一种生物诱抗剂防治黄瓜白粉病效果及对诱导酶的影响

中国麈学c亟握 2013，29(36)：367371 Chinese Agricultural Science Bulletin 一种生物诱抗剂防治黄瓜白粉病效果及对诱导酶的影响 刘琴 ，吴毅歆 ，薛原 ，毛自朝 ，黄莲英 ，何月秋 (。云南农业大学农业生物多样性应用技术国家工程研究中心，昆明650201； 云南农业大学农学与生物技术学院，昆明650201； 云南农业职业技术学院，昆明650031； 云南省玉溪市农业局，云南玉溪653100) 摘要：为了明确生物诱抗剂对黄瓜白粉病的防治效果及抗性相关诱导酶的影响，通过盆栽接种实验测 定防效和诱导酶活性测定，以感病品种新津研4号为试材，通过实验室制作的一种生物诱抗剂 (biological resistance inducer，BRI)为诱导剂，研究了诱导剂对白粉病的预防效果以及抗性诱导过程中一 些抗病相关物质的变化、酶活性的变化。结果表明，施用诱抗剂浓度越高和次数越多，防病效果越好。 喷施诱抗剂10、20、100tgmL 24h后，接种病菌72 h后，防病效果分别达599l、8502和8943；每 隔24 h喷施100tgmL 1次、2次、3次和4次，72 h后，防治效果分别达8O32、9823、9830和 10000。诱抗剂提高了黄瓜叶片中的POD、SOD、PAL和CAT等防御相关酶活性，至第57天仍然保 持很高的水平，其中PAL活性至第9天仍达空白对照的437倍。 关键词：生物诱抗剂；黄瓜白粉病；诱导抗性 中图分类号：$476 文献标志码：A 论文编号：2013 1563 Effect of a Biological Resistance Inducer on Controlling Cucumber Powdery Mildew and Inducing Enzymes Activities Liu Qin ，Wu Yixin ，Xue Yuan。，Mao Zichao ，Huang Lianying，He Yueqiu ( National Engineering Centerfor Application Technology ofAgricultural Biodiversity,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201； Faculty ofAgronomy and Biotechnology,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201； Yunnan Vocational and Technical College ofAgriculture，Kunming 650031；Agriculture Bureau ofYuxi，Yuxi Yunnan 653100) Abstract：To understand the effect of a biological resistance inducer(BRI)on controlling cucumber powdery mildew and inducing enzymes activities，the potted，inoculation and POD，SOD，PAL and CAT tests were proceeded。In this study，a biologiical resistance inducer(BRI)was used to induce successfully cucumber resistance to powdery milde and to understand the：resistance mechanismCucumber was pot planted and inoculated with BRI to study Pathogenesisrelated enzymatic activity and the control effect to powdery mildew The resuhs revealed that the control