香菇多糖對馬鈴薯瘡痂病抗性及生理特性的影響

楊 鑫，樊吳靜，李麗淑，譚冠寧，何虎翼，唐洲萍

(廣西農業科學院經濟作物研究所，廣西 南寧 530007)

【研究意義】馬鈴薯瘡痂病是由鏈霉菌屬多種致病菌引起的一種土傳病害，其嚴重影響著商品薯的外觀、等級和品質[1-2]。由于帶病種薯調運等原因，南方馬鈴薯冬作區發病日趨嚴重[3]，生產上常施用化學藥劑進行防控，但長期單一用藥不僅會造成病原菌抗藥性增強，還會導致農殘超標和環境污染等一系列不良后果。因此，尋求一種綠色有效的生物方法來預防和控制馬鈴薯瘡痂病的發生和流行，對推進馬鈴薯產業綠色健康發展至關重要。【前人研究進展】香菇多糖(Leniinan，簡稱LNT)是從香菇子實體中分離提取出的一種新型的天然功能性多糖，具有刺激植物免疫系統反應、提高植物抗病性和調節植物生長的功能[4-5]。彭昌家等[6]開展了生物農藥香菇多糖+碧護防治溫室大棚秋季番茄病毒病試驗研究，認為香菇多糖+碧護是防治番茄病毒病首選的綠色無公害藥劑。單宏英等[7]研究表明，香菇多糖對植物常見病原真菌有較好的抑制作用，其中1 %香菇多糖溶液對煙草灰霉病防治效果達85.08 % 。趙麗紅等[8]認為香菇多糖作為一種生物制劑，通過促進作物蛋白質合成，提高作物抗病性。姜莉莉等[9]利用香菇多糖和殺菌劑混合施用，可兼治小麥紋枯病和根腐病，有助于小麥生產節藥控害，促進綠色環保。王猛等[10]研究發現，在水稻幼穗發育初期噴施2 %香菇多糖水劑，可以有效防治水稻黑條矮縮病。李界秋等[11]研究認為，2 %香菇多糖水劑作為植物誘抗劑能增強火龍果對潰瘍病的抗性，抗病效果達87.79 % 。【本研究切入點】香菇多糖在植物保護方面的研究與應用主要集中于有關番茄、煙草等作物的病毒病和真菌性病害防治，有關馬鈴薯土傳病害防治的研究報道較少。【擬解決的關鍵問題】在馬鈴薯塊莖形成初期，葉面噴施不同濃度香菇多糖稀釋液，研究其對馬鈴薯瘡痂病的防治效果和對馬鈴薯生長發育的影響，為廣西馬鈴薯瘡痂病生物防控技術提供科學依據，以期保障和提高馬鈴薯產量。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試品種為興佳2號，種薯級別為原種一代，由河北省張家口市高寒作物研究所提供。香菇多糖(1 %水劑)由北京三浦百草綠色植物制劑有限公司生產。

1.2 試驗設計

田間試驗在廣西農業科學院武鳴里建科研基地進行，前茬作物為玉米。根據香菇多糖稀釋倍數設5個濃度梯度，分別為處理1：200倍香菇多糖稀釋液噴施；處理2：400倍香菇多糖稀釋液噴施；處理3：600倍香菇多糖稀釋液噴施；處理4：800倍香菇多糖稀釋液噴施；處理5：1000倍香菇多糖稀釋液噴施；處理6：等量清水噴施；共6個處理。采用單因素隨機區組設計，3次重復，小區面積12 m2，于2017年11月23日播種，單壟雙行栽培，株距25 cm，于次年3月21日收獲。

分別稱量1 %香菇多糖75.00、37.50、25.00、18.75和15.00 mL各兌水15 kg(相當于稀釋200、400、600、800和1000倍)進行葉面噴施，對照噴施等量清水，噴霧量以葉片滴水為止。每個處理分別在播種后50、57 和64 d各噴施1次。

1.3 調查項目及方法

1.3.1 農藝性狀 主莖數：從種薯或地下直接生長的莖數，于開花期調查；株高：馬鈴薯被拉直后，從子葉到植株頂部生長點的距離，于盛花期調查；產量與品質：收獲期每個小區選取10株具有代表性的植株，統計單株結薯數和單株薯重；稱量小區大薯(≥50 g)、小薯(<50 g)和實收薯塊重量，從中取5株馬鈴薯的塊莖沖洗干凈切小塊，于120 ℃殺青15 min，80 ℃烘干至恒重并稱重，用于干物質含量測定；取3株塊莖，液氮處理后，在-80 ℃冰箱貯存用于塊莖品質分析。

