新型植物免疫激活蛋白維大力在馬鈴薯上的增產抗病作用初探

薛建光王琳張付強崔艮中齊俊生

(1.北京中捷四方生物科技股份有限公司，北京 101102；2.河北北方學院，河北 張家口 075000；3.中國農業大學生物學院，北京 100193)

引言

馬鈴薯是糧食、蔬菜和工業加工原料兼用的農產品，其營養豐富，被稱為“地下面包”[1]。作為我國第4大主糧，馬鈴薯種植關系著國民健康及糧食保障等方方面面。馬鈴薯病害種類多，常規多采用化學農藥防治，但是過量使用會嚴重威脅環境和農產品質量安全，不利于農業的可持續發展[2]。

植物刺激劑又叫植物疫苗，包括植物免疫激活蛋白、氨基寡糖素、香菇多糖等[3]。可通過細胞表面分子之間的作用，誘導植物體內產生新物質[4]，有效調節作物的生長發育進程[5,6]，增強植物抗病性和抗逆性[7]。植物免疫激活蛋白安全無毒，可用于植物的拌種、浸種、澆根和葉面噴施[8]，是國內外研究的新方向。

維大力(VDAL)蛋白粉是源于棉花黃萎菌的一種植物免疫激活蛋白。植物葉面吸收后可調節植物激素的信號傳導途徑，通過調節植物鈣調蛋白(CaM)、脂氧合酶2等，激活植物自身的免疫機制，誘導、提高植物抗性[9]。植物天然免疫具有預防性、系統性、穩定性、安全性等一系列優點，利用植物天然免疫系統防治病蟲害，從源頭上減少農藥對環境和農產品的污染，更符合當今食品安全和農業可持續發展的要求[3]。本試驗旨在初步探索維大力(VDAL)在馬鈴薯上的抗病增產作用，為馬鈴薯綠色生產提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 供試馬鈴薯品種及藥品

供試薯種1：“費烏瑞它”；供試薯種2：“青薯9”；供試藥品：維大力新型植物免疫激活蛋白干粉(藥品VDAL含量為1.5%)，由北京中捷四方生物科技股份有限公司提供。

1.2 材料處理

1.2.1 2018年大田試驗Ⅰ

試驗地點：內蒙古正藍旗。試驗品種：“費烏瑞它”。試驗設計：以常規拌種加初花期清水噴施為對照(CK)，常規拌種加初花期葉面噴施維大力為葉面噴施處理組，分別為處理A(5mg·L-1)、處理B(3mg·L-1)、處理C(1.5mg·L-1)。于同一試驗地進行小區對比試驗，重復3次，每個小區試驗面積為18m2，調查黃萎病發生情況，收獲期小區隨機10株測產調查。

1.2.2 2019年大田試驗Ⅱ

試驗地點：云南曲靖市馬龍區。試驗品種：“青薯9”。試驗設計：以常規管理初花期殺毒礬葉面噴施為對照(CK)，葉面噴施維大力為維大力處理組，分別為處理A(5mg·L-1，苗期)、處理B(5mg·L-1，初花期)、處理C(3mg·L-1，初花期)、葉面噴施水楊酸為處理D(0.5mg·L-1，初花期)。于同一試驗地進行小區對比試驗，重復3次，每個小區試驗面積為13.2m2，調查晚疫病發生情況，收獲期進行小區測產。

1.3 數據分析

采用Excel 2013整理數據，用DPSv 7.05軟件及鄧肯新復極差法(DMRT)進行數據統計分析和差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 維大力對馬鈴薯的產量及黃萎病的影響

2.1.1 維大力對馬鈴薯產量的影響

通過2018年正藍旗試驗表明，維大力葉面噴施處理后，試驗點商品薯重、總薯重均表現出增產效應，其中5mg·L-1表現最好，商品薯重與總薯重均高于其它葉面噴施處理和對照，商品薯重增幅為12.13%，總薯增幅為27.05%。總薯重葉面噴施5mg·L-1顯著高于對照處理。

圖1 內蒙10株商品薯重

圖2 內蒙10株總薯重

2.1.2 維大力對馬鈴薯黃萎病的影響

通過田間調查分析表明，維大力對黃萎病的防治有一定效果，葉面噴施以3mg·L-1病指最低，但與5mg·L-1差異不大。

表1 2018年內蒙古正藍旗測產及黃萎病病害調查數據

2.2 維大力與化學農藥、化學誘抗劑對馬鈴薯的產量、抗晚疫病效果對比

2.2.1 維大力與化學農藥、化學誘抗劑對馬鈴薯株高等的效果對比

2019年云南試驗表明，維大力各處理較殺毒礬CK處理株高、莖粗均有一定增幅，株高增幅為9.13%～14.63%，莖粗增幅為6.90%～11.21%。

圖3 云南不同處理株高

圖4 云南不同處理莖粗

2.2.2 維大力與化學農藥、化學誘抗劑對馬鈴薯產量的效果對比

2019年云南試驗表明，維大力各處理較殺毒礬CK處理均有一定增產，苗期5mg·L-1處理產量較對照增幅最大達10.53%，與化學誘抗劑水楊酸相比，水楊酸0.5mg·L-1處理組增產幅度為9.41%，維大力苗期5mg·L-1處理組較對照組增幅高于水楊酸0.5mg·L-1處理，維大力其它處理組增幅較水楊酸0.5mg·L-1相比有高有低，差異不大。

