木醋液處理對(duì)綠豆萌發(fā)及抗蚜作用初步研究

張海燕　王震剛　趙長(zhǎng)江等

關(guān)鍵詞 木醋液；綠豆；蚜蟲；種子；保護(hù)酶

中圖分類號(hào)：S 435 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16688/j.zwbh 2022377

木醋液是生物質(zhì)經(jīng)過高溫干餾產(chǎn)生的酸性液體，也稱木醋酸[1]。木醋液中水約占80%，各類酚、醛、酮、酸等有機(jī)物成分含量約占20%，有機(jī)物質(zhì)中以有機(jī)酸為主，約占10%[2-4]。研究表明，木醋液對(duì)多種昆蟲有較好的驅(qū)避和致死作用，可作為生物源農(nóng)藥用于害蟲的防控，例如，木醋液可以增加玉米象Sitophilus zeamais的死亡率同時(shí)減少玉米粒的損失[5]；對(duì)豇豆象Chalcodermus aeneus的產(chǎn)卵行為具有驅(qū)避活性[6]，對(duì)大豆田害蟲的控制效果要好于幾種植物源農(nóng)藥[7]；可以延長(zhǎng)家蠅Musca domestica幼蟲的發(fā)育歷期[8]；對(duì)桃蚜Myzus persicae、二斑葉螨Tetranychus urticae、朱砂葉螨Tetranychus cinna-barinus、小綠葉蟬Empoasca flavescens等刺吸式口器害蟲和害螨等的致死率超過90%[9-11]。另外，木醋液還可用于土壤改良、除異味、食品保鮮、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑及葉面肥等[12-13]。木醋液作為一種生物質(zhì)資源，具有成本低廉，作用范圍廣、使用方式簡(jiǎn)單、污染小等特點(diǎn)，探討木醋液在植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和生物農(nóng)藥方面的應(yīng)用具有重要意義。

雖然木醋液的應(yīng)用較廣，但木醋液對(duì)綠豆Vig-na radiata等小宗糧豆類種子萌發(fā)及抗蟲性影響還鮮有報(bào)道。豆蚜是農(nóng)業(yè)上常見的一類豆科害蟲，屬于半翅目蚜科，其體型小，多呈黑色，部分墨綠色，體表具光澤，并覆有蠟粉。豆蚜生產(chǎn)上主要使用化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行防治，長(zhǎng)期使用化學(xué)農(nóng)藥不僅會(huì)污染環(huán)境，導(dǎo)致害蟲抗藥性的產(chǎn)生，而且作物農(nóng)藥殘留嚴(yán)重會(huì)帶來食品安全問題[14-15]。利用植物抗蟲性防治豆蚜是一種較好的方法，植物的抗蟲性表現(xiàn)包括抗生性、耐害性和不選擇性，本研究從木醋液處理后綠豆苗對(duì)蚜蟲的抗生性、耐害性等方面開展研究，抗生性主要表現(xiàn)為使害蟲的生長(zhǎng)發(fā)育受阻，如繁殖力、存活率、發(fā)育歷期等參數(shù)降低[16]。耐害性是指植物本身具有抵抗害蟲為害的能力，甚至存在超補(bǔ)償作用，植物受蟲害之后，體內(nèi)誘導(dǎo)生成大量活性氧[17]，從而啟動(dòng)保護(hù)酶系統(tǒng)進(jìn)行防御，保護(hù)酶活性的變化特征在一定程度上反映了寄主植物的抗蟲能力[18]。

綠豆作為小宗糧豆及優(yōu)良食品在我國(guó)糧食生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)中具有重要地位。本試驗(yàn)采用不同濃度木醋液處理綠豆種子和幼苗，通過分析種子萌發(fā)指標(biāo)及幼苗抗氧化酶活性，揭示其對(duì)綠豆抗蟲性的影響，研究對(duì)于木醋液在雜糧生產(chǎn)中應(yīng)用具有理論和實(shí)踐意義。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試綠豆Vigna radiata品種為‘小明綠’，購買于安達(dá)市種子公司。供試蚜蟲為室內(nèi)用綠豆植株飼養(yǎng)多代的豆蚜Aphis craccivora。木醋液為購自北京溪青春農(nóng)業(yè)科技有限公司的椴木料木醋液（pH 4.0）并經(jīng)過靜置和濾紙過濾處理。

