物育苗成本[4-5],同时具有提高作物抗逆性及减缓病害发生的作用,已成为培育壮苗的有效措施[6-8]。大量研究结果表明,植物抗病诱导剂(诱抗剂)能显著提高果蔬对病害的抗性[9-11],PP333和诱抗剂对作物病害防治均具有很大发展潜力[12],但目前有关PP333与诱抗剂协同交互作用的研究尚少。因此,探究PP333与诱抗剂互作对香蕉苗生长及抗病性的影响,对利用诱抗剂防控香蕉枯萎病及促进香蕉产业的可持续发展具有重要意义。【前人研究进展】备受关注的诱抗剂水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、壳聚糖(CTS)和苯并噻二唑(BTH)可诱导植物对病原菌产生抗性[13-16]。占魏等[17]研究发现,CTS对香蕉枯萎病病原菌的6个菌株具有明显抑制作用,且高分子量的抑菌效果优于低分子量。占魏等[18]研究认为,诱导香蕉枯萎病抗病性效果最好的诱抗剂是BTH,200.0 mg/mL BTH对香蕉枯萎病的诱导效果达44.27%。黄永辉等[19]研究证实,施用诱抗剂BTH可提高香蕉苗体内多种防御酶活性。江新华等[20]研究表明,SA诱导香蕉植株枯萎病产生抗病性的最佳浓度为20.0 mmol/L。PP333处理可改变植物体内保护性酶类的活性[21]。Zhou等[22]研究认为,PP333可提高低温下柚木幼苗中的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性,降低体内丙二醛(MDA)的积累,从而提高其抗低温能力。周玉萍等[23]研究发现,叶面喷施适量(15.0～30.0 mg/L)PP333能提高低温胁迫期和恢复期香蕉叶片的POD活性,还能降低叶片的相对电导率。Srtvastav等[24]研究证实,PP333处理可显著增加盐胁迫下芒果叶片的SOD、过氧化氢酶(CAT)和POD活性,增强自由基的清除能力。邱美欢[25]研究指出,SA、CTS和PP333等6种药物均能提高香蕉幼苗的抗旱生理效应,且混合药剂处理比单一药剂处理更有效。张荣萍等[26]研究表明,CTS与酵素菌存在显著的交互效应,二者协同施用对香蕉抗尖孢镰刀菌具有较大影响,而CTS与药剂碧护的交互效应很小。张元珍等[27]研究表明,瘟酰胺与诱抗剂氨基寡糖素配施能明显降低稻瘟病和纹枯病的发生程度,同时对水稻产量具有提升效果。吴玉星等[28]研究认为,将植物诱抗剂氨基寡糖素与杀菌剂吡唑醚菌酯联合应用,可恢复或提高吡唑醚菌酯推荐剂量的的防治效果,并能提高小麦防御酶活性,降低叶片细胞损伤。【本研究切入点】迄今,有关利用PP333提高香蕉枯萎病抗性生理效应及其与诱抗剂复配协同效应的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】在参考前人研究成果和文献报道的基础上,利用盆栽试验结合叶面喷施方式,比较分析PP333与4种诱抗效果较理想的常用诱抗剂在单剂应用、双剂配施条件下对香蕉苗生长及枯萎病抗性提升的综合效应,摸索PP333与化学诱抗剂配合施用的理想处理组合,进一步探讨施药处理后香蕉苗植株组织内相关防御酶活性的变化规律,探究PP333与诱抗剂互作的生理作用机制,以期为制定香蕉枯萎病绿色防控措施及促进香蕉产业可持续发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

PP333纯度为95.0%,2～8 ℃保存;SA纯度为99.5%;CTS脱乙酰度≥95.0%,黏度为100～200 mPa·s;BTH纯度为99.0%。以上药物均购自上海麦克林生化科技有限公司。供试香蕉苗为抗枯萎病香蕉品种‘宝岛蕉’组培杯苗,由广西美泉新农业科技有限公司培育提供,栽培基质为无菌泥炭土和椰糠(比例为1∶1),杯苗生长健壮、正常。供试病原菌为香蕉枯萎病菌4号生理小种(Fusariumoxysporumf. sp.cubenserace4,Foc4),由中国热带农业科学院环境与植物保护研究所提供。

在此次回顾性实验中，我们纳入了前期文献中所提及与鼻咽癌相关的18个临床风险因素。将这18个临床参数运用机器算法进行筛选，最终建立以及验证了一个新型的用于预测评估进展期鼻咽癌患者的远处转移风险的预测模型。根据该模型将进展期鼻咽癌患者分为高转移风险组与低转移风险组，在高低风险组间总生存时间存在明显差异性（P＜0.001）。

