木醋液处理对绿豆萌发及抗蚜作用初步研究

张海燕　王震刚　赵长江等

关键词 木醋液；绿豆；蚜虫；种子；保护酶

中图分类号：S 435 文献标识码：A DOI：10.16688/j.zwbh 2022377

木醋液是生物质经过高温干馏产生的酸性液体，也称木醋酸[1]。木醋液中水约占80%，各类酚、醛、酮、酸等有机物成分含量约占20%，有机物质中以有机酸为主，约占10%[2-4]。研究表明，木醋液对多种昆虫有较好的驱避和致死作用，可作为生物源农药用于害虫的防控，例如，木醋液可以增加玉米象Sitophilus zeamais的死亡率同时减少玉米粒的损失[5]；对豇豆象Chalcodermus aeneus的产卵行为具有驱避活性[6]，对大豆田害虫的控制效果要好于几种植物源农药[7]；可以延长家蝇Musca domestica幼虫的发育历期[8]；对桃蚜Myzus persicae、二斑叶螨Tetranychus urticae、朱砂叶螨Tetranychus cinna-barinus、小绿叶蝉Empoasca flavescens等刺吸式口器害虫和害螨等的致死率超过90%[9-11]。另外，木醋液还可用于土壤改良、除异味、食品保鲜、植物生长调节剂及叶面肥等[12-13]。木醋液作为一种生物质资源，具有成本低廉，作用范围广、使用方式简单、污染小等特点，探讨木醋液在植物生长调节剂和生物农药方面的应用具有重要意义。

虽然木醋液的应用较广，但木醋液对绿豆Vig-na radiata等小宗粮豆类种子萌发及抗虫性影响还鲜有报道。豆蚜是农业上常见的一类豆科害虫，属于半翅目蚜科，其体型小，多呈黑色，部分墨绿色，体表具光泽，并覆有蜡粉。豆蚜生产上主要使用化学农药进行防治，长期使用化学农药不仅会污染环境，导致害虫抗药性的产生，而且作物农药残留严重会带来食品安全问题[14-15]。利用植物抗虫性防治豆蚜是一种较好的方法，植物的抗虫性表现包括抗生性、耐害性和不选择性，本研究从木醋液处理后绿豆苗对蚜虫的抗生性、耐害性等方面开展研究，抗生性主要表现为使害虫的生长发育受阻，如繁殖力、存活率、发育历期等参数降低[16]。耐害性是指植物本身具有抵抗害虫为害的能力，甚至存在超补偿作用，植物受虫害之后，体内诱导生成大量活性氧[17]，从而启动保护酶系统进行防御，保护酶活性的变化特征在一定程度上反映了寄主植物的抗虫能力[18]。

绿豆作为小宗粮豆及优良食品在我国粮食生产和农业经济中具有重要地位。本试验采用不同浓度木醋液处理绿豆种子和幼苗，通过分析种子萌发指标及幼苗抗氧化酶活性，揭示其对绿豆抗虫性的影响，研究对于木醋液在杂粮生产中应用具有理论和实践意义。

1材料与方法

1.1试验材料

供试绿豆Vigna radiata品种为‘小明绿’，购买于安达市种子公司。供试蚜虫为室内用绿豆植株饲养多代的豆蚜Aphis craccivora。木醋液为购自北京溪青春农业科技有限公司的椴木料木醋液（pH 4.0）并经过静置和滤纸过滤处理。

1.2种子处理及幼苗指标测定

精选大小、饱满度一致的绿豆种子50粒，用自来水漂洗2次，1%次氯酸钠浸泡15 min，再用灭菌蒸馏水清洗5次。将种子均匀摆放在铺有滤纸的培养皿中，加入等体积不同浓度木醋液（原液用蒸馏水稀释500、1000、2000、3000倍和5000倍），覆盖一层滤纸后置于培养箱，在恒温（25±1）℃，相对湿度（70±5）%，黑暗条件下培养，对照为加入同体积的蒸馏水。分别于第3天统计发芽势，第7天统计种子发芽率、芽长和根长。每试验重复3次。其中，发芽势=3 d内发芽种子数／供试种子总数。