1.2種子處理及幼苗指標(biāo)測(cè)定

精選大小、飽滿度一致的綠豆種子50粒，用自來水漂洗2次，1%次氯酸鈉浸泡15 min，再用滅菌蒸餾水清洗5次。將種子均勻擺放在鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中，加入等體積不同濃度木醋液（原液用蒸餾水稀釋500、1000、2000、3000倍和5000倍），覆蓋一層濾紙后置于培養(yǎng)箱，在恒溫（25±1）℃，相對(duì)濕度（70±5）%，黑暗條件下培養(yǎng)，對(duì)照為加入同體積的蒸餾水。分別于第3天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)，第7天統(tǒng)計(jì)種子發(fā)芽率、芽長(zhǎng)和根長(zhǎng)。每試驗(yàn)重復(fù)3次。其中，發(fā)芽勢(shì)=3 d內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)／供試種子總數(shù)。

將上述木醋液處理并發(fā)芽的綠豆種植于直徑15 cm的花盆中，待兩對(duì)真葉完全展開時(shí)取葉片測(cè)定丙二醛（MDA）含量[19]，過氧化氫酶（CAT）活性、抗壞血酸氧化酶（ APX）活性和可溶性蛋白質(zhì)含量[20]。

1.3木醋液處理對(duì)蚜蟲存活率和繁殖力的影響

待上述不同濃度木醋液處理的綠豆苗第一對(duì)真葉完全展開時(shí)，挑選長(zhǎng)勢(shì)一致的植株用相同濃度的木醋液浸泡的脫脂棉包裹根部，置于直徑12 cm的培養(yǎng)皿中，每皿放置1株綠豆苗，并接人2頭成蚜。培養(yǎng)皿置于L∥D=16 h∥8h，相對(duì)濕度70%，25℃的恒溫箱中。每處理重復(fù)30次。待成蚜產(chǎn)下5頭子代若蚜?xí)r移走成蚜，隨后每隔24 h觀察并統(tǒng)計(jì)不同濃度木醋液處理下子代若蚜蛻皮和存活情況，統(tǒng)計(jì)5d內(nèi)蚜蟲存活率和逐日蛻皮率，待5頭子代若蚜長(zhǎng)至成蟲進(jìn)入生殖期時(shí)保留1頭成蚜在綠豆苗上，逐日觀察其產(chǎn)仔情況并計(jì)數(shù)，統(tǒng)計(jì)成蚜的繁殖力、逐日產(chǎn)仔量等指標(biāo)，連續(xù)統(tǒng)計(jì)7d。5d內(nèi)若蚜的存活率=存活若蟲數(shù)／初始若蟲總數(shù)×100%；逐日蛻皮率=每天蛻皮若蟲數(shù)／初始若蟲總數(shù)×100%；繁殖力為7d的產(chǎn)仔量之和。

1.4數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2010整理后采用SPSS 17.0軟件對(duì)綠豆的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)，酶活性及蚜蟲的逐日產(chǎn)仔量等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，蚜蟲的存活率、繁殖率、蛻皮率等百分率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行分析，均值首先進(jìn)行單因素方差分析，對(duì)存在顯著性差異的數(shù)據(jù)進(jìn)一步采用Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。顯著水平a=0.05。

2結(jié)果與分析

2.1不同濃度木醋液對(duì)綠豆萌發(fā)的影響

不同濃度的木醋液對(duì)綠豆的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率有一定的影響（圖1）。其中，500、1000倍和2000倍稀釋液對(duì)綠豆發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)有顯著的抑制作用，與對(duì)照相比，發(fā)芽勢(shì)分別降低了86.21%、72.41%、18.97%;發(fā)芽率分別降低了86.15%、48.90%、27.10%，而3000倍和5000倍稀釋液對(duì)發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)均無顯著影響。2.2不同濃度木醋液對(duì)綠豆苗芽長(zhǎng)和根長(zhǎng)的影響

用不同濃度的木醋液處理綠豆種子后7d，500、1000、2000倍稀釋液對(duì)芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)產(chǎn)生了顯著的抑制作用（圖2）；3000倍稀釋液對(duì)根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)無明顯影響；但5000倍稀釋液對(duì)芽長(zhǎng)和根長(zhǎng)有較顯著的促進(jìn)作用，芽長(zhǎng)和根長(zhǎng)分別增加了33.74%、19.65%。

2.3不同濃度木醋液對(duì)蚜蟲存活率和繁殖力的影響

不同濃度木醋液處理對(duì)蚜蟲存活率有不同影響（圖3）。其中，500倍稀釋液處理對(duì)蚜蟲存活率具有明顯的抑制作用，與對(duì)照相比蚜蟲存活率顯著降低了33.33%（P<0.05）。1000倍稀釋液處理后蚜蟲平均存活率與對(duì)照相比降低了22.22%，但無顯著差異（P>0.05）。而2000、3000倍和5000倍稀釋液對(duì)蚜蟲存活率無顯著影響。