1.2 试验方法

1.2.1 诱抗处理采用单因素随机区组设计,设10个处理,每处理3次重复,每重复盆栽30株香蕉苗。5个单剂处理分别为A:50.0 mg/L PP333,B:100.0 mg/L BTH,C:300.0 mg/L SA,D:150.0 mg/L JA,E:800.0 mg/L CTS;4个双剂处理分别为A+B:50.0 mg/L PP333+100.0 mg/L BTH,A+C:50.0 mg/L PP333+300.0 mg/L SA,A+D:50.0 mg/L PP333+150.0 mg/L JA,A+E:50.0 mg/L PP333+800.0 mg/L CTS,以喷施清水为对照(CK)。双剂处理均为先喷施PP333,6 h后再喷施诱抗剂。对4叶1心期生长一致的健康香蕉苗,采用上述单、双剂处理进行喷雾施药,用喷雾器均匀喷洒至香蕉苗叶片正面和反面形成液滴为度,每次喷雾约100.0 mL/株稀释液。

取灰渣粒径以 60～100 目，投放量 2.5g·L-1，温度20℃，染液的pH值为7.0，按1.3试验方法对染液进行处理。改变灰渣粒度，测定脱色率见图2。

1.2.2 伤根接种处理施药后24 h,将健康组培苗从栽培基质中拔出进行伤根,再将整个根部浸入1×105个孢子/mL的Foc4分生孢子悬浮液中,以浸清水作为参照处理(CK1),30 min后移栽到营养杯中,正常管理,每处理接种香蕉苗不少于30株。

试验数据采用Excel 2019进行统计,以SPSS 20.0进行单因素方差分析,以Duncan’s新复极差法进行差异显著性比较。

1.2.3 测定指标及方法蕉苗生物学性状测定:施药处理后第30天,各处理选取生长较一致的蕉苗5株,重复3次,测量株高和茎粗,称量地上部和根系鲜重后烘干至恒重,测定干物质量并计算含水量。

由表4可知,各药剂处理香蕉苗的PAL活性均高于处理前。其中,处理后第2天,A+E处理香蕉苗PAL活性剧烈上升,且显著高于其他处理,与CK1相比增长103.50%,与A处理相比增长92.59%;处理后第4天,A+B处理的PAL活性在各处理中处于最高水平,与CK1相比显著增长54.59%,与A处理相比显著增长44.41%;处理后第6和第8天,A+B处理的PAL活性维持在各处理中的最高水平,且显著高于其他各处理,与CK1相比分别增长83.00%和101.66%。说明诱抗剂处理能提高香蕉苗的PAL活性,PP333与诱抗剂搭配施用香蕉苗的PAL活性高于诱抗剂单独喷施,尤其以喷施50.0 mg/L PP333+800.0 mg/L CTS和50.0 mg/L PP333+100.0 mg/L BTH对提高PAL活性的效果更佳。

表1 香蕉苗期枯萎病的分级标准

病情指数=〔∑ (各级病情株数×各级代表值)〕/(调查总株数×最高级数值)

蒙古马体形矮小，其貌不扬，然而，在风霜雪雨的大草原上，其却能不畏艰辛、纵横驰骋、屡建奇功，铸就了蒙古马独特的品格和精神。习近平总书记在考察内蒙古时指出，干事创业就要像蒙古马那样，有一种吃苦耐劳、一往无前的精神。

抗氧化酶提取及酶活性测定:分别于伤根接种处理当天(0天)及第2、4、6和8天采样,连续采集5次香蕉苗假茎,每处理随机采集5株,-20 ℃保存。称取0.5 g香蕉苗假茎样品放入研钵中,加入2.0 mL预冷的磷酸缓冲液和2%聚乙烯吡咯烷酮(PVP)研磨,转入离心管中4 ℃离心10 min,取上清液。SOD和POD活性参照Yuan等[30]的方法进行测定;CAT活性采用紫外比色法进行测定;多酚氧化酶(PPO)活性参照Mozzetti等[31]的方法进行测定;苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性参照Assis等[32]的方法进行测定。

