2種植物免疫誘抗劑對蔬菜種子萌發(fā)行為的試驗研究

王 胤 ，任子和，付思蕊，馮曉菁，張愛環(huán)，李云龍 ，胡 彬，孫 海 ，曹金娟 ，王帥宇

（1.北京市植物保護站，北京 100029；2.北京農(nóng)學(xué)院生物與資源環(huán)境學(xué)院，北京 102206）

我國種植蔬菜種類繁多，導(dǎo)致病蟲害發(fā)生種類多且發(fā)生規(guī)律復(fù)雜。目前，對于農(nóng)作物的病蟲草害的防治仍以化學(xué)植物免疫誘抗劑為主，但化學(xué)農(nóng)藥的不科學(xué)使用帶來了環(huán)境污染、病菌抗藥性增強、農(nóng)產(chǎn)品安全危機等一系列問題，而對環(huán)境友好的植物免疫誘抗劑成為發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的迫切需要[1-3]。

植物免疫誘抗劑是一種新型生物農(nóng)藥，是科學(xué)家在揭示植物病害、蟲害、生物農(nóng)藥3者關(guān)系理論基礎(chǔ)上，科學(xué)控制病蟲害的新實踐[4-7]。植物免疫誘抗劑與植物接觸后，可以多種方式進入植物并被植物受體識別，其被識別后產(chǎn)生多種信號傳導(dǎo)反應(yīng)，從而刺激植物產(chǎn)生過敏反應(yīng)、積累植物保衛(wèi)素、抑制病原物降解酶的蛋白質(zhì)抑制物、多種細(xì)胞壁修飾作用等一系列防衛(wèi)反應(yīng)[7]，從而達(dá)到抗病、增產(chǎn)的效果[8-13]。由于植物免疫誘抗劑直接作用于植物本身而非病源，所以具有對人畜毒性低、環(huán)境相容性高、作用譜廣、病原菌不會產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)點，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用越來越廣泛。王祥尊等[14]研究發(fā)現(xiàn)，植物免疫誘抗劑拌種對小麥的增產(chǎn)效果明顯。王胤等[15]研究發(fā)現(xiàn)，植物免疫誘抗劑對黃瓜具有促進生長發(fā)育、提高抗病性、改善品質(zhì)、增加產(chǎn)量等效果。

香菇多糖是一種以香菇為原料，經(jīng)工業(yè)化提煉而制成的多糖類植物免疫誘抗劑，香菇多糖屬真菌類多糖，是香菇特有的多糖成分[16-17]，能增強和調(diào)節(jié)機體免疫功能，是一種重要的生理活性物質(zhì)[18]。幾丁質(zhì)和殼聚糖是氨基多糖高分子聚合物，具有良好的成膜性和抑菌功能[19-20]，是一種植物免疫誘抗劑，可以誘導(dǎo)植物提高抵御病菌侵染的免疫能力，進而促進植物生長，具有以下幾種特點：增強作物預(yù)防病害、抵御病害的能力；增強作物抵御低溫干旱的能力；對環(huán)境友好。

目前研究少有探究植物免疫誘抗劑對作物種子萌發(fā)階段的影響，因此本研究旨在了解幾丁聚糖、香菇多糖2種植物免疫誘抗劑對番茄、黃瓜、辣椒、茄子種子萌發(fā)的影響，以期對蔬菜培育壯苗及增產(chǎn)提供參考。

1 材料和方法

1.1 供試材料

供試植物免疫誘抗劑：0.5%幾丁聚糖水劑（成都特普生物科技股份有限公司）、1%香菇多糖水劑（北京三浦百草綠色植物制劑有限公司）。

供試種子：番茄（金冠58號，北京金木土地農(nóng)業(yè)技術(shù)研究所）、黃瓜（盛優(yōu)一號，京研益農(nóng)（北京）種業(yè)科技有限公司）、辣椒（國服909，京研益農(nóng)（北京）種業(yè)科技有限公司）、茄子（六葉茄，北京北農(nóng)種業(yè)有限公司）。