1.3.2 生理指標 分別于第3次噴藥后7和14 d取葉片進行分析。選用日本柯尼卡美能達SPAD-502PLUS手持式葉綠素儀測定葉綠素含量，蒽酮比色法測定葉片可溶性糖含量[12]，考馬斯亮藍G-250染色法測定葉片和塊莖可溶性蛋白含量[13]，Ba(OH)2滴定法測定塊莖淀粉含量[14]，2,6二氯酚靛酚滴定法測定維生素C含量，3,5二硝基水楊酸比色法測定還原糖含量[15]，利用蘇州科銘生物技術有限公司試劑盒測定SOD、POD和CAT活性及MDA含量。

1.3.3 馬鈴薯瘡痂病病害分級標準及發病情況統計 馬鈴薯瘡痂病發病標準：0級，薯皮健康；1級，薯皮基本健康，有1～2個零星病斑，所占面積未超過薯皮表面積的1/4；2級，薯皮面積有3～5個病斑，所占面積為薯皮表面積的1/4～1/3；3級，薯皮表面有5～10病斑，所占面積為薯皮表面積的1/3～1/2；4級，嚴重感病，病斑在10個以上，或病斑面積超過薯皮表面積的1/2[16]。

發病率( %)=小區所有級別發病小薯粒數/小區收獲小薯粒數×100

發病指數( %)=∑(病級粒數×代表值)/(小區收獲粒數×最高級代表值)×100

相對防效( %)=(對照區病粒率-處理區病粒率)/對照區病粒率×100

1.4 統計分析

分別使用Excel 2007和SPSS 13.0軟件進行試驗數據處理和方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同濃度香菇多糖稀釋液對馬鈴薯瘡痂病的防治效果

經過香菇多糖處理后，馬鈴薯瘡痂病發病率和發病指數較對照處理均顯著降低(表1)，防治效果隨著香菇多糖稀釋倍數的增加呈現先升高后減低的趨勢，其相對防效高低順序為：處理4>處理3>處理2，其中處理4香菇多糖稀釋800倍瘡痂病發病率最低，僅為13.91 % ，發病指數為5.23 % ，分別比對照處理提高79.72 %、83.67 % ，相對防效達79.98 % ；處理5香菇多糖稀釋1000倍時，發病率較處理4上升，相對防效降低。說明在稀釋200～800倍時，香菇多糖防治效果隨著稀釋倍數的增加明顯提高。

表1 不同濃度香菇多糖稀釋液對馬鈴薯瘡痂病的防治效果Table 1 Control effects of different concentrationson of lentinan diluents on potato scab

注：同列數據后不同小寫字母表示在5 %水平下差異顯著。下同。
Different small letters following the figures represented significant difference at 5 % levels. The same as below.

2.2 不同濃度香菇多糖稀釋液對馬鈴薯葉片滲透調節物質和葉綠素含量的影響

隨著香菇多糖稀釋倍數增加，馬鈴薯葉片可溶性糖、可溶性蛋白和葉綠素含量呈現出平緩的先升高后降低的趨勢，脯氨酸含量表現為明顯的單峰曲線，均在處理4出現最高值(圖1)。噴施后7 d，香菇多糖處理后的葉片脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白和葉綠素含量均比對照處理高，但差異不顯著；噴施后14 d，處理4脯氨酸含量顯著高于對照處理，處理3和處理4葉綠素含量與對照處理差異達顯著水平，香菇多糖處理后的葉片可溶性蛋白含量比對照處理高，但是差異不顯著。噴施后14 d不同處理的葉片葉綠素、可溶性糖含量比噴施后7 d有所升高，噴施后14 d的可溶性蛋白含量較噴施后7 d降低，處理1、2、5和6的脯氨酸含量在噴施后14 d較噴施后7 d降低，處理3和處理4的脯氨酸含量在噴施后14 d比噴施后7 d升高。

2.3 不同濃度香菇多糖稀釋液對馬鈴薯防御性酶系和丙二醛含量的影響

隨著香菇多糖稀釋倍數增加，馬鈴薯植物抗病生理指標POD、PAL、PPO和MDA含量均發生明顯的變化。PAL、POD和PPO酶活性均呈現出先升高后降低的趨勢，在處理4出現最大值。噴施后7 d和14 d，不同處理的PAL活性均高于對照處理，其中處理4的PAL活性與對照處理差異呈顯著水平。噴施后7 d，不同處理的POD活性高于對照處理，噴施后14 d，處理4的POD含量與除處理5之外的其他處理差異呈顯著水平。噴施后7和14 d，不同處理間PPO含量與對照處理差異不顯著，處理3和處理4的PPO酶活性在噴施后14 d比噴施后7 d有所升高。MDA含量隨著香菇多糖稀釋倍數增加，先緩慢增加后降低再升高，各處理間差異不顯著，其中處理5含量最低，對照處理含量最高。

