5種化學(xué)殺菌劑對(duì)作物防病保健作用的生理機(jī)制

于曉麗，王培松，欒炳輝，王英姿

(山東省煙臺(tái)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東煙臺(tái)265500)

作物病害是危害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的自然災(zāi)害之一，是作物穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的關(guān)鍵影響因素，同時(shí)限制了作物栽培和農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)藏運(yùn)輸［1］。病害可減少作物有效光合作用面積和抑制光合產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運(yùn)，還會(huì)使光合作用產(chǎn)物用于病原菌代謝和繁殖、作物防御反應(yīng)和損傷組織的呼吸作用，從而直接降低了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)［2－4］。因此，農(nóng)民不得不噴施防病農(nóng)用化學(xué)品(殺菌劑)防控病害的發(fā)生和發(fā)展，以避免或減輕病原菌對(duì)作物生理功能的干擾作用。吡唑醚菌酯和嘧菌酯是甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑，能夠通過(guò)阻止細(xì)胞色素bc1復(fù)合物Qo位點(diǎn)的電子傳遞干擾呼吸［5］，大量田間應(yīng)用試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，吡唑醚菌酯的使用能夠增加作物產(chǎn)量［6］;氟環(huán)唑和戊唑醇是內(nèi)吸性三唑類殺菌劑，能夠抑制病菌麥角甾醇的合成，阻礙病菌細(xì)胞壁的形成，有效抑制植物病原真菌的生長(zhǎng)［7－8］。

筆者在田間試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，5種化學(xué)殺菌劑17.2%吡唑醚菌酯·氟環(huán)唑懸乳劑(SE)、25%吡唑醚菌酯乳油(EC)、12.5%氟環(huán)唑懸浮劑(SC)、250 g/L嘧菌酯SC和430 g/L戊唑醇SC對(duì)小麥白粉病、葉銹病、玉米大斑病、花生褐斑病等病害的防效達(dá)85%以上，并會(huì)使小麥、玉米和花生等作物增產(chǎn)10%以上［9－10］。本研究通過(guò)對(duì)植物的葉綠素和細(xì)胞分裂素含量進(jìn)行測(cè)定，分析供試化學(xué)殺菌劑對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響;通過(guò)測(cè)定抗病相關(guān)信號(hào)分子如過(guò)氧化氫酶、水楊酸、一氧化氮的含量等生理指標(biāo)，判斷供試藥劑對(duì)作物防病的作用機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 材料

17.2 %吡唑醚菌酯·氟環(huán)唑懸乳劑(SE，商品名歐帕，巴斯夫歐洲公司)、25%吡唑醚菌酯乳油(EC，商品名凱潤(rùn)，巴斯夫歐洲公司)、12.5%氟環(huán)唑懸浮劑(SC，商品名歐博，巴斯夫歐洲公司)、250 g/L嘧菌酯懸浮劑［SC，商品名阿米西達(dá)，先正達(dá)(蘇州)作物保護(hù)有限公司)］、430 g/L戊唑醇懸浮劑［SC，商品名好力克，拜耳作物科學(xué)(中國(guó))有限公司)］。施藥器械采用MATABI SuperGreen 16型背負(fù)式噴霧器，噴孔直徑為 0.8 mm，工作壓強(qiáng)為 2.0 Pa。

1.2 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2015年，通過(guò)田間試驗(yàn)研究化學(xué)藥劑對(duì)小麥、玉米和花生等作物防病保健的生理機(jī)制。小麥試驗(yàn)在山東省煙臺(tái)農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，品種為煙農(nóng)999，于4月下旬抽穗期施藥1次;玉米試驗(yàn)在山東省煙臺(tái)市福山區(qū)東陌堂試驗(yàn)田進(jìn)行，品種為農(nóng)大108，于玉米8～10葉期用藥1次;花生試驗(yàn)在山東省煙臺(tái)市福山區(qū)東陌堂試驗(yàn)田進(jìn)行，品種為魯花5號(hào)，于花生開(kāi)花扎針期首次施藥，隔20 d左右施藥1次，共施藥2次。在3種作物上施藥劑量分別為17.2%吡唑醚菌酯·氟環(huán)唑SE 900 mL/hm2、25%吡唑醚菌酯 EC 600 mL/hm2、250 g/L 嘧菌酯 SC 720 mL/hm2、12.5% 氟環(huán)唑 SC 810 mL/hm2、430 g/L戊唑醇 SC 232.5 mL/hm2。