effects of cucumber powdery mildew were 59918502and 8943 after 72 hours when 10，20，100 IxgmL of BR1 were sprayed onto cucumber seedlings before 24 hours when the pathogen was inoculated and 8032，9823，9830and 10000after 72 h when 100 pgmL of BR1 were sprayed 123 and 4 times before the pathogen was inoculatedBRI increased the activities of the defense-related enzymes，POD，SOD，PAL and CAT of cucumber leaf until 5-7 days after its spray，especially PAL activity was as 437 times high as the negative control without any sprays at the 9th day Key words：biological resistance inducer；cucumber powder mildew；induced resistance 基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)(2011AA10A205)。 第一作者简介：刘琴，女，1979年出生，云南永胜人，讲师，博士研究生，主要从事植物病理生物防治研究。通信地址：650201云南农业大学植保学院 农业生物多样性应用技术国家工程研究中心902室，Tel：087165228221，E-mail：328702951qqtom。 通讯作者：何月秋，男，1956年出生，湖北武穴市人，教授，博士，主要从事植物病理研究 通信地址：650201云南农业大学农学与生物技术学院，Tel： 087165228221，E-mail：ynfh2007163com。 收稿日期：20130605，修回日期：20130806。 368 中国农学c亟报http：wwwcasborgCrl 0引言 黄瓜白粉病的防治主要采取选用抗病品种、加强 栽培管理、化学防治和生物防治等综合防治措施 】。 大田生产上大多采用化学农药来防治黄瓜白粉病。但 是长期施用化学农药不仅会增加农药残留量，还会对 土壤、水体以及生态环境造成污染闭。诱抗剂是指在 植物与病原菌非亲和性互作过程中，能够诱导引发防 御反应的某种特定的微生物或植物分子，是一类能提 高植物抗性，对病原菌没有直接毒杀作用，且对植物本 身无害的所有化合物。因此它具有广泛应用前景，而 吸引众多实验室投入了研究热情。 目前，诱抗剂在防治甜瓜白粉病 】、金银花白粉 病 上取得了显著的效果 】，研究发现使用诱抗剂后， 作物防御酶如过氧化物酶(POD)t 、多酚氧化酶(PPO)tn 和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性吲均极显著地提高 。国 外在使用诱抗剂防治黄瓜白粉病方面的已进行相关研 究，Yedidiat州用木霉属T-203菌株做诱抗剂诱导黄瓜 的根、茎、叶、种子，增强了POD和几丁质酶的活性，诱 导了黄瓜植株的系统抗病性，Hossaint“ 用GP172菌株 诱导拟南芥植物，增强抗病性。但是国内以黄瓜作为 诱抗寄主研究并不多，相关的报道较少。本研究利用 一种无毒副作用的生物诱抗U(BPd)探讨防治黄瓜白 粉病的可行性，并试图分析该诱抗剂对黄瓜白粉病防 治效果与诱导酶活性间关系，以期为生物诱抗剂用于 防治黄瓜白粉病、减少化学农药用量提供理论依据。 1材料与方法 11供试材料 111供试植物材料黄瓜(Cucumis satl“vusLinn)品种 为新津研4号，属感病品种，购于昆明市盘龙区茨坝 镇种子门市。黄瓜种子温水浸种后于温箱中催芽。直 播育苗，每盘15株，3叶1心期时接种白粉菌。