香菇多糖對馬鈴薯瘡痂病抗性及生理特性的影響

楊 鑫，樊吳靜，李麗淑，譚冠寧，何虎翼，唐洲萍

(廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，廣西 南寧 530007)

【研究意義】馬鈴薯瘡痂病是由鏈霉菌屬多種致病菌引起的一種土傳病害，其嚴(yán)重影響著商品薯的外觀、等級(jí)和品質(zhì)[1-2]。由于帶病種薯調(diào)運(yùn)等原因，南方馬鈴薯冬作區(qū)發(fā)病日趨嚴(yán)重[3]，生產(chǎn)上常施用化學(xué)藥劑進(jìn)行防控，但長期單一用藥不僅會(huì)造成病原菌抗藥性增強(qiáng)，還會(huì)導(dǎo)致農(nóng)殘超標(biāo)和環(huán)境污染等一系列不良后果。因此，尋求一種綠色有效的生物方法來預(yù)防和控制馬鈴薯瘡痂病的發(fā)生和流行，對推進(jìn)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)綠色健康發(fā)展至關(guān)重要?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】香菇多糖(Leniinan，簡稱LNT)是從香菇子實(shí)體中分離提取出的一種新型的天然功能性多糖，具有刺激植物免疫系統(tǒng)反應(yīng)、提高植物抗病性和調(diào)節(jié)植物生長的功能[4-5]。彭昌家等[6]開展了生物農(nóng)藥香菇多糖+碧護(hù)防治溫室大棚秋季番茄病毒病試驗(yàn)研究，認(rèn)為香菇多糖+碧護(hù)是防治番茄病毒病首選的綠色無公害藥劑。單宏英等[7]研究表明，香菇多糖對植物常見病原真菌有較好的抑制作用，其中1 %香菇多糖溶液對煙草灰霉病防治效果達(dá)85.08 % 。趙麗紅等[8]認(rèn)為香菇多糖作為一種生物制劑，通過促進(jìn)作物蛋白質(zhì)合成，提高作物抗病性。姜莉莉等[9]利用香菇多糖和殺菌劑混合施用，可兼治小麥紋枯病和根腐病，有助于小麥生產(chǎn)節(jié)藥控害，促進(jìn)綠色環(huán)保。王猛等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在水稻幼穗發(fā)育初期噴施2 %香菇多糖水劑，可以有效防治水稻黑條矮縮病。李界秋等[11]研究認(rèn)為，2 %香菇多糖水劑作為植物誘抗劑能增強(qiáng)火龍果對潰瘍病的抗性，抗病效果達(dá)87.79 % ?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】香菇多糖在植物保護(hù)方面的研究與應(yīng)用主要集中于有關(guān)番茄、煙草等作物的病毒病和真菌性病害防治，有關(guān)馬鈴薯土傳病害防治的研究報(bào)道較少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】在馬鈴薯塊莖形成初期，葉面噴施不同濃度香菇多糖稀釋液，研究其對馬鈴薯瘡痂病的防治效果和對馬鈴薯生長發(fā)育的影響，為廣西馬鈴薯瘡痂病生物防控技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)，以期保障和提高馬鈴薯產(chǎn)量。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試品種為興佳2號(hào)，種薯級(jí)別為原種一代，由河北省張家口市高寒作物研究所提供。香菇多糖(1 %水劑)由北京三浦百草綠色植物制劑有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)在廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院武鳴里建科研基地進(jìn)行，前茬作物為玉米。根據(jù)香菇多糖稀釋倍數(shù)設(shè)5個(gè)濃度梯度，分別為處理1：200倍香菇多糖稀釋液噴施；處理2：400倍香菇多糖稀釋液噴施；處理3：600倍香菇多糖稀釋液噴施；處理4：800倍香菇多糖稀釋液噴施；處理5：1000倍香菇多糖稀釋液噴施；處理6：等量清水噴施；共6個(gè)處理。采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積12 m2，于2017年11月23日播種，單壟雙行栽培，株距25 cm，于次年3月21日收獲。