圖1 不同濃度香菇多糖稀釋液對馬鈴薯葉片滲透調節物質和葉綠素含量影響Fig.1 Effect of different concentrations of lentinan diluentsthe on the contents of osmoregulation substance and chlorophyll in potato leaves

圖2 不同濃度香菇多糖稀釋液對馬鈴薯葉片防御性酶活性和MDA含量影響Fig.2 Effect of defense enzyme activities and the content of MDA in potato leaves on different concentrations lentinus diluents

2.4 不同濃度香菇多糖稀釋液對馬鈴薯農藝性狀和產量的影響

香菇多糖處理不同程度影響馬鈴薯的農藝性狀和產量(表2)。香菇多糖處理的株高大于對照處理，說明香菇多糖有利于植株的健康生長，具有較好的生物安全性。香菇多糖處理的主莖數顯著多于對照處理，其高低順序為：處理2>處理5>處理1，分別比對照處理增加33.71 %、18.64 %和7.34 % ；香菇多糖處理后大薯質量均大于對照處理，其中處理4和處理5的大薯質量比對照處理顯著提高57.42 %和22.22 % ，說明香菇多糖有利于主莖分枝和薯塊膨大。香菇多糖處理后的馬鈴薯產量均高于對照處理，其中處理3、處理4和處理5產量顯著高于對照處理，其高低順序為，處理4>處理5>處理3，分別比對照處理6增產28.69 %、20.23 %、8.59 %。

表2 不同濃度香菇多糖稀釋液對馬鈴薯農藝性狀和產量的影響Table 2 Effect of different concentrations of lentinan diluents on agronomic traits and yield of potato

表3 不同濃度香菇多糖稀釋液對馬鈴薯塊莖營養品質的影響Table 3 Effect of different concentrations of lentinan diluents on nutritional quality of potato

2.5 不同濃度香菇多糖稀釋液對馬鈴薯塊莖營養品質影響

經香菇多糖處理后，馬鈴薯塊莖干物質、淀粉、可溶性蛋白和維生素C含量均升高，還原糖含量降低(表3)。其中，干物質含量高低順序為：處理4>處理5>處理2，可溶性蛋白含量高低順序為：處理4>處理3>處理5，其中處理4干物質和可溶性蛋白含量顯著高于對照處理，分別比對照增加71.58 %和45.89 % ；淀粉含量高低順序為：處理4>處理3>處理1，分別比對照處理增加17.86 %、9.81 %和8.26 % ；維生素C含量高低順序為：處理4>處理2>處理5，其中處理4和處理2維生素C含量顯著高于對照處理，分別比對照處理增加49.14 %和45.73 % ；香菇多糖處理馬鈴薯塊莖還原糖含量均降低，處理4含量最低，較對照處理降低55.22 % 。

3 討 論

3.1 香菇多糖有利于馬鈴薯生長發育，增產提質

葉綠素是植物光合色素中重要的一類色素，其含量高低是衡量植物生長狀況和產量形成的重要指標，可溶性糖是碳水化合物代謝和暫時貯藏的主要形式，提高葉片中可溶性糖含量，有利于光合產物向塊莖運輸和塊莖淀粉的積累，可溶性蛋白在同化物代謝中起著重要生理作用，提高植物組織可溶蛋白含量能夠增強植株免疫力，延緩衰老[17-19]。脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白同時也是植物體內重要的滲透調節物質，一方面用于調節細胞內滲透勢維持水分平衡，另一方面用于清除脅迫下產生的自由基和活性氧保持正常的生理代謝，從而減輕逆境對植物的傷害[20-21]。李鵬鵬等[22]用250 mg/L香菇多糖浸黃瓜種子后，其幼苗葉片中的葉綠素含量比清水處理提高26.9 % ，而且黃瓜植株長勢旺盛，葉色翠綠有光澤。劉星海[23]研究認為，葉面噴施植物多糖復合制劑后10 d內，能顯著提高大豆葉綠素含量，并有效延緩葉片衰老變黃。本研究表明，與對照處理相比，香菇多糖處理后馬鈴薯葉片脯氨酸、可溶性糖和葉綠素含量均提高，其中處理4與對照處理差異達顯著水平，噴施14 d后，脯氨酸、可溶性糖和葉綠素含量仍維持在較高的水平。說明香菇多糖可以提高馬鈴薯葉片的光合速率，有利于光合產物的積累與轉運，調節植株體內滲透物質，穩定植物細胞結構，保護細胞內重要的生理代謝活動相關的酶類活性，增強植株對不良環境的抵抗能力。

