一種植物免疫激活蛋白（VDAL）在玉米上的應(yīng)用

閻世江，房雅麗，張治家

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山西太原030031；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，山西太原030031）

植物免疫激活蛋白又稱蛋白農(nóng)藥、激活蛋白、植物疫苗，是一種新型生物農(nóng)藥，無毒無殘留，對環(huán)境友好；是一種從真菌或者細(xì)菌中提取的蛋白，能誘導(dǎo)和激活植物對病蟲害的抗性，調(diào)節(jié)植物生長代謝系統(tǒng)，促進(jìn)植物生長，提高作物產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)[1-2]。在20 世紀(jì)，研究者發(fā)現(xiàn)了一類能夠激發(fā)植物免疫反應(yīng)的化學(xué)和蛋白分子[3-4]，之后陸續(xù)有越來越多的科學(xué)家開始從事這方面的研究，我國科學(xué)家經(jīng)過努力也取得了優(yōu)異的成績。張薇等[5]研究發(fā)現(xiàn)，采用激活蛋白PeaT1 可以誘導(dǎo)煙草產(chǎn)生對TMV 的抗性。劉權(quán)等[6]研究發(fā)現(xiàn)，微生物蛋白激發(fā)子PeaT1 可以誘導(dǎo)水稻抗旱性；中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所在植物免疫誘抗劑基礎(chǔ)上又研制出我國第一個抗病毒蛋白質(zhì)生物農(nóng)藥——“6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑”[7]，此后有關(guān)的產(chǎn)品陸續(xù)問世。VDAL 是中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院的發(fā)明專利，經(jīng)北京中捷四方生物科技股份有限公司轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，經(jīng)由特殊發(fā)酵生產(chǎn)工藝制備的植物免疫激活蛋白干粉，經(jīng)研究證明，VDAL 具有促進(jìn)植物生長、提高作物產(chǎn)量及改善果品品質(zhì)等功效。薛建光等[8]研究表明，VDAL 對馬鈴薯有增產(chǎn)抗病的效果。張動軍等[9]在小麥上應(yīng)用VDAL 后，發(fā)現(xiàn)提高了小麥的抗逆性及產(chǎn)量。馬全偉等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在生菜上應(yīng)用VDAL 后，提高了生菜的產(chǎn)量與品質(zhì)。孫風(fēng)清等[11]研究發(fā)現(xiàn)，VDAL能延長黃瓜的貯藏時間。李剛等[12]研究發(fā)現(xiàn)，VDAL可以殺滅芒果上的薊馬。玉米（Zea maysL.）作為一種優(yōu)良的糧食作物，是畜牧業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)等的重要飼料來源，也是食品醫(yī)療衛(wèi)生、輕工業(yè)、化工業(yè)等的不可或缺的原料之一，具有廣闊的開發(fā)及應(yīng)用前景，目前如何提高其產(chǎn)量一直是科學(xué)家研究的熱點(diǎn)[13]，而有關(guān)VDAL 在玉米上的應(yīng)用少見報道。

本研究以玉米為研究對象，在其生長過程中施用植物免疫激活蛋白（VDAL），研究其對玉米生長及產(chǎn)量的影響，以期為VDAL 在玉米生產(chǎn)中的大面積推廣應(yīng)用提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試玉米品種為益嘉豐138，由山西益嘉豐農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司育成，適宜春播種植，屬中晚熟品種；采用的VDAL 原粉、VDAL 大量元素水溶肥（內(nèi)含VDAL 原粉及鐵、鋅、硼、錳等螯合態(tài)微量元素）由北京中捷四方生物科技股份有限公司提供；其余的農(nóng)資在太原市農(nóng)資市場購買。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)東陽基地進(jìn)行，播種前對土壤養(yǎng)分進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，全氮含量、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量分別達(dá)0.09%、5.5 mg/kg、113 mg/kg、17.1 g/kg，表明氮含量較低，有機(jī)質(zhì)含量較高，其他養(yǎng)分處于中等水平。2020 年4 月18 日將玉米品種播種，試驗(yàn)小區(qū)長9 m，寬5 m；不施底肥，采用機(jī)器播種，行距50 cm，株距40 cm。

試驗(yàn)共設(shè)8 個處理：處理C.常規(guī)種子包衣（采用35 g/L 咯菌·精甲霜懸浮種衣劑包衣），該處理在玉米的整個生育期內(nèi)不噴施VDAL，在其他處理噴施VDAL 時，噴施等量清水；處理D.常規(guī)種子包衣＋VDAL 原粉1 g 加15 L 水在玉米小喇叭口期進(jìn)行噴施；處理E.常規(guī)種子包衣＋VDAL 原粉3.33 g加15 L 水在玉米小喇叭口期進(jìn)行噴施；處理F.常規(guī)種子包衣＋VDAL 大量元素水溶肥50 g 加15 L水在玉米小喇叭口期進(jìn)行噴施；處理G.VDAL 種子包衣，包衣時將VDAL 原粉2 g 溶于100 mL 水中制成母液，每1 kg 種子取20 mL 母液，將玉米種子與配制好的母液混合并持續(xù)攪拌均勻，至所有種子與種衣劑充分接觸、包裹均勻，將包衣后的玉米種子自然風(fēng)干，置于陰涼透風(fēng)處保存?zhèn)洳ィ撎幚碓谟衩椎恼麄€生育期內(nèi)不噴施VDAL，在其他處理噴施VDAL 時，噴施等量清水；處理H.VDAL 種子包衣＋VDAL 原粉1 g 加15 L 水在玉米小喇叭口期進(jìn)行噴施；處理I.VDAL 種子包衣＋VDAL 原粉3.33 g 加15 L 水在玉米小喇叭口期進(jìn)行噴施；處理J.VDAL 種子包衣＋VDAL 大量元素水溶肥50 g 加15 L 水在玉米小喇叭口期進(jìn)行噴施。3 次重復(fù)。所有處理均采用同一方法進(jìn)行管理，確保變量唯一性；秋季收獲玉米。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