分別稱量1 %香菇多糖75.00、37.50、25.00、18.75和15.00 mL各兌水15 kg(相當(dāng)于稀釋200、400、600、800和1000倍)進(jìn)行葉面噴施，對照噴施等量清水，噴霧量以葉片滴水為止。每個(gè)處理分別在播種后50、57 和64 d各噴施1次。

1.3 調(diào)查項(xiàng)目及方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀 主莖數(shù)：從種薯或地下直接生長的莖數(shù)，于開花期調(diào)查；株高：馬鈴薯被拉直后，從子葉到植株頂部生長點(diǎn)的距離，于盛花期調(diào)查；產(chǎn)量與品質(zhì)：收獲期每個(gè)小區(qū)選取10株具有代表性的植株，統(tǒng)計(jì)單株結(jié)薯數(shù)和單株薯重；稱量小區(qū)大薯(≥50 g)、小薯(<50 g)和實(shí)收薯塊重量，從中取5株馬鈴薯的塊莖沖洗干凈切小塊，于120 ℃殺青15 min，80 ℃烘干至恒重并稱重，用于干物質(zhì)含量測定；取3株塊莖，液氮處理后，在-80 ℃冰箱貯存用于塊莖品質(zhì)分析。

1.3.2 生理指標(biāo) 分別于第3次噴藥后7和14 d取葉片進(jìn)行分析。選用日本柯尼卡美能達(dá)SPAD-502PLUS手持式葉綠素儀測定葉綠素含量，蒽酮比色法測定葉片可溶性糖含量[12]，考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測定葉片和塊莖可溶性蛋白含量[13]，Ba(OH)2滴定法測定塊莖淀粉含量[14]，2,6二氯酚靛酚滴定法測定維生素C含量，3,5二硝基水楊酸比色法測定還原糖含量[15]，利用蘇州科銘生物技術(shù)有限公司試劑盒測定SOD、POD和CAT活性及MDA含量。

1.3.3 馬鈴薯瘡痂病病害分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及發(fā)病情況統(tǒng)計(jì) 馬鈴薯瘡痂病發(fā)病標(biāo)準(zhǔn)：0級(jí)，薯皮健康；1級(jí)，薯皮基本健康，有1～2個(gè)零星病斑，所占面積未超過薯皮表面積的1/4；2級(jí)，薯皮面積有3～5個(gè)病斑，所占面積為薯皮表面積的1/4～1/3；3級(jí)，薯皮表面有5～10病斑，所占面積為薯皮表面積的1/3～1/2；4級(jí)，嚴(yán)重感病，病斑在10個(gè)以上，或病斑面積超過薯皮表面積的1/2[16]。

發(fā)病率( %)=小區(qū)所有級(jí)別發(fā)病小薯粒數(shù)/小區(qū)收獲小薯粒數(shù)×100

發(fā)病指數(shù)( %)=∑(病級(jí)粒數(shù)×代表值)/(小區(qū)收獲粒數(shù)×最高級(jí)代表值)×100

相對防效( %)=(對照區(qū)病粒率-處理區(qū)病粒率)/對照區(qū)病粒率×100

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

分別使用Excel 2007和SPSS 13.0軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度香菇多糖稀釋液對馬鈴薯瘡痂病的防治效果

經(jīng)過香菇多糖處理后，馬鈴薯瘡痂病發(fā)病率和發(fā)病指數(shù)較對照處理均顯著降低(表1)，防治效果隨著香菇多糖稀釋倍數(shù)的增加呈現(xiàn)先升高后減低的趨勢，其相對防效高低順序?yàn)椋禾幚?>處理3>處理2，其中處理4香菇多糖稀釋800倍瘡痂病發(fā)病率最低，僅為13.91 % ，發(fā)病指數(shù)為5.23 % ，分別比對照處理提高79.72 %、83.67 % ，相對防效達(dá)79.98 % ；處理5香菇多糖稀釋1000倍時(shí)，發(fā)病率較處理4上升，相對防效降低。說明在稀釋200～800倍時(shí)，香菇多糖防治效果隨著稀釋倍數(shù)的增加明顯提高。

表1 不同濃度香菇多糖稀釋液對馬鈴薯瘡痂病的防治效果Table 1 Control effects of different concentrationson of lentinan diluents on potato scab

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在5 %水平下差異顯著。下同。
Different small letters following the figures represented significant difference at 5 % levels. The same as below.

