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植物免疫诱抗剂(ZNC)对马铃薯防病增产提质作用研究

曹娟  
【摘要】:马铃薯营养丰富,在全世界广泛种植,是世界上重要的主要农作物之一。随着我国“马铃薯主粮化战略”的实施,马铃薯在粮食安全中的作用逐渐显现,种植面积逐年增多。合理施用复合肥可以提高品质、增加产量,化肥投入逐年增加,出现了施用量过大、利用率低等问题。马铃薯病虫害发生与流行逐渐严重化,马铃薯晚疫病为害最为严重,每年因该病减产10~30%,仍以化学防控为主。人们的环保意识增强,食品生产安全成为社会关注的热点。内生真菌在植物的生存和繁殖中起着重要的作用,普遍具有环境友好、作物无害、广谱抗病的特点。但其代谢产物在作物生长、免疫以及作物品质形成中的作用尚不清楚。本试验选用了植物免疫诱抗剂智能聪(Zhinengcong,简称ZNC),为宛氏拟青霉(Paecilomyces variotii)乙醇粗提物。本试验旨在研究不同浓度的ZNC对马铃薯促生、增产、提质、抗病的效果,明确其最佳施用量,确定其作用机理,揭示ZNC在马铃薯生长和免疫之间的平衡关系,为ZNC在马铃薯上科学合理应用提供理论依据,得出以下结果:(1)室内灌施ZNC处理提高了马铃薯的株高、茎粗、叶面积和根长,其中,与0ng/ml相比,1 ng/ml ZNC处理30 d株高增加10%,40 d株高增加26.71%,60 d叶面积增加36.76%以及茎粗增加67%,80 d根长、根鲜重和根干重分别增加了23.36%、89.35%和60.47%。(2)ZNC在低浓度下可以提高马铃薯晚疫病抗性。室内灌施ZNC处理对马铃薯离体叶片和全株晚疫病的发生有明显抑制作用,尤其是100 ng/ml ZNC。在离体叶片接种晚疫试验中,5 d时,0 ng/ml、1 ng/ml、10 ng/ml和100 ng/ml ZNC处理的马铃薯叶片的平均发病指数分别为95.8、71.8、43.8和34.8;在整株晚疫接菌试验中,7 d时,0ng/ml、1 ng/ml、10 ng/ml和100 ng/ml ZNC处理的马铃薯整株平均病情指数为100、86.2、75.6和68.8。(3)ZNC促进马铃薯叶片ROS积累,提高了抗病性。平板实验确定1000 ng/ml ZNC对晚疫病菌孢子囊的菌丝生长、孢子囊数和萌发率均无影响作用,表明ZNC对晚疫病菌未体现出抑制效果。用DAB和NBT染色法检测过氧化氢和超氧物的产生,并在喷施ZNC处理2h后观察,发现ZNC处理的马铃薯叶片呈深棕色和深蓝色。定量分析后表明,ZNC处理下的染色强度增加了30~100%。(4)ZNC通过增强与生长相关的基因表达提高植物的新陈代谢来促进植物生长,并通过flg22和几丁质信号途径诱发PTI增强植物抗病性。转录组测序结果表明,室内灌施ZNC增强了IAA和N吸收相关基因的表达,触发flg22和几丁质信号通路基因的表达。(5)田间灌施ZNC处理均增加了株高和茎粗,1 ng/ml和10 ng/ml ZNC处理提高了株鲜重、地上干物质、产量、单株重和大中薯率,其中,1 ng/ml ZNC处理促生、增产、提质效果更加显著,提高了具有较高商业价值的大薯率。而100 ng/ml ZNC处理降低了株鲜重、地上干物质、产量和单株重。这表明ZNC促生增产需要合适的浓度,在田间超低浓度(1 ng/ml)时尤其有效。ZNC处理均能从不同方面提升马铃薯的品质。1ng/ml ZNC可使马铃薯块茎的可溶性糖含量提高1倍以上,10 ng/ml ZNC可使马铃薯的块茎的还原糖含量提高2倍以上,1 ng/ml、10 ng/ml和100 ng/ml ZNC均可提升马铃薯块茎的淀粉含量。(6)本试验选择了常年有马铃薯晚疫病发生的基地进行了喷施ZNC的田间试验来验证喷施ZNC是否也具有促生抗病的双重功效。试验设计分为6个处理,分别为0ng/ml、10 ng/ml、25 ng/ml、50 ng/ml、100 ng/ml和200 ng/ml ZNC处理。试验结果表明,喷施ZNC可有效降低马铃薯晚疫病的发生,提高马铃薯产量,其中200 ng/ml ZNC效果最显著。综上所述,灌施和喷施较低浓度的ZNC均可以提高马铃薯产量,降低马铃薯晚疫病的发生。ZNC在马铃薯增产、提质、抗病上的效果显著,是一种新型的植物免疫诱抗剂,是一种痕量、高效、低成本的绿色农业投入品,具有良好的农业应用潜力。


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