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硅提高棉花对叶螨抗性的生理机制

狄浩  
【摘要】:【目的】硅有利于植物的健康生长和发育,尤其是在植物抗病虫害方面具有重要作用,但人们一直不清楚它的作用机制。大多数观点认为,硅的抗病虫机制是单一的“机械或物理屏障”作用。但近些年的研究则显示,当植物体受到病虫害胁迫时,硅可能参与了植物的生理代谢,通过防卫机制减轻或降低为害,这就对硅作为单一的物理屏障产生了质疑。纵观已有的文献,硅提高抗病性方面研究较多且较为深入,而对抗虫害方面的研究较少。本文以棉花品种新陆早33和土耳其斯坦叶螨作个案研究,拟阐明硅提高棉花抗叶螨危害的生理生化机理,为硅提高作物抗虫害机制提供理论基础,指导农业生产中如何使用硅肥提高植物自身抗虫能力,少用或不用农药以降低农药在土壤环境中的残留,提高生态环境的安全性。 【方法】在室外采用网室试验研究了3个硅处理,即:不施硅、叶面喷施(1.7mmol Si·L~(-1))和基施(硅酸钠,0.725g·m~(-2)),2个虫害胁迫处理(虫口密度0、30头)。室内水培试验设计了3个施硅肥处理,即:不施硅、基施(1.7mmol·L~(-1))和叶面喷施(1.7mmol·L~(-1))。研究硅对棉花受叶螨为害后的受害指数、生长、抗氧化酶、酚类物质代谢和病程相关蛋白活性的影响。供试棉花品种为新陆早33号,供试叶螨品种为土耳其斯坦叶螨[Teartnychusutrkeastni (ugaervNikolksi)]成螨,网室土壤为灌耕灰漠土。 【结果】1、不施硅处理的棉花叶片受叶螨为害症状要比喷施和基施处理的棉花叶片症状严重,施硅处理(喷施和基施)缓解了叶螨为害棉花产生的虫害症状;2、喷施处理和基施处理的棉花叶片在叶螨为害第6天受害指数分别是43.05和55.07,都显著低于对照(不施硅处理)棉花叶片的受害指数(68.72)。硅在正常(非虫胁迫)条件下,对棉花苗期生长具有明显的促进作用;3、在虫害胁迫条件下,喷施和基施处理棉花体内硅含量在第6天都显著高于不施硅处理。而正常(非虫胁迫)情况下,基施处理棉花叶片中硅含量高于喷施处理和不施硅处理;4、与不施硅处理相比,在虫害胁迫条件下,喷施和基施处理能显著提高危害第6天棉花叶片中的过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化酶(APX)的活性,而显著降低棉花叶片中过氧化氢(H_2O_2)含量和丙二醛(MDA),缓解了膜脂的过氧化伤害。这表明,硅能调控与抗虫有关的抗氧化酶活性,增强棉花对叶螨的抗性;5、在叶螨胁迫条件下,喷施和基施处理棉花叶片中过氧化物酶(POD)活性显著低于不施硅处理,而多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性显著高于不施硅处理,这说明,硅能够调控与抗性有关的酚类物质代谢,从而增强棉花的抗虫性;6、棉花受叶螨胁迫后,喷施和基施处理能提高受害叶片中几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性,表明硅能够通过提高病程相关蛋白活性,从而提高棉花对棉叶螨的抗性。 【结论】硅对植物的健康生长是非常重要和有益的,硅参与植物体内生理代谢活动,增加抗氧化酶活性,促进酚类物质合成,提高病程相关蛋白的活性,产生一系列的防御机制,从而阻止或减缓棉叶螨对棉花的危害。硅在提高棉花对棉叶螨抗性中不仅仅限于“机械屏障”作用,而是类似于植物诱导抗性的调节器,是个主动过程。


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