1.3 统计分析

研究显示，对于2型糖尿病患者而言，每周禁食两次，与持续性饮食控制在血糖控制上的效果差不多，而前者同时还能达到减肥的效果。另外，每周禁食两次能有效降低甘油三酯，还能降低血压。就减肥而言，坚持每周禁食两次的超重者59天后即达到减重5%的目标，而每日限制饮食者则需要73天才能达到目标。在血压变化方面，每周禁食两次饮食者收缩压降低9%，每日限制饮食者收缩压反而增加2%。

2 结果与分析

2.1 PP333与诱抗剂互作对香蕉苗生长的影响

从表2可看出,双剂处理香蕉苗的株高均显著低于CK。其中,A+B处理的株高最低,比CK显著降低31.84%,说明PP333与化学诱抗剂配合使用对香蕉苗株高也表现抑制作用;各双剂处理的株高均显著高于A处理,以A+E处理的株高最高,较A处理显著提高27.59%,说明4种化学诱抗剂与PP333配施均能减轻PP333对香蕉苗株高的抑制作用;除A+C处理的茎粗与CK相当外,其他各双剂处理的茎粗均显著高于CK,且与A处理均无显著差异,尤其以A+D处理的茎粗最粗,较CK显著增加20.55%;各双剂处理的地上部干物质量均显著低于CK,但显著高于A处理12.75%～16.67%;根系干物质量均比CK显著提高,但与各单剂处理相比差异不显著;地上部含水量与CK无显著差异,根系含水量显著低于CK。综合来看,喷施50.0 mg/L PP333+800.0 mg/L CTS、50.0 mg/L PP333+150.0 mg/L JA和50.0 mg/L PP333+100.0 mg/L BTH的香蕉苗长势总体上均匀、粗壮,根系较发达,有利于提高蕉苗素质,达到壮苗效果,对提高移栽蕉苗质量和抗性有益。

图1 不同药剂及其组合处理香蕉苗的生长情况比较

当我们将其设置为外部时，所有圆环以外的区域都会100%受到我们所设定的影调效果影响，并逐渐向内减弱；反过来，将其设置为内部时，调整效果的应用方向则恰好相反。我们可以使用快捷键X在内部与外部之间切换。除此之外，我们还可以使用羽化命令控制效果的过渡区域大小。

表2 各药剂处理香蕉苗主要生物学性状及干物质量积累情况

从图1可看出,药剂处理后30 d,A处理香蕉苗的茎粗较CK增加,新增叶片颜色较CK深,但株高生长明显缓慢;诱抗剂单剂处理(B、C、D和E处理)香蕉苗的株高与CK差异不明显,而双剂处理(A+B、A+C、A+D和A+E处理)香蕉苗的长势明显优于A处理,但较诱抗剂单剂处理(B、C、D和E处理)差。说明香蕉苗对各药剂均较敏感,其中诱抗剂与PP333配施能减轻PP333对香蕉苗株高生长的抑制作用。

诱抗效果(%) =〔(对照病情指数-处理病情指数)/对照病情指数〕× 100

2.2 PP333与诱抗剂互作对香蕉苗抗枯萎病能力的影响

由表3可知,伤根浸菌接种后30 d,从蕉苗的外部症状防效来看,CK1的病情指数为0.59,各药剂处理香蕉苗病情指数均显著下降,降幅为18.64%～57.63%,说明各药剂处理对香蕉枯萎病菌的侵染发挥着防御作用,表现为诱抗效果显著提高。其中,各单剂处理香蕉苗的病情指数间差异不显著,但诱抗效果以E处理最佳,达32.20%,且显著高于CK1及其他单剂处理;各双剂处理香蕉苗的病情指数间差异不显著,但均显著低于各单剂处理;双剂处理中以A+B和A+E处理的诱抗效果较佳,分别为57.63%和50.85%,且显著高于CK1及A+C和A+D处理。可见,PP333与4种化学诱抗剂配施均能增强单剂诱抗剂对香蕉苗枯萎病的诱抗效果,以喷施50.0 mg/L PP333+800.0 mg/L CTS的诱抗效果最佳,喷施50.0 mg/L PP333+100.0 mg/L BTH的诱抗效果次之。

表3 各药剂处理对香蕉枯萎病的诱抗效果

2.3 PP333与诱抗剂互作对香蕉苗防御酶活性的影响

诱抗效果测定:伤根接种处理后第30天调查记录全株总叶数及各级病叶数,参照黄永辉等[29]的香蕉苗期枯萎病病害分级标准(表1)统计病叶率并根据分级标准计算病情指数,比较分析各药剂处理对香蕉枯萎病的诱抗效果。