将上述木醋液处理并发芽的绿豆种植于直径15 cm的花盆中，待两对真叶完全展开时取叶片测定丙二醛（MDA）含量[19]，过氧化氢酶（CAT）活性、抗坏血酸氧化酶（ APX）活性和可溶性蛋白质含量[20]。

1.3木醋液处理对蚜虫存活率和繁殖力的影响

待上述不同浓度木醋液处理的绿豆苗第一对真叶完全展开时，挑选长势一致的植株用相同浓度的木醋液浸泡的脱脂棉包裹根部，置于直径12 cm的培养皿中，每皿放置1株绿豆苗，并接人2头成蚜。培养皿置于L∥D=16 h∥8h，相对湿度70%，25℃的恒温箱中。每处理重復30次。待成蚜产下5头子代若蚜时移走成蚜，随后每隔24 h观察并统计不同浓度木醋液处理下子代若蚜蜕皮和存活情况，统计5d内蚜虫存活率和逐日蜕皮率，待5头子代若蚜长至成虫进入生殖期时保留1头成蚜在绿豆苗上，逐日观察其产仔情况并计数，统计成蚜的繁殖力、逐日产仔量等指标，连续统计7d。5d内若蚜的存活率=存活若虫数／初始若虫总数×100%；逐日蜕皮率=每天蜕皮若虫数／初始若虫总数×100%；繁殖力为7d的产仔量之和。

1.4数据分析

试验数据经Excel 2010整理后采用SPSS 17.0软件对绿豆的发芽率、发芽势、芽长、根长，酶活性及蚜虫的逐日产仔量等数据进行统计分析，蚜虫的存活率、繁殖率、蜕皮率等百分率数据转换后进行分析，均值首先进行单因素方差分析，对存在显著性差异的数据进一步采用Duncan氏新复极差法进行多重比较。显著水平a=0.05。

2结果与分析

2.1不同浓度木醋液对绿豆萌发的影响

不同浓度的木醋液对绿豆的发芽势和发芽率有一定的影响（图1）。其中，500、1000倍和2000倍稀释液对绿豆发芽率和发芽势有显著的抑制作用，与对照相比，发芽势分别降低了86.21%、72.41%、18.97%;发芽率分别降低了86.15%、48.90%、27.10%，而3000倍和5000倍稀释液对发芽率和发芽势均无显著影响。2.2不同浓度木醋液对绿豆苗芽长和根长的影响

用不同浓度的木醋液处理绿豆种子后7d，500、1000、2000倍稀释液对芽长、根长产生了显著的抑制作用（图2）；3000倍稀释液对根长和芽长无明显影响；但5000倍稀释液对芽长和根长有较显著的促进作用，芽长和根长分别增加了33.74%、19.65%。

2.3不同浓度木醋液对蚜虫存活率和繁殖力的影响

不同浓度木醋液处理对蚜虫存活率有不同影响（图3）。其中，500倍稀释液处理对蚜虫存活率具有明显的抑制作用，与对照相比蚜虫存活率显著降低了33.33%（P<0.05）。1000倍稀释液处理后蚜虫平均存活率与对照相比降低了22.22%，但无显著差异（P>0.05）。而2000、3000倍和5000倍稀释液对蚜虫存活率无显著影响。

不同浓度木醋液处理后豆蚜逐日产蚜量结果见表1，高浓度（500倍）和低浓度（5000倍）处理对豆蚜逐日产蚜量均没有显著影响，1000～3000倍稀释液处理总体上逐日产蚜量较高，部分处理对豆蚜逐日产蚜量有显著的提升作用。综合7d的总产仔量来分析不同浓度的木醋液处理对蚜虫繁殖力的影响（图3）。2000倍稀释液处理的蚜虫在7d内繁殖力较对照提高了41.53%，1000倍和3000倍稀释液处理对蚜虫的繁殖力有微弱的促进作用，与对照相比繁殖力分别增加了17.81%和24.97%，500倍和5 000倍稀释液处理的繁殖力均低于对照。2.4不同浓度木醋液对蚜虫蜕皮的影响

连续5d观察不同浓度的木醋液处理对蚜虫蜕皮的影响。结果（表2）显示，第1天大部分蚜虫开始第1次蜕皮，500～5000倍稀释液处理蜕皮率在47.15%以上，其中1000倍和3000倍稀释液处理蚜虫蜕皮率与对照相比显著增加了4.47倍和2.99倍，对照组蜕皮时间较各处理组相对延后，蜕皮率为16.23%；第2天到第5天各处理间及与对照之间的蜕皮率差异较小，只有第4天2000倍和5000倍稀释液处理的蜕皮率显著高于对照。