1.2 試驗方法

在北京市植物保護站有害生物檢測室，采用紙上法[21]開展種子萌發(fā)試驗，將同種作物種子80粒放入鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，每處理每皿加入4～5 mL不同濃度的植物免疫誘抗劑稀釋液，保證種子和濾紙濕潤，再將培養(yǎng)皿放入種子萌發(fā)培養(yǎng)箱，并按照采集地點氣候特征設(shè)置變溫和光照（白天光照12 h，溫度15 ℃；夜間黑暗12 h，溫度25 ℃），之后在濾紙快干時向培養(yǎng)皿中噴施植物免疫誘抗劑，以保證濾紙濕潤，共噴施7次。0.5%幾丁聚糖水劑、1%香菇多糖水劑2種植物免疫誘抗劑分別設(shè)置4個濃度，共8個處理，以清水作為對照（表1），各處理分別設(shè)3次重復(fù)。

表1 不同處理的植物免疫誘抗劑用量

每24 h進行1次萌發(fā)檢測，胚根長至1～2 mm即可定為已萌發(fā)，直到每皿內(nèi)種子全部萌發(fā)或連續(xù)10 d不再有發(fā)芽種子出現(xiàn)時為止，至此萌發(fā)試驗結(jié)束[21]。按公式計算種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)，發(fā)芽率＝發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%；發(fā)芽勢＝發(fā)芽高峰期發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%；發(fā)芽指數(shù)＝Σ（Gt/Dt），其中Gt為在第t天發(fā)芽的種子數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均采用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”形式表示，采用SPSS軟件進行處理間顯著性差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對番茄種子萌發(fā)的影響

由表2可知，2種植物免疫誘抗劑對番茄種子萌發(fā)均具有促進作用，經(jīng)1%香菇多糖處理的番茄種子萌發(fā)效果整體優(yōu)于0.5%幾丁聚糖。在0.5%幾丁聚糖4個濃度處理中，0.5%幾丁聚糖800倍液處理的番茄發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均最高，分別為90.12%、76.63%和9.09，均高于對照；在1%香菇多糖4個濃度處理中，1%香菇多糖800倍液處理的番茄發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均最高，分別為92.64%、75.06%和9.47，均高于對照；在9個處理中，1%香菇多糖800倍液處理的番茄種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均最高，且各處理間3個指標(biāo)均不存在顯著性差異。

表2 植物免疫誘抗劑對番茄種子萌發(fā)的影響

2.2 不同處理對黃瓜種子萌發(fā)的影響

由表3可知，2種植物免疫誘抗劑對黃瓜種子萌發(fā)均具有促進作用，經(jīng)1%香菇多糖處理的黃瓜種子發(fā)芽率顯著優(yōu)于0.5%幾丁聚糖，且以1%香菇多糖600倍液對黃瓜種子萌發(fā)促進效果最好。0.5%幾丁聚糖處理組中，以0.5%幾丁聚糖600倍液處理的黃瓜發(fā)芽率最高，為67.69%，較對照（60.75%）提高了6.94百分點；0.5%幾丁聚糖400倍液處理的黃瓜發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均最高，分別為67.78%和11.30，分別較對照（55.23%和8.58）提高了12.55百分點和2.72；0.5%幾丁聚糖4個處理組間3項指標(biāo)均不存在顯著性差異，且均與對照差異不顯著。1%香菇多糖處理中，1%香菇多糖600倍液處理的黃瓜發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均最高，分別為95.15%和11.85，1%香菇多糖800倍處理的黃瓜發(fā)芽勢最高，為70.23%，且4個處理的發(fā)芽率均顯著高于對照，發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均與對照差異不顯著。