2.2 不同濃度香菇多糖稀釋液對馬鈴薯葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和葉綠素含量的影響

隨著香菇多糖稀釋倍數(shù)增加，馬鈴薯葉片可溶性糖、可溶性蛋白和葉綠素含量呈現(xiàn)出平緩的先升高后降低的趨勢，脯氨酸含量表現(xiàn)為明顯的單峰曲線，均在處理4出現(xiàn)最高值(圖1)。噴施后7 d，香菇多糖處理后的葉片脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白和葉綠素含量均比對照處理高，但差異不顯著；噴施后14 d，處理4脯氨酸含量顯著高于對照處理，處理3和處理4葉綠素含量與對照處理差異達(dá)顯著水平，香菇多糖處理后的葉片可溶性蛋白含量比對照處理高，但是差異不顯著。噴施后14 d不同處理的葉片葉綠素、可溶性糖含量比噴施后7 d有所升高，噴施后14 d的可溶性蛋白含量較噴施后7 d降低，處理1、2、5和6的脯氨酸含量在噴施后14 d較噴施后7 d降低，處理3和處理4的脯氨酸含量在噴施后14 d比噴施后7 d升高。

2.3 不同濃度香菇多糖稀釋液對馬鈴薯防御性酶系和丙二醛含量的影響

隨著香菇多糖稀釋倍數(shù)增加，馬鈴薯植物抗病生理指標(biāo)POD、PAL、PPO和MDA含量均發(fā)生明顯的變化。PAL、POD和PPO酶活性均呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，在處理4出現(xiàn)最大值。噴施后7 d和14 d，不同處理的PAL活性均高于對照處理，其中處理4的PAL活性與對照處理差異呈顯著水平。噴施后7 d，不同處理的POD活性高于對照處理，噴施后14 d，處理4的POD含量與除處理5之外的其他處理差異呈顯著水平。噴施后7和14 d，不同處理間PPO含量與對照處理差異不顯著，處理3和處理4的PPO酶活性在噴施后14 d比噴施后7 d有所升高。MDA含量隨著香菇多糖稀釋倍數(shù)增加，先緩慢增加后降低再升高，各處理間差異不顯著，其中處理5含量最低，對照處理含量最高。

圖1 不同濃度香菇多糖稀釋液對馬鈴薯葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和葉綠素含量影響Fig.1 Effect of different concentrations of lentinan diluentsthe on the contents of osmoregulation substance and chlorophyll in potato leaves

圖2 不同濃度香菇多糖稀釋液對馬鈴薯葉片防御性酶活性和MDA含量影響Fig.2 Effect of defense enzyme activities and the content of MDA in potato leaves on different concentrations lentinus diluents

2.4 不同濃度香菇多糖稀釋液對馬鈴薯農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響

香菇多糖處理不同程度影響馬鈴薯的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量(表2)。香菇多糖處理的株高大于對照處理，說明香菇多糖有利于植株的健康生長，具有較好的生物安全性。香菇多糖處理的主莖數(shù)顯著多于對照處理，其高低順序?yàn)椋禾幚?>處理5>處理1，分別比對照處理增加33.71 %、18.64 %和7.34 % ；香菇多糖處理后大薯質(zhì)量均大于對照處理，其中處理4和處理5的大薯質(zhì)量比對照處理顯著提高57.42 %和22.22 % ，說明香菇多糖有利于主莖分枝和薯塊膨大。香菇多糖處理后的馬鈴薯產(chǎn)量均高于對照處理，其中處理3、處理4和處理5產(chǎn)量顯著高于對照處理，其高低順序?yàn)?，處?>處理5>處理3，分別比對照處理6增產(chǎn)28.69 %、20.23 %、8.59 %。

表2 不同濃度香菇多糖稀釋液對馬鈴薯農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響Table 2 Effect of different concentrations of lentinan diluents on agronomic traits and yield of potato

表3 不同濃度香菇多糖稀釋液對馬鈴薯塊莖營養(yǎng)品質(zhì)的影響Table 3 Effect of different concentrations of lentinan diluents on nutritional quality of potato