1.3 生理指標(biāo)測(cè)定方法

1.3.1 葉綠素及細(xì)胞分裂素含量的測(cè)定 在對(duì)小麥、玉米和花生噴施5種化學(xué)藥劑30 d后，使用便攜式SPAD502葉綠素測(cè)定儀測(cè)定小麥、玉米和花生葉片的葉綠素含量。小麥取頂3葉，玉米取從上往下數(shù)第4張葉，花生取第3張葉進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)處理取20張葉片，計(jì)算平均值。植物細(xì)胞分裂素的測(cè)定采用南京森貝伽生物科技有限公司產(chǎn)品植物細(xì)胞分裂素ELISA(酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定)試劑盒(SBJ－P220)，葉片的選擇與葉綠素測(cè)定相同，每個(gè)處理4次重復(fù)。

1.3.2 植物抗病途徑相關(guān)因子的測(cè)定 植物過(guò)氧化氫酶活性的測(cè)定采用紫外分光光度法［11］;植物水楊酸含量、一氧化氮含量的測(cè)定分別采用上海晶抗生物工程有限公司植物水楊酸ELISA試劑盒(貨號(hào)JKSJ—3957)和碧云天生物科技有限公司的總一氧化氮檢測(cè)試劑盒(貨號(hào)S0023)。以上試驗(yàn)均在首次施藥后24 h進(jìn)行。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用DPS 7.05軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 化學(xué)殺菌劑對(duì)植物葉綠素含量的影響

如圖1所示，與對(duì)照相比，供試5種化學(xué)殺菌劑17.2%吡唑醚菌酯·氟環(huán)唑SE、25%吡唑醚菌酯EC、250 g/L嘧菌酯SC、12.5%氟環(huán)唑SC和430 g/L戊唑醇SC均對(duì)小麥、玉米和花生葉片葉綠素含量有顯著增加作用，小麥葉綠素含量分別增加了 4.98%、6.47%、4.31%、6.15% 和 3.15%，玉米葉綠素含量分別增加了 10.72%、11.76%、8.17%、4.85% 和6.89%，花生葉綠素含量分別增加了 15.44%、17.50%、19.13%、10.39%和 19.46%。

2.2 化學(xué)殺菌劑對(duì)細(xì)胞分裂素含量的影響

由圖2可知，與清水對(duì)照相比，5種殺菌劑處理后小麥葉片細(xì)胞分裂素含量無(wú)顯著性變化;250 g/L嘧菌酯SC處理后玉米葉片細(xì)胞分裂素含量顯著降低，12.5%氟環(huán)唑SC處理后玉米葉片細(xì)胞分裂素含量顯著增加;430 g/L戊唑醇SC處理后花生葉片細(xì)胞分裂素含量顯著降低。

2.3 化學(xué)殺菌劑對(duì)植物過(guò)氧化氫酶活性的影響

對(duì)植物葉片過(guò)氧化氫酶活性的測(cè)定結(jié)果如圖3所示，用供試5種化學(xué)殺菌劑17.2%吡唑醚菌酯·氟環(huán)唑SE、25%吡唑醚菌酯 EC、250 g/L嘧菌酯 SC、12.5%氟環(huán)唑 SC和430 g/L戊唑醇SC噴施小麥、花生和玉米3種作物后，對(duì)其過(guò)氧化氫酶活性有不同程度的影響:用5種殺菌劑處理小麥后其過(guò)氧化氫酶活性均顯著增加，分別增加33.28%、57.10%、56.40%、19.86%、103.80%;用 5 種殺菌劑處理玉米后其過(guò)氧化氫酶活性均顯著增加，分別增加32.41%、58.66%、37.00%、69.33% 和 75.02%;用 17.2% 吡唑醚菌酯·氟環(huán)唑SE、25%吡唑醚菌酯EC、250 g/L嘧菌酯SC和430 g/L戊唑醇SC 4種殺菌劑處理花生后其過(guò)氧化氫酶活性顯著增加，分別增加 99.25%、31.48%、37.41%和 25.64%。