BRI是 本实验室生产的一种以真菌细胞壁为主的生物制剂。 112供试病原菌黄瓜白粉病菌来自发病的黄瓜苗。 模拟自然条件白粉病的侵染条件，直接将发病的黄瓜 苗，等距离摆放于各处理和清水对照正前方，让白粉病 菌自然侵染供试黄瓜苗。 12试验方法 121诱抗剂浓度与施用次数处理黄瓜防病效果测定 以005吐温20稀释诱抗剂至20、50、100gmL浓 度，分别喷雾接种4叶期黄瓜苗叶片1、2、3、4次，每次 接种间隔24 h，诱抗剂喷施处理完成后12 h，各处理等 距离摆放于温室中的发病黄瓜苗正前方。48 h后，调 查黄瓜第3片叶上病斑数。 不同浓度诱抗剂的试验条件基本与上述测定试验 相同，接种后每隔24 h调查病斑数，直到病斑数不再明 显上升时为止。 122酶的提取及活性测定POD、过氧化物歧化酶 (SOD)、 、过氧化氢酶(CAT)的提取与活性测定参 照薛应龙m-和吕秀兰m 的方法进行。 1-3试验数据分析 防病效果=(对照病斑数一处理病斑数)对照病斑 数100。 所有数据均采用SAS统计软件做多重比较差异 显著性分析。 2结果与分析 21诱抗剂对黄瓜白粉病防治效果的影响 211不同浓度诱抗剂的防病效果诱抗剂能够诱导黄 瓜产生抗性，显著抑制黄瓜白粉病菌的侵染，且随着诱 抗剂浓度的提高，抑制病斑效果更加明显。如喷雾诱 抗剂10、20、100tgmL 24 h后，接种病菌72 h后，单片 黄瓜叶片上的病斑数分别为2275个、85O个和600 个，防病效果达5991、8502和8943(表1)。 表1不同诱抗剂处理后黄瓜叶片上的病斑数 212不同处理次数的防病效果以24 h为间隔期，分 别喷施100gmL诱抗剂l、2、3、4次，再行同时接种白 粉病菌，72 h后统计病斑数。结果表明，随着诱抗剂喷 施次数的增加，黄瓜叶片上的病斑数显著减少，喷施诱 抗剂1次、2次、3次和4次，防治效果由8032升至 10000(表2)。 22诱抗剂对诱导酶活性的影响 221过氧化物酶(POD)用100 0gmL的BRI诱导或 刘琴等：一种生物诱抗剂防治黄瓜白粉病效果及对诱导酶的影响 369 表2喷施诱抗剂次数对黄瓜白粉病的防治效果 白粉病菌接种黄瓜苗，黄瓜叶片中的POD活性显著增 加(图1)。POD是最先出现反应的诱导酶。处理后1 天，4种处理的黄瓜苗叶片中POD活性差别不大。至 第3天，各处理中POD活性都上升，较为明显的是接 种BRI诱导处理及BRI+白粉病菌处理中POD活性分 别为CK的133、116倍。至第5天，BRI+白粉病菌处 理中POD酶活达到峰值的2341 UgFW，是CK的289 倍。至第7天，BRI处理的黄瓜叶片中的POD活性分 别达到了峰值2876UgFW，是CK的239倍。第9天， 各处理POD酶活性均下降，BR诱导处理、接种白粉 病菌处理及BRI+白粉病菌处理的黄瓜苗叶片POD活 性仍高于对照。 -CK +诱抗剂(BRI)处理 3 5 7 9 BRI处理后天数d 图1 BRI诱导或白粉病菌接种黄瓜幼苗体内POD活性的变化 222超氧化物歧化酶(SOD1处理后1至3天，CK及 各处理黄瓜幼苗叶片中SOD活性变化不大(图2)。 处理后5天，经BRI+白粉病菌处理叶片的SOD活性达 到峰值的371 UgFW，分别为CK的299倍。第7天 BRI处理叶片的SOD活性达到峰值407 UgFW，是CK 的285倍，随后各处理叶片的POD均开始下降，至第9 天，BRI处理叶片的SOD活性仍维持在220UgFW以 上，其他各处理SOD活性小幅高于CK。 22-3苯丙氨酸解氨酶(PAL1接种后3天，CK及各处 理的黄瓜叶片组织内的PAL的活性变化不大(图3)。 一CK +诱抗j(Bru)处理 +接种白粉病菌 1 3 5 7 9 BRI处理后天数d 图2 BRI诱导或白粉病菌接种黄瓜幼苗体内SOD活性的变化 一CK +诱抗剂(BRI)处理 l 3 5 7 9 BRI处理后天数d 图3 BRI诱导或白粉病菌接种黄瓜幼苗体内PAL活性的变化 接种后5天，接种白粉病菌的黄瓜叶片组织内PAL的 活性迅速增加，达到最大值367 UgFW，是CK的185 倍，其他各处理PAL活性变化不大。接种后7天， BRI+白粉病菌处理的PAL的活性上升到峰值的421 UgFW，是CK的273倍，其他各处理PAJL活性缓慢下 降。