2.5不同浓度木醋液处理对绿豆植株MDA含量和抗氧化酶活性的影响

不同浓度的木醋液处理对绿豆植株叶片内丙二醛（MDA）含量的影响表现为高浓度（500倍）促进，低浓度（5000倍）抑制（图4a）。随着木醋液处理浓度的降低MDA含量逐渐降低，5 000倍稀释液处理与对照相比显著降低了54.19%。

不同浓度的木醋液处理对绿豆植株叶片过氧化氢酶（CAT）活性的影响表现为高浓度（500倍）抑制，低浓度（5000倍）促进（图4b）。500倍稀释液处理时CAT活性显著低于对照，降低了63.32%，CAT活性随着处理浓度降低而升高，稀释倍数为5000倍时达到最大，比对照增加了11.54%。

不同浓度的木醋液处理对绿豆植株叶片抗坏血酸氧化酶（APX）活性的影响存在差异（图4c）。500倍和1000倍稀释液处理后APX活性较对照显著减少了59.54%和60.00%;2000倍稀释液处理后APX活性显著增加了23.89%。当稀释浓度大于2000倍时与对照组差异不显著。

不同浓度的木醋液处理对绿豆植株叶片中蛋白质含量的影响表现为高浓度（500倍和1000倍）抑制，低浓度（5000倍）促进（图4d）。500倍和1000倍稀释液处理的蛋白质含量显著低于对照，5000倍稀释液处理的蛋白质含量显著增加了14.40%。

3结论与讨论

本试验采用不同浓度的木醋液处理绿豆种子，并用木醋液处理的绿豆幼苗饲养蚜虫，分析了木醋液处理的绿豆苗上蚜虫繁殖力和存活率等指标，以及木醋液对绿豆种子的萌发和MDA含量等生化指标的影响。结果表明，较高浓度的木醋液（500倍稀释液）抑制绿豆种子萌发和幼苗的生长，表现为发芽率和发芽势降低、芽长、根长变短，MDA含量明显升高，CAT、APX活性和蛋白质含量明显降低，同时蚜虫的存活率明显降低；较低浓度木醋液（2000～5000倍稀释液）对绿豆苗和蚜虫的影响没有明显规律，与对照相比，5000倍稀释液明显促进根长和芽长，CAT活性和蛋白质含量明显增加。李运朝等利用不同浓度木醋液防治南方根结线虫，得出浓度越高校正死亡率越大的结论[21]，本研究也发现高浓度对蚜虫的存活率影响较大。在实际生产中要有针对性地选择木醋液浓度才能起到好的防虫或促进绿豆生长的作用。

木醋液是一种混合物，因其成分不同，对植物生长表现出促进或抑制双重功效[22]。木醋液中乙酸含量最多，其含量过大时会对作物根系生长产生毒害作用。本研究表明，木醋液对绿豆的生长存在双重功效，高浓度的木醋液抑制绿豆苗的生长，这是由于高浓度的木醋液对作物根系生长有毒害作用，抑制根系生长，甚至引起根系死亡；低浓度木醋液明显促进根、芽的生长，并且可以提高过氧化氢酶等保护酶的活性。可能与木醋液增强可溶性蛋白代谢有关，也可能是木醋液中的酸性物质使细胞酸化，使根部细胞积累酸性物质促进根细胞分裂分化，从而調节植物的生长，促进植物的发育[23-26]。本试验同时也发现木醋液处理绿豆种子和幼苗对蚜虫生长发育有不同程度的影响，对绿豆苗的抗蚜性没有明显影响，甚至促进蚜虫发生。高浓度木醋液处理绿豆其抗蚜能力增强是以牺牲自身生长发育为代价的。木醋液可以促进绿豆萌发生长，在农业生产和豆芽生产等食品领域具有较好应用前景。低浓度木醋液促生效果明显，但是处理植物抗虫性不明显，需要进一步的试验，可以考虑用低浓度木醋液直接处理蚜虫可能更符合生产实践。