2.4 對(duì)植物水楊酸含量的影響

對(duì)植物葉片水楊酸含量的測(cè)定結(jié)果如圖4所示，用供試5種化學(xué)藥劑噴施小麥、花生、玉米3種作物后，藥劑25%吡唑醚菌酯EC、250 g/L嘧菌酯SC和12.5%氟環(huán)唑SC對(duì)3種作物的水楊酸含量均有不同程度的提升作用，其余2種藥劑作用不大。用25%吡唑醚菌酯EC處理后，小麥、玉米和花生的水楊酸含量分別增加 32.00%、32.12% 和 39.77%;用250 g/L嘧菌酯 SC處理后水楊酸含量分別增加38.03%、13.28%和30.12%;用12.5%氟環(huán)唑SC處理后水楊酸含量分別增加 22.89%、22.02%和 35.53%。

2.5 對(duì)植物一氧化氮含量的影響

對(duì)植物一氧化氮含量的測(cè)定結(jié)果如圖5所示。與清水對(duì)照相比，用25%吡唑醚菌酯EC和12.5%氟環(huán)唑SC處理后小麥葉片中一氧化氮含量顯著增加;用5種化學(xué)殺菌劑處理后玉米葉片中一氧化氮含量無(wú)明顯變化;用17.2%吡唑醚菌酯·氟環(huán)唑SE和12.5%氟環(huán)唑SC處理后花生葉片中一氧化氮含量顯著降低，用25%吡唑醚菌酯EC、250 g/L嘧菌酯SC處理后顯著升高。

3 結(jié)論與討論

植物利用光合作用吸收和利用光能，固定大氣中的二氧化碳，分解水并釋放氧氣，為自身提供物質(zhì)和能量，因此提高光合作用效率被認(rèn)為是進(jìn)一步提高糧食產(chǎn)量的重要途徑［12－13］。葉片是植物進(jìn)行光合作用的主要器官，通過(guò)測(cè)定小麥、玉米和花生葉片的葉綠素含量，發(fā)現(xiàn)供試5種化學(xué)殺菌劑17.2%吡唑醚菌酯·氟環(huán)唑SE、25%吡唑醚菌酯EC、250 g/L嘧菌酯SC、12.5%氟環(huán)唑SC和430 g/L戊唑醇SC均對(duì)試驗(yàn)作物葉片的葉綠素含量有顯著增加作用，而葉綠素是影響植物光合作用的重要因素之一，因此可以確定這5種化學(xué)藥劑可以通過(guò)促進(jìn)作物的光合作用途徑起到增產(chǎn)效果。另外試驗(yàn)結(jié)果顯示，250 g/L嘧菌酯SC、430 g/L戊唑醇SC和12.5%氟環(huán)唑SC對(duì)作物葉片的細(xì)胞分裂素含量有不同程度的影響，也能影響作物產(chǎn)量。

過(guò)氧化氫酶是植物防御系統(tǒng)的關(guān)鍵酶之一，是植物體內(nèi)的抗逆信號(hào)因子，具有調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡的作用，并且能維持植物細(xì)胞內(nèi)的氧化－還原動(dòng)態(tài)平衡［14］。試驗(yàn)結(jié)果顯示，這5種化學(xué)殺菌劑使3種作物體內(nèi)的過(guò)氧化氫酶活性均有不同程度的提高，表明這5種殺菌劑能夠通過(guò)提高植物體內(nèi)過(guò)氧化氫酶的含量增強(qiáng)植物的抗逆性，包括對(duì)病原菌的抗性作用。水楊酸是一種重要的能激活植物抗病防衛(wèi)反應(yīng)的內(nèi)源信號(hào)分子，在植物系統(tǒng)獲得抗性途徑中有非常重要的作用［15－16］。25%吡唑醚菌酯EC、250 g/L嘧菌酯 SC、12.5%氟環(huán)唑 SC對(duì)小麥、玉米和花生這3種作物的水楊酸含量有一定的增加作用，其余2種藥劑作用不大。表明這3種化學(xué)藥劑可能通過(guò)水楊酸途徑使植物獲得系統(tǒng)抗性從而增加植物的抗性。25%吡唑醚菌酯EC、12.5%氟環(huán)唑SC和250 g/L嘧菌酯SC處理后能夠不同程度地影響作物葉片中一氧化氮含量，表明這3種殺菌劑能通過(guò)影響和改變植物體內(nèi)一氧化氮含量途徑來(lái)改變植物的抗逆性。