到第9天时，接种BRI的处理PAL活性迅速到达 峰值的454 UgFW，是CK的437倍，其他各处理的 PAL活性均开始降低。 224过氧化氢酶(CAT 接种1天后，BRI处理活性开 始上升；接种3天后，各处理及CK黄瓜叶片的CAT活 性都有降低，其中CK的活性降低幅度最大，从149U gFW降低至75 UgFW。第5天，BRI+白粉病菌处理均 达到峰值177 UgFW。第7天，BRI处理CAT活性达 到峰值的199 ugFw是CK的165倍，各处理及CK的 CAT活性均开始降低。第9天，CK及各处理CAT活性 都降低，但BRI+白粉病菌处理黄瓜叶片CAT的活性为 104 UgFW，保持在最高水平(图4)。 0 0 O O 0 0 如 如 加 s 1)楚，蜒Q0 0 O 0 0 0 0 如 们 如 加 sf1)掣蜒 O O O O O O O O O O O O 0 O 5 O 5 O 5 3 2 2 1 1 f1) 蜒00 370 中国农学通报http：wwwcasborgcn 一CK +诱抗剂(BRI)处理 +接种白粉病菌 t诱抗剂+白粉病病菌处理 3 5 7 9 BRI处理后天数d 图4 BIII诱导或白粉病菌接种黄瓜幼苗体内CAT活性的变化 4结论与讨论 他人研究表明，用寡聚糖、激活蛋白、TS02发酵液 等诱导处理毛白杨n 、黄瓜叶片、草莓植株后，均起到 了较好的诱抗作用 。诸葛媛嫒n叼通过室内盆栽试验 证明了浓度为30gmL地锦提取液对黄瓜白粉病防 效达7273，本实验采用自制的生物诱抗剂诱导抗性 防治黄瓜白粉病，用浓度为100tgmL处理后3天，防 效达8910，这与郝林华f4以牛蒡寡糖防治黄瓜白粉 结果基本一致。随诱抗剂处理次数的增加，黄瓜叶片 显症时间延长，诱抗剂的防病效果也逐渐增大。重复 使用BRI诱导黄瓜，能产生比单次诱导有更好的效 果。分别使用1、2、3、4次BRI，72 h后，黄瓜叶片上的 病斑数急剧减少，喷施诱抗剂1次时防治效果为 8033；2次时防治效果为9828；3次时防治效果高 达9830；4次时黄瓜幼苗没有白粉病斑出现，效果达 100。此结果说明BRI诱导确实具有一定的叠加效 应 。黄瓜是一种鲜食、熟食和腌制品多用的蔬菜品 种，在生长季节里因白粉病、霜霉病等病害常多次用 药，特别是在温室大棚中用药次数更为频繁，严重时至 每周用药一次。本研究所用的生物诱抗剂是一种以真 菌细胞壁为主的制剂，连续喷施4次，能完全控制白粉 病发生，表明它在减少化学用量，提高黄瓜品质方面， 具有广阔应用前景。 POD、SOD、PAL、CAT等是植物抵抗病害方面发 挥重要作用的关键酶。魏国强 等把多酚氧化酶、过 氧化氢酶和酚类物质含量的升高作为黄瓜抗病性指标 来应用。通过诱抗剂发酵液处理黄瓜植株后，黄瓜苗 期和成株期根部和叶部组织中SOD、CAT、POD、PAL 及B一1，3一葡聚糖酶活性比清水对照和病原菌接种处理 均有显著上升，从而增加黄瓜白粉病诱导抗性7,15,18-20】。 本实验接种BRI能显著提高黄瓜植株POD、SOD、 PAL、CAT的活性，这4种酶活性的提高程度总体上与 抗病性强弱有关并有时序性。各种酶活性升高的时间 与喷施后4次及发病时间是一致的；从第3天开始，各 种酶活性开始上升，尤以POD活性上升最为明显，诱 导第3天后，便为对照的133倍。第7天时，经BRI诱 导的黄瓜各酶活出现峰值，POD、sOD、PAL、CAT分别 为对照的239，285，437，165倍。喷施4次后，酶活性 升高的时间大体是一致的，呈现出一定的规律，促进抗 病物质的积累，诱导植物系统抗病性。 本研究初步表明，诱抗剂可以很好地预防黄瓜白 粉病的发生，显著提高相关诱导酶的活性，具有系统诱 导作用，初步明确了在黄瓜白粉病防治上具有较长的 持效期和主要成分为真菌细胞壁成份。 参考文献 【l】 张铉哲，姚亮亮，徐生军，等三种植物油生物农药对黄瓜白粉病的 防治效果J】东北农业大学学报，2010，41(6)：2327 2 Keinath 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