表3 植物免疫誘抗劑對黃瓜種子萌發(fā)的影響

2.3 不同處理對辣椒種子萌發(fā)的影響

由表4可知，2種植物免疫誘抗劑對辣椒種子萌發(fā)均具有促進作用，以0.5%幾丁聚糖600倍液處理的辣椒發(fā)芽率、發(fā)芽勢最高，以1%香菇多糖400倍液處理的辣椒發(fā)芽指數(shù)最高。0.5%幾丁聚糖處理中，0.5%幾丁聚糖600倍液處理的辣椒發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均最高，分別為99.12%、67.26%和7.57，較對照組（92.14%、62.42%和7.09）分別提高了6.98、4.83百分點和0.48。1%香菇多糖處理中，1%香菇多糖800倍液處理的辣椒發(fā)芽率最高，為95.38%；1%香菇多糖400倍液處理的辣椒發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均最高，分別為66.50%、9.45。各處理組3項指標(biāo)間均無顯著性差異。

表4 植物免疫誘抗劑對辣椒種子萌發(fā)的影響

2.4 不同處理對茄子種子萌發(fā)的影響

由表5可知，2種植物免疫誘抗劑對茄子種子萌發(fā)均具有促進作用，1%香菇多糖對茄子種子萌發(fā)的效果優(yōu)于0.5%幾丁聚糖，且以1%香菇多糖800倍液處理最好，顯著優(yōu)于對照。0.5%幾丁聚糖處理中，0.5%幾丁聚糖800倍液處理的辣椒發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均最高，分別為72.57%、60.30%和7.95，較對照組（62.98%、52.18%和5.69）分別提高了9.59、8.12百分點和2.26，但均與對照差異不顯著。1%香菇多糖處理中，1%香菇多糖800倍液處理的辣椒發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均最高，分別為87.64%、72.24%、9.56，且發(fā)芽率、發(fā)芽勢均與對照差異顯著，發(fā)芽指數(shù)與對照差異不顯著。

表5 植物免疫誘抗劑對茄子種子萌發(fā)的影響

3 結(jié)論與討論

試驗結(jié)果表明：0.5%幾丁聚糖和1%香菇多糖2種植物免疫誘抗劑對番茄、黃瓜、辣椒、茄子種子萌發(fā)均表現(xiàn)出較好的促進效果，發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)3項指標(biāo)均有提升；其中，1%香菇多糖對番茄、黃瓜和茄子種子萌發(fā)的效果優(yōu)于0.5%幾丁聚糖，1%香菇多糖800倍液處理的番茄和茄子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)3項指標(biāo)均最高；1%香菇多糖600倍液處理的黃瓜發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均最高；0.5%幾丁聚糖600倍液處理的辣椒發(fā)芽率、發(fā)芽勢均最高，1%香菇多糖400倍液處理的辣椒發(fā)芽指數(shù)最高。試驗結(jié)果與孫寧陽等[22]不同處理對波棱瓜種子萌發(fā)試驗結(jié)果相似，且使用植物免疫誘抗劑浸種后對種子萌發(fā)表現(xiàn)出不同程度的促進作用。陳乙實等[23]除用植物免疫誘抗劑外，還采用機械破除、熱水和酸處理的方法，開展打破豆科植物種子休眠的研究，并在種子發(fā)芽后測量株高和根長，為下一步研究提供了新思路。試驗中不同植物免疫誘抗劑濃度梯度與發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)3項發(fā)芽指標(biāo)均無明顯規(guī)律的結(jié)果，可能與植物免疫誘抗劑濃度過高、施藥次數(shù)、用水量或種子自身原因有關(guān)。

植物免疫誘抗劑是從天然材料中提取的，對動植物無毒害、無殘留，對環(huán)境無污染，具有促進作物生長、誘導(dǎo)抗病、誘導(dǎo)抗逆等效果。種子萌發(fā)需要水分并合成蛋白質(zhì)，幾丁聚糖和香菇多糖具有豐富的C、N元素[24-25]，便于分解，有利于合成所需的各類蛋白質(zhì)，進而為種子萌發(fā)提供養(yǎng)分。下一步應(yīng)開展多次試驗研究驗證效果，并在作物育苗時開展田間藥效試驗，測量苗期各項生長指標(biāo)及抗性指標(biāo)，為植物免疫誘抗劑處理種子來提高幼苗抗性的應(yīng)用推廣提供數(shù)據(jù)參考。