收獲玉米時，在各處理區(qū)域收獲玉米穗中隨機(jī)取樣10 株，測定株高、莖粗、穗長、穗粗、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、單穗粒質(zhì)量、百粒質(zhì)量等指標(biāo)，并計算理論公頃產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理采用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行；采用Microsoft Excel 進(jìn)行制表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對玉米農(nóng)藝性狀的影響

由表1 可知，不同處理對玉米的株高、莖粗的影響不同，在重復(fù)間的差異并未達(dá)顯著水平，但在處理間的差異達(dá)顯著水平，有進(jìn)一步選擇的必要。

從表2 可以看出，處理J、處理I 的株高顯著高于其余6 個處理；處理H、處理F、處理E 的株高分別達(dá)2.61、2.65、2.57 m；處理G、處理D 的株高較低，分別為2.43、2.40 m；處理C 株高最低，僅為2.35 m。處理J、處理I、處理H 莖粗較高，分別達(dá)25.2、24.5、23.5 mm；處理 F、處理 E、處理 G、處理 D次之；處理C 最低，僅為18.5 mm。

表2 各處理對玉米農(nóng)藝性狀的影響

對比在喇叭口時期噴施VDAL 相同劑量的處理，VDAL 種子包衣的株高、莖粗顯著高于常規(guī)種子包衣，說明VDAL 種子包衣對株高和莖粗起重要作用。不管常規(guī)種子包衣還是VDAL 種子包衣，VDAL 原粉3.33 g 和VDAL 水溶肥處理的株高和莖粗沒有顯著性差異，說明這2 種產(chǎn)品的效果相似；在常規(guī)種子包衣的條件下，噴施VDAL 原粉3.33 g 后的株高和莖粗顯著高于噴施VDAL 原粉1 g 的處理和對照，說明隨著VDAL 濃度的增加VDAL 的效果呈上升趨勢，在VDAL 種子包衣的條件下，也得到相似的結(jié)果。表明在VDAL 種子包衣的條件下，小喇叭口時期噴施VDAL 原粉3.33 g 或VDAL 水溶肥可以顯著增加玉米的株高和莖粗。

2.2 不同處理對玉米產(chǎn)量性狀的影響

由表3 可知，穗長、穗粗、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、單穗粒質(zhì)量、百粒質(zhì)量、公頃產(chǎn)量在重復(fù)間的差異未達(dá)顯著水平，在處理間除穗行數(shù)外，其余性狀間的差異均達(dá)極顯著水平，表明不同的施肥處理對除穗行數(shù)外的產(chǎn)量性狀有不同的影響。

表3 產(chǎn)量性狀的方差分析

由表4 可知，采用VDAL 包衣的處理G、處理H 等4 個處理中，不施肥處理的穗長、穗粗較低，以VDAL水溶肥的處理為最高，但與VDAL原粉3.33 g、VDAL 原粉1 g 的處理間未達(dá)顯著水平，說明其效果相同；在采用常規(guī)包衣處理后，VDAL水溶肥和VDAL原粉3.33 g 處理的穗長未達(dá)顯著水平，但顯著高于其他處理。禿尖長與穗長、穗粗不同，經(jīng)VDAL 包衣后禿尖長較常規(guī)包衣降低，以VDAL 水溶肥處理最短，不施肥處理最長；在常規(guī)包衣處理后，不施肥處理依然最高，采用VDAL 水溶肥和VDAL 原粉3.33 g處理的禿尖長未達(dá)顯著水平，但顯著低于其他處理。