表4 各药剂处理香蕉苗PAL和PPO活性的变化情况比较

从表4可看出,各药剂处理香蕉苗的PPO活性与CK1相比均有明显增强。其中,处理后第2天,A+D处理香蕉苗PPO活性剧烈上升,且显著高于其他处理,与CK1相比增长384.93%;在处理后第4天,A+B处理香蕉苗的PPO活性在各处理中处于最高水平,与CK1相比显著增长300.00%,在处理后第6天维持在各处理中的最高水平,与CK1相比显著增长204.76%;在处理后第8天,A+D处理香蕉苗的PPO活性再次处于各处理的最高水平,且差异显著,与CK1相比增长100.71%。说明诱抗剂处理能促进香蕉苗植株体内PPO活性增强,PP333与诱抗剂搭配施用相比喷施单一诱抗剂其香蕉苗的PPO活性更高,尤其以喷施50.0 mg/L PP333+150.0 mg/L JA和50.0 mg/L PP333+100.0 mg/L BTH对提高香蕉苗PPO活性的效应更明显。

由表2可知,在单剂处理中,A和C处理的株高显著低于CK(P<0.05,下同),其中A处理的株高降幅最大,较CK降低40.87%,而B、D和E处理与CK无显著差异(P>0.05,下同);A处理的茎粗最粗,与CK相比显著增加22.53%,其余单剂处理的茎粗与CK无显著差异;A处理的地上部干物质量较CK显著降低16.39%,其余单剂处理的地上部干物质量与CK无显著差异;各单剂处理根系的干物质量均显著高于CK,其中,E处理最重,较CK提高58.54%;A、C和E处理的地上部和根系含水量均显著低于CK,B和D处理的地上部和根系含水量均与CK无显著差异。可见,喷施PP333对香蕉苗株高表现出明显的抑制作用,其地上部干重明显降低,对茎粗及根干重表现为明显的促进作用;喷施SA对香蕉苗株高表现出明显的抑制作用,对地上部干重积累无显著影响,但可明显促进根系干物质积累。

从表5可看出,各药剂处理香蕉苗的POD活性与CK1相比均明显增强。其中,在处理后前4 d,A+B处理的POD活性持续升高且始终高于其他处理,尤其较CK1显著增长132.63%,较A处理显著增长59.76%,在处理后第6天有所降低,在处理后第8天又升高,且较CK显著增长176.98%。说明诱抗剂处理能促进香蕉苗POD活性增强,PP333与诱抗剂搭配施用相比喷施单一诱抗剂其香蕉苗的POD活性更高,尤其以喷施50.0 mg/L PP333+100.0 mg/L BTH对提高POD活性的效应更明显。

表5 各药剂处理香蕉苗POD和SOD活性的变化情况比较

各药剂处理香蕉苗的SOD活性呈先升高后降低趋势,CK1的SOD活性呈缓慢上升趋势。从总体上看,药剂处理后的SOD活性升幅比CK1大,活性也高于CK1;A+E处理的SOD活性始终高于药剂处理,并在第6天达高峰期,且显著高于其他处理,其中,较CK1增长301.07%,较A处理增长78.57%。说明诱抗剂处理能促进香蕉苗SOD活性增强,PP333与诱抗剂搭配施用相比喷施单一诱抗剂其香蕉苗的SOD活性更高,尤其以喷施50.0 mg/L PP333+800.0 mg/L CTS对提高SOD活性的效应更明显。

从表6可以看出,各药剂处理香蕉苗的CAT活性与CK1相比均明显提高。其中,A+B处理的CAT活性在处理后第2天剧烈上升,并显著高于其他各处理,较CK1增长442.16%;在处理后第4天,A+E处理的CAT活性处于各处理的最高水平,较CK1显著增长304.70%,在第6和第8天显著高于其他处理,较CK1分别增长271.91%和192.68%,较A处理分别增长85.96%和56.25%。

试验设38%吡唑醚菌酯·啶酰菌胺水分散粒剂40 g/亩、60 g/亩和80 g/亩，50%啶酰菌胺水分散粒剂40 g/亩，250 g/L吡唑醚菌酯乳油30 mL/亩，50%腐霉利可湿性粉剂75 g/亩，及空白对照共7个处理，每小区面积20 m2，约50-60株，4次重复，随机区组排列。

表6 各药剂处理香蕉苗CAT活性的变化情况比较

说明诱抗剂处理能促进香蕉苗CAT活性增强,双剂配施香蕉苗的CAT活性比喷施单一诱抗剂更高,尤其以喷施50.0 mg/L PP333+800.0 mg/L CTS和50.0 mg/L PP333+100.0 mg/L BTH对提高CAT活性的效应更明显。