圖5 云南不同處理畝產

2.2.3 維大力與化學農藥、化學誘抗劑對馬鈴薯晚疫病的效果對比

晚疫病防治方面與化學農藥殺毒礬CK處理組相比，維大力處理組表現低于化學農藥殺毒礬CK處理，苗期5mg·L-1處理與初花期5mg·L-1處理相比，初花期5mg·L-1處理病指更低，效果更好，維大力初花期處理之間相比，維大力初花期3mg·L-1病指最低，與化學誘抗劑水楊酸相比，維大力初花期處理病指低于水楊酸0.5mg·L-1處理，抗病效果更好。

表2 2019年云南馬龍維大力、殺毒礬、水楊酸噴施測產和病害調查數據

3 討論

3.1 維大力可提高馬鈴薯產量

植物激活蛋白可以促進作物根須生長，提高葉片葉面積和葉綠素含量，增加植株株高和莖粗，改善作物生長，提高作物產量[10]。張志剛等[11]研究表明，利用一定濃度的植物激活蛋白浸種，可以提高種子的發芽率，如用3μg·mL-1的植物激活蛋白浸泡棉種6h，可提高棉種發芽率19.85%；于振良等[12]研究表明，對黃瓜進行拌種及苗期噴施植物激活蛋白后，其秧苗株高、莖粗、功能葉葉面積和根冠比等各項指標均有所提高；劉玉玲[13]研究表明，噴施植物免疫增產蛋白處理的生姜長勢較好、單株平均產量與實際產量均明顯高于清水對照區，說明其對提高生姜產量和品質有明顯作用。本試驗將植物免疫激活蛋白維大力應用于馬鈴薯，2018年在正藍旗試驗中各噴施試驗中均實現較穩定增產，總薯重增產幅度最大為27.05%，2019年在云南馬龍試驗點，維大力苗期或初花期噴施較化學農藥殺毒礬常規處理有較好增產效果，增幅最高達10.53%，充分體現植物免疫激活蛋白維大力對馬鈴薯有良好的增產效應。綜合來看，維大力葉面噴施處理在噴施過程中采用不同時期、濃度，較對照馬鈴薯的產量均有較大增幅，苗期、初花期5mg·L-1處理表現更好的穩定性和較高增產幅度，初花期3mg·L-1處理表現相對較好。

3.2 維大力可提高馬鈴薯植株抗病性

農藥的不合理使用可造成藥害和病原抗病性的提升，降低馬鈴薯自身免疫功能，致使病害連年發生，逐年加重[14]。

植物免疫激活蛋白，是一類能誘導寄主植物產生防衛反應的特殊化合物[15]。這些物質在很低濃度下(10-9mol·L-1或更低)即可被植物識別為信號物質，誘發植物自身的免疫反應，最終使植物獲得抵御病害的能力[16]。

植物免疫激活蛋白可提高作物的抗病性，對辣椒病毒病、辣椒疫病[17]、白菜病毒病、煙草花葉病、蠶豆赤斑病、蠶豆根腐病[18]等都有較好預防效果，對水稻紋枯病、水稻稻瘟病及水稻立枯病的預防效果甚至達到或超過了化學農藥[19,20]。

任靜等[21]研究認為不同時間移栽馬鈴薯脫毒苗可錯開馬鈴薯疫病高發環境條件和馬鈴薯植株易感時期，從而有效避免馬鈴薯疫病的發生和流行，為馬鈴薯種薯高產奠定基礎。

本文所用維大力為新型植物免疫激活蛋白，進行葉噴處理后在馬鈴薯上均表現出可提高馬鈴薯抗病性。試驗中對黃萎病抗性提升較明顯；晚疫病的抗性則表現為病指略高于化學農藥殺毒礬處理，較化學誘抗劑水楊酸，除苗期5mg·L-1處理外，病指發生低于水楊酸處理。苗期5mg·L-1處理病指相對較高，分析認為跟晚疫病在花期雨季易發生的原因有關，過早苗期噴施維大力對馬鈴薯晚疫病的誘抗效果影響較小或有所降低。綜合來看，本試驗所用維大力對黃萎病、晚疫病均有一定抗病效果，抗病效果較好的濃度為5mg·L-1、3mg·L-1，因此應用維大力進行葉面噴施處理后，有助于提高馬鈴薯植株對病害的抗性，同時也應注意根據不同病害的發生時期，進行不同時期的維大力應用，確保馬鈴薯的健康生長。

4 結論

植物免疫激活蛋白不同于傳統農藥，其不直接作用于有害生物，而是通過激發植物自身的免疫反應，使植物獲得系統性抗性(包括抗逆性)，從而起到抗逆、抗病蟲和增產作用[22]。利用植物免疫激活蛋白提高植物自身抗性，是有害生物綠色防控的新技術和新方法，能大幅度減輕病蟲害發生，減少或免用化學農藥，是解決環境污染、農產品安全、實現農藥零增長的有效途徑，在作物病蟲害綜合防治以及增產增收計劃中發揮越來越重要的作用。隨著全民對食品安全、糧食安全和環境安全問題的逐漸重視以及政府對化學農藥的限制使用政策的發布，植物免疫激活蛋白在糧食作物、果蔬等作物病蟲害綜合防控中的需求將逐漸增大[23]。

維大力可提高馬鈴薯的商品薯、總薯產量。葉面噴施處理對馬鈴薯的增產效果表現為葉面噴施5mg·L-1、3mg·L-1處理增產幅度大，應用相對穩定。葉面噴施對抗病性的表現因各種病害的發生時期不同表現為不同的抗性，從黃萎病、晚疫病幾種調查情況來看，具體使用時間需根據其發生規律做好針對性方案。綜合經濟實用來看，葉面噴施3mg·L-1、5mg·L-1可繼續在不斷試驗推廣應用進行驗證，同時也非常有必要進一步嘗試多次噴施，并與拌種相結合開展更多探索試驗。