馬鈴薯農藝性狀和產量的形成有一定的相關性，從試驗結果可知，香菇多糖處理的株高、主莖數、大薯質量和產量均大于對照處理，處理4的大薯質量和產量比對照顯著提高57.42 %、28.69 % ，說明香菇多糖有利于馬鈴薯植株生長、主莖分枝和薯塊膨大，促進產量提高。這可能與香菇多糖內含有多種植物生長所需的氨基酸及鋅、鐵、銅、鈣等元素，對作物生長發育具有良好的促進作用有關。這與陳順等人[24]研究結果一致，使用不同濃度香菇多糖溶液浸種不僅可以抑制馬鈴薯普通花葉病毒還能促進植株生長，提高產量。劉星海[23]研究證明，噴施多糖復合制劑能有效促進養分和干物質的形成和積累，提高作物增產潛力。干物質的積累量決定馬鈴薯產量。淀粉含量的高低是馬鈴薯品質優劣的重要指標，蛋白質和維生素C含量是塊莖重要的營養品質指標，還原糖含量高低決定了加工過程中薯塊褐變程度。本研究結果表明，香菇多糖處理能提高塊莖淀粉含量，降低還原糖含量。處理4的干物質、可溶性蛋白、維生素C含量最高且與對照處理差異呈顯著水平，說明香菇多糖不同程度改善了馬鈴薯塊莖營養品質。

3.2 香菇多糖提高馬鈴薯抗病性

香菇多糖的作用機理是通過鈍化病原菌活性，從而有效破壞其基因和細胞，抑制病原菌復制，因此在病害發生前施用，預防效果更好，本試驗選擇在馬鈴薯塊莖形成初期(播種后50～60 d)連續噴施香菇多糖稀釋液。結果顯示不同濃度香菇多糖稀釋液均能顯著降低馬鈴薯瘡痂病發病率，相對防治效果顯著高于對照處理，其中處理4瘡痂病發病率最低，相對防效最高。這與前人研究結果相似，劉艷芝[25]和鄧勁松等[26]分別進行了0.5 %香菇多糖水制劑防治番茄病毒病的田間試驗，研究發現600～800倍0.5 %香菇多糖對番茄病毒病有較好的防治效果。

POD、PPO和PAL是植物體內普遍存在的防御性酶，其在木質素、酚類和醌類等物質的合成中起到重要的作用[27]。有研究證明，POD、PAL、PPO這3種酶活性的升高與植株抗病性的提高是呈正相關的，并將其作為衡量植物抗病性強弱的生理指標之一[28-29]。MDA是膜脂過氧化作用的最終產物，膜脂過氧化使膜結構和功能受到損傷，膜透性增加，細胞代謝失調。MDA作為植物抗病性的生化指標之一，其含量大小能夠反映細胞膜受傷的程度[30]。羅琰等[31]研究表明，1.00 mg/mL香菇多糖噴施煙草后煙草花葉病毒枯斑抑制率明顯降低，這與其葉片POD和POD酶活性提高有密切關系。李鵬鵬等[22]研究證明，經過250 mg/L香菇多糖浸種處理后，黃瓜幼苗葉片中的PPO、POD和PAL活性和霜霉病抗性均比對照處理顯著提高。張文華等[32]研究表明，經過香菇多糖處理后的黃瓜葉片細胞內抗性相關蛋白苯丙氨酸氨解酶(PAL)活性顯著增加，96 h后酶活性仍保持較高水平，進一步研究發現經過香菇多糖誘導后植株對炭疽病菌抗性明顯增強，說明香菇多糖具有誘導黃瓜細胞產生防御響應的作用。本研究也有相似的結果，經過香菇多糖處理后葉片的POD、PAL和PPO酶活性比對照處理顯著提高，MDA的含量顯著降低，PPO活性在噴施后14 d仍保持較高活性。表明香菇多糖處理后馬鈴薯瘡痂病發病率顯著降低與防御酶系被激活有密切關系。

4 結 論

香菇多糖可以作為一種植物生長調節劑和誘抗劑應用于農業生產，可以促進馬鈴薯植株生長發育，有效降低馬鈴薯瘡痂病發病率，提高馬鈴薯產量和品質。其中800倍香菇多糖稀釋液對馬鈴薯瘡痂病的防治效果最為理想。