3 讨论

诱抗剂通过介导植物与病原菌间的应答与信号传导,诱导防御酶活性提高,从而有效激发植物防卫反应,提高防控植物病害的能力[33-35]。大量研究表明,使用诱抗剂能显著提高果蔬抗病能力,降低果蔬发病率和病情指数[36-38]。SA、CTS和BTH等诱抗剂能诱导香蕉对香蕉枯萎病产生抗性,有效防控枯萎病发生,降低病害严重程度[17-19]。本研究所选诱抗剂及药剂组合对香蕉枯萎病均有一定的诱抗效果,可显著抑制香蕉枯萎病的发病程度,但抑制效果存在差异,其中,PP333分别与SA、JA、CTS和BTH搭配施用比单一药剂处理能更有效地增强香蕉苗对香蕉枯萎病的诱抗效果,说明药剂组合间对提高香蕉苗抗病性有一定的协同效应,原因可能有三方面:其一是由于PP333限制了香蕉苗的纵向生长从而减缓能量消耗,提高体内碳水化合物水平,这种生存策略可增强其对病害的抵抗能力;其二是2种类型药剂配施对香蕉的诱抗作用发生了叠加效应;其三是2种类型药剂结合成新的复合物提高了香蕉苗的抗病性。因此,有待进一步探究诱抗剂的协同作用机理,为研发高效诱抗剂绿色防控植物病害开拓一条新途径。

防御酶活性的提高是促使植物系统获得抗病性的关键机制之一[39]。黄永辉等[19]研究表明,BTH可通过诱导香蕉品种中与抗性反应相关防御酶活性的增加而提高香蕉对枯萎病的抗病能力。CTS能诱导植物提高PAL、POD和 PPO等的活性而诱导植物抗病性反应,进而达到抑制病原菌的作用[40]。大量研究表明,生长调节剂PP333能提高保护酶的活性,具有清除自由基的能力,进而提高植物对逆境的抵抗能力[41]。本研究发现,PP333与诱抗剂搭配施用相比单一药剂处理均能更有效地提高香蕉苗保护酶的活性,进而提高香蕉苗抗氧化能力,对防治香蕉枯萎病发挥积极作用,因而PP333与诱抗剂搭配施用在香蕉枯萎病的诱抗防治上具有较好的应用前景。

2014年3—5月，随机抽取兰州市3所三级甲等医院的在职护士进行问卷调查。纳入标准：在医院工作1年以上，有护士执业证书。排除标准：医院实习护生，正在接受规范化培训等不具有护理抉择权的护士，不愿意参与调查的人员。

诱抗剂不仅能诱导植物提高对病原菌的抗性,也可激发植物体内代谢调控过程调节活性氧积累,促进细胞分裂,提高生物量[42],以及调节植物碳水化合物积累,促进植物根系生长和养分吸收等多种生物功能[43-44]。本研究喷施PP333对香蕉苗具有明显的控长矮壮、促进蕉苗生根的生理效应,双剂处理蕉苗的株高明显高于单独施用PP333,总体长势均匀、粗壮,根系较发达,达到壮苗效果,同时由于根冠比增大,便于植株固定,有利于养分向上运输,对移栽质量及大田生长有一定的促进作用,而蕉苗抗性提升后具有防控多种生物和非生物胁迫的潜在作用[45]。

诱抗剂对环境影响小、对致病菌无选择压力,但其应用效果与杀菌剂的高效和迅速相比仍存在很大差距,要想将诱导因子作为杀菌剂的替代品应用于大田生产并在市场上占有一席之地还需在应用技术及其诱抗机理方面作更深入研究。本研究仅就PP333与4种常用诱抗剂双剂搭配的可行性及部分生理效应进行初步探讨,从表型上证实其能调控植物的抗病能力,为诱抗剂应用于防治香蕉枯萎病提供一定的依据。在实际运用中,还需从如下方面进行更系统深入的探索分析:①PP333与诱抗剂互作诱导香蕉对枯萎病抗性提高的机理;②大田环境与盆栽试验环境不同,应进一步探究诱抗剂种类和浓度、诱导时间、施用方式及次数等,完善田间施药方案;③诱抗剂对香蕉不同生育期抗病性的影响及其可持续时间;④不同香蕉品种间的差异性还需在大面积应用前进一步做大田试验确认,以确保生产的安全性。