2.5 不同濃度香菇多糖稀釋液對馬鈴薯塊莖營養(yǎng)品質(zhì)影響

經(jīng)香菇多糖處理后，馬鈴薯塊莖干物質(zhì)、淀粉、可溶性蛋白和維生素C含量均升高，還原糖含量降低(表3)。其中，干物質(zhì)含量高低順序?yàn)椋禾幚?>處理5>處理2，可溶性蛋白含量高低順序?yàn)椋禾幚?>處理3>處理5，其中處理4干物質(zhì)和可溶性蛋白含量顯著高于對照處理，分別比對照增加71.58 %和45.89 % ；淀粉含量高低順序?yàn)椋禾幚?>處理3>處理1，分別比對照處理增加17.86 %、9.81 %和8.26 % ；維生素C含量高低順序?yàn)椋禾幚?>處理2>處理5，其中處理4和處理2維生素C含量顯著高于對照處理，分別比對照處理增加49.14 %和45.73 % ；香菇多糖處理馬鈴薯塊莖還原糖含量均降低，處理4含量最低，較對照處理降低55.22 % 。

3 討 論

3.1 香菇多糖有利于馬鈴薯生長發(fā)育，增產(chǎn)提質(zhì)

葉綠素是植物光合色素中重要的一類色素，其含量高低是衡量植物生長狀況和產(chǎn)量形成的重要指標(biāo)，可溶性糖是碳水化合物代謝和暫時(shí)貯藏的主要形式，提高葉片中可溶性糖含量，有利于光合產(chǎn)物向塊莖運(yùn)輸和塊莖淀粉的積累，可溶性蛋白在同化物代謝中起著重要生理作用，提高植物組織可溶蛋白含量能夠增強(qiáng)植株免疫力，延緩衰老[17-19]。脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白同時(shí)也是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，一方面用于調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)滲透勢維持水分平衡，另一方面用于清除脅迫下產(chǎn)生的自由基和活性氧保持正常的生理代謝，從而減輕逆境對植物的傷害[20-21]。李鵬鵬等[22]用250 mg/L香菇多糖浸黃瓜種子后，其幼苗葉片中的葉綠素含量比清水處理提高26.9 % ，而且黃瓜植株長勢旺盛，葉色翠綠有光澤。劉星海[23]研究認(rèn)為，葉面噴施植物多糖復(fù)合制劑后10 d內(nèi)，能顯著提高大豆葉綠素含量，并有效延緩葉片衰老變黃。本研究表明，與對照處理相比，香菇多糖處理后馬鈴薯葉片脯氨酸、可溶性糖和葉綠素含量均提高，其中處理4與對照處理差異達(dá)顯著水平，噴施14 d后，脯氨酸、可溶性糖和葉綠素含量仍維持在較高的水平。說明香菇多糖可以提高馬鈴薯葉片的光合速率，有利于光合產(chǎn)物的積累與轉(zhuǎn)運(yùn)，調(diào)節(jié)植株體內(nèi)滲透物質(zhì)，穩(wěn)定植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，保護(hù)細(xì)胞內(nèi)重要的生理代謝活動(dòng)相關(guān)的酶類活性，增強(qiáng)植株對不良環(huán)境的抵抗能力。

馬鈴薯農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的形成有一定的相關(guān)性，從試驗(yàn)結(jié)果可知，香菇多糖處理的株高、主莖數(shù)、大薯質(zhì)量和產(chǎn)量均大于對照處理，處理4的大薯質(zhì)量和產(chǎn)量比對照顯著提高57.42 %、28.69 % ，說明香菇多糖有利于馬鈴薯植株生長、主莖分枝和薯塊膨大，促進(jìn)產(chǎn)量提高。這可能與香菇多糖內(nèi)含有多種植物生長所需的氨基酸及鋅、鐵、銅、鈣等元素，對作物生長發(fā)育具有良好的促進(jìn)作用有關(guān)。這與陳順等人[24]研究結(jié)果一致，使用不同濃度香菇多糖溶液浸種不僅可以抑制馬鈴薯普通花葉病毒還能促進(jìn)植株生長，提高產(chǎn)量。劉星海[23]研究證明，噴施多糖復(fù)合制劑能有效促進(jìn)養(yǎng)分和干物質(zhì)的形成和積累，提高作物增產(chǎn)潛力。干物質(zhì)的積累量決定馬鈴薯產(chǎn)量。淀粉含量的高低是馬鈴薯品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)，蛋白質(zhì)和維生素C含量是塊莖重要的營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)，還原糖含量高低決定了加工過程中薯塊褐變程度。本研究結(jié)果表明，香菇多糖處理能提高塊莖淀粉含量，降低還原糖含量。處理4的干物質(zhì)、可溶性蛋白、維生素C含量最高且與對照處理差異呈顯著水平，說明香菇多糖不同程度改善了馬鈴薯塊莖營養(yǎng)品質(zhì)。