表4 各處理對玉米產(chǎn)量性狀的影響

行粒數(shù)、單穗粒質(zhì)量、百粒質(zhì)量是構(gòu)成產(chǎn)量的重要因素，在經(jīng)VDAL 包衣后VDAL 水溶肥、VDAL原粉3.33 g、VDAL 原粉1 g 的處理處于較高的位置，行粒數(shù)在3 個處理間差異未達(dá)顯著水平，說明其作用相近；在常規(guī)包衣處理后，VDAL 水溶肥和VDAL 原粉3.33 g 顯著高于其他處理，表明在常規(guī)包衣處理后，二者的作用類似。經(jīng)VDAL 包衣后，VDAL 水溶肥和VDAL 原粉3.33 g 處理的單穗粒質(zhì)量顯著高于其他處理，2 個處理間差異未達(dá)顯著水平；在常規(guī)包衣處理后，所表現(xiàn)出的趨勢與前述類似，說明無論采用何種包衣方式，VDAL 水溶肥與VDAL 原粉3.33 g 處理作用相近。經(jīng)VDAL 包衣后，VDAL 水溶肥處理的百粒質(zhì)量、公頃產(chǎn)量最高，分別達(dá) 38.6 g、13 482 kg；VDAL 原粉 3.33 g、VDAL原粉1 g 排在第2、3 位；不施肥處理較低，分別僅為36.9 g、12 272 kg；在常規(guī)包衣后，VDAL 水溶肥、VDAL 原粉 3.33 g 顯著高于其他處理，VDAL 原粉1 g、不施肥處理表現(xiàn)較低。可見，VDAL 水溶肥、VDAL 原粉3.33 g 可以提高玉米百粒質(zhì)量、公頃產(chǎn)量，以VDAL 包衣＋VDAL 水溶肥處理的效果最好。

綜上，不施肥處理不利于玉米產(chǎn)量的形成，與產(chǎn)量相關(guān)的各性狀值均最低，在常規(guī)包衣的基礎(chǔ)上施用VDAL 原粉及VDAL 水溶肥后有所提高，但總體上采用VDAL 包衣的產(chǎn)量較常規(guī)包衣處理高；應(yīng)用VDAL 包衣后，又噴施VDAL 原粉及VDAL 水溶肥后玉米產(chǎn)量相關(guān)性狀進(jìn)一步提高，最終提高了玉米的產(chǎn)量。可見，以VDAL 種子包衣＋VDAL 水溶肥處理有利于玉米產(chǎn)量提高，效果明顯。

3 結(jié)論與討論

本研究認(rèn)為，采用常規(guī)種子包衣處理在不噴施VDAL 的情況下，玉米農(nóng)藝性狀最低，而其他處理VDAL 包衣、噴施VDAL 或VDAL 大量元素水溶肥，其農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀均升高，表明施用VDAL后有利于玉米生長發(fā)育。在處理C～F 中，隨著VDAL 原粉用量及水溶肥的施用農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀依次升高，以處理E、F 表現(xiàn)較高，處理C 最低，表明在常規(guī)包衣情況下，VDAL 3.33 g 原粉和VDAL 水溶肥對株高、莖粗、穗長、穗粗等性狀有促進(jìn)作用，且二者作用效果相似。在VDAL 種子包衣條件下，VDAL 3.33 g 原粉和VDAL 水溶肥處理的株高、莖粗、穗長、穗粗、禿尖長、行粒數(shù)、單穗粒質(zhì)量等均沒有顯著性差異，但在百粒質(zhì)量、公頃產(chǎn)量有顯著性差異。說明在VDAL 種子包衣條件下，VDAL 3.33 g 原粉和VDAL 水溶肥處理對玉米生長發(fā)育有利，其中VDAL 水溶肥處理可進(jìn)一步促進(jìn)籽粒生長，使百粒質(zhì)量上升，最終形成高產(chǎn)。

本研究發(fā)現(xiàn)，采用VDAL 種子包衣劑處理后，處理的效果由高到低依次為VDAL 大量元素水溶肥處理、VDAL 原粉 3.33 g 處理、VDAL 原粉 1 g 處理，說明在促進(jìn)籽粒生長發(fā)育方面VDAL 大量元素水溶肥的效果較VDAL 原粉3.33 g 及VDAL 原粉1 g處理好。再一次說明充足的養(yǎng)分供應(yīng)是籽粒生長的關(guān)鍵[13]。

應(yīng)用VDAL 包衣后，采用VDAL 原粉及VDAL水溶肥的處理效果較好。主要是由于植物免疫激活蛋白不同于傳統(tǒng)農(nóng)藥，其不直接作用于有害生物，而是通過提高光合能力、促進(jìn)養(yǎng)分吸收的方式促進(jìn)作物生長[14]。秦瑞劫等[15]研究認(rèn)為，植物誘抗劑可提高氮素利用率，進(jìn)而提高產(chǎn)量。閻世江等[16]研究發(fā)現(xiàn)，只有在玉米得到良好養(yǎng)分后，新型配比化肥才能使玉米產(chǎn)生較高的農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量。采用VDAL 包衣處理后，VDAL 水溶肥處理與VDAL 原粉3.33 g處理相比，效果較好，可能是因?yàn)閂DAL 水溶肥中除含有VDAL 原粉外，還含有氮磷鉀元素，表明VDAL原粉與氮磷鉀元素配合使用效果較好[17-21]。

綜上所述，由于VDAL 原粉根據(jù)試驗(yàn)地土壤情況定制，配比科學(xué)合理，符合玉米生長需肥規(guī)律，對玉米生長和產(chǎn)量貢獻(xiàn)得到有效發(fā)揮，取得了很好的應(yīng)用效果，今后應(yīng)進(jìn)一步加大其示范推廣的面積，如表現(xiàn)良好則可以大面積推廣。