3.2 香菇多糖提高馬鈴薯抗病性

香菇多糖的作用機(jī)理是通過鈍化病原菌活性，從而有效破壞其基因和細(xì)胞，抑制病原菌復(fù)制，因此在病害發(fā)生前施用，預(yù)防效果更好，本試驗(yàn)選擇在馬鈴薯塊莖形成初期(播種后50～60 d)連續(xù)噴施香菇多糖稀釋液。結(jié)果顯示不同濃度香菇多糖稀釋液均能顯著降低馬鈴薯瘡痂病發(fā)病率，相對防治效果顯著高于對照處理，其中處理4瘡痂病發(fā)病率最低，相對防效最高。這與前人研究結(jié)果相似，劉艷芝[25]和鄧勁松等[26]分別進(jìn)行了0.5 %香菇多糖水制劑防治番茄病毒病的田間試驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)600～800倍0.5 %香菇多糖對番茄病毒病有較好的防治效果。

POD、PPO和PAL是植物體內(nèi)普遍存在的防御性酶，其在木質(zhì)素、酚類和醌類等物質(zhì)的合成中起到重要的作用[27]。有研究證明，POD、PAL、PPO這3種酶活性的升高與植株抗病性的提高是呈正相關(guān)的，并將其作為衡量植物抗病性強(qiáng)弱的生理指標(biāo)之一[28-29]。MDA是膜脂過氧化作用的最終產(chǎn)物，膜脂過氧化使膜結(jié)構(gòu)和功能受到損傷，膜透性增加，細(xì)胞代謝失調(diào)。MDA作為植物抗病性的生化指標(biāo)之一，其含量大小能夠反映細(xì)胞膜受傷的程度[30]。羅琰等[31]研究表明，1.00 mg/mL香菇多糖噴施煙草后煙草花葉病毒枯斑抑制率明顯降低，這與其葉片POD和POD酶活性提高有密切關(guān)系。李鵬鵬等[22]研究證明，經(jīng)過250 mg/L香菇多糖浸種處理后，黃瓜幼苗葉片中的PPO、POD和PAL活性和霜霉病抗性均比對照處理顯著提高。張文華等[32]研究表明，經(jīng)過香菇多糖處理后的黃瓜葉片細(xì)胞內(nèi)抗性相關(guān)蛋白苯丙氨酸氨解酶(PAL)活性顯著增加，96 h后酶活性仍保持較高水平，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過香菇多糖誘導(dǎo)后植株對炭疽病菌抗性明顯增強(qiáng)，說明香菇多糖具有誘導(dǎo)黃瓜細(xì)胞產(chǎn)生防御響應(yīng)的作用。本研究也有相似的結(jié)果，經(jīng)過香菇多糖處理后葉片的POD、PAL和PPO酶活性比對照處理顯著提高，MDA的含量顯著降低，PPO活性在噴施后14 d仍保持較高活性。表明香菇多糖處理后馬鈴薯瘡痂病發(fā)病率顯著降低與防御酶系被激活有密切關(guān)系。

4 結(jié) 論

香菇多糖可以作為一種植物生長調(diào)節(jié)劑和誘抗劑應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，可以促進(jìn)馬鈴薯植株生長發(fā)育，有效降低馬鈴薯瘡痂病發(fā)病率，提高馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)。其中800倍香菇多糖稀釋液對馬鈴薯瘡痂病的防治效果最為理想。