不同濃度木醋液處理后豆蚜逐日產(chǎn)蚜量結(jié)果見表1，高濃度（500倍）和低濃度（5000倍）處理對(duì)豆蚜逐日產(chǎn)蚜量均沒有顯著影響，1000～3000倍稀釋液處理總體上逐日產(chǎn)蚜量較高，部分處理對(duì)豆蚜逐日產(chǎn)蚜量有顯著的提升作用。綜合7d的總產(chǎn)仔量來分析不同濃度的木醋液處理對(duì)蚜蟲繁殖力的影響（圖3）。2000倍稀釋液處理的蚜蟲在7d內(nèi)繁殖力較對(duì)照提高了41.53%，1000倍和3000倍稀釋液處理對(duì)蚜蟲的繁殖力有微弱的促進(jìn)作用，與對(duì)照相比繁殖力分別增加了17.81%和24.97%，500倍和5 000倍稀釋液處理的繁殖力均低于對(duì)照。2.4不同濃度木醋液對(duì)蚜蟲蛻皮的影響

連續(xù)5d觀察不同濃度的木醋液處理對(duì)蚜蟲蛻皮的影響。結(jié)果（表2）顯示，第1天大部分蚜蟲開始第1次蛻皮，500～5000倍稀釋液處理蛻皮率在47.15%以上，其中1000倍和3000倍稀釋液處理蚜蟲蛻皮率與對(duì)照相比顯著增加了4.47倍和2.99倍，對(duì)照組蛻皮時(shí)間較各處理組相對(duì)延后，蛻皮率為16.23%；第2天到第5天各處理間及與對(duì)照之間的蛻皮率差異較小，只有第4天2000倍和5000倍稀釋液處理的蛻皮率顯著高于對(duì)照。

2.5不同濃度木醋液處理對(duì)綠豆植株MDA含量和抗氧化酶活性的影響

不同濃度的木醋液處理對(duì)綠豆植株葉片內(nèi)丙二醛（MDA）含量的影響表現(xiàn)為高濃度（500倍）促進(jìn)，低濃度（5000倍）抑制（圖4a）。隨著木醋液處理濃度的降低MDA含量逐漸降低，5 000倍稀釋液處理與對(duì)照相比顯著降低了54.19%。

不同濃度的木醋液處理對(duì)綠豆植株葉片過氧化氫酶（CAT）活性的影響表現(xiàn)為高濃度（500倍）抑制，低濃度（5000倍）促進(jìn)（圖4b）。500倍稀釋液處理時(shí)CAT活性顯著低于對(duì)照，降低了63.32%，CAT活性隨著處理濃度降低而升高，稀釋倍數(shù)為5000倍時(shí)達(dá)到最大，比對(duì)照增加了11.54%。

不同濃度的木醋液處理對(duì)綠豆植株葉片抗壞血酸氧化酶（APX）活性的影響存在差異（圖4c）。500倍和1000倍稀釋液處理后APX活性較對(duì)照顯著減少了59.54%和60.00%;2000倍稀釋液處理后APX活性顯著增加了23.89%。當(dāng)稀釋濃度大于2000倍時(shí)與對(duì)照組差異不顯著。

不同濃度的木醋液處理對(duì)綠豆植株葉片中蛋白質(zhì)含量的影響表現(xiàn)為高濃度（500倍和1000倍）抑制，低濃度（5000倍）促進(jìn)（圖4d）。500倍和1000倍稀釋液處理的蛋白質(zhì)含量顯著低于對(duì)照，5000倍稀釋液處理的蛋白質(zhì)含量顯著增加了14.40%。

3結(jié)論與討論

本試驗(yàn)采用不同濃度的木醋液處理綠豆種子，并用木醋液處理的綠豆幼苗飼養(yǎng)蚜蟲，分析了木醋液處理的綠豆苗上蚜蟲繁殖力和存活率等指標(biāo)，以及木醋液對(duì)綠豆種子的萌發(fā)和MDA含量等生化指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，較高濃度的木醋液（500倍稀釋液）抑制綠豆種子萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng)，表現(xiàn)為發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)降低、芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)變短，MDA含量明顯升高，CAT、APX活性和蛋白質(zhì)含量明顯降低，同時(shí)蚜蟲的存活率明顯降低；較低濃度木醋液（2000～5000倍稀釋液）對(duì)綠豆苗和蚜蟲的影響沒有明顯規(guī)律，與對(duì)照相比，5000倍稀釋液明顯促進(jìn)根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)，CAT活性和蛋白質(zhì)含量明顯增加。李運(yùn)朝等利用不同濃度木醋液防治南方根結(jié)線蟲，得出濃度越高校正死亡率越大的結(jié)論[21]，本研究也發(fā)現(xiàn)高濃度對(duì)蚜蟲的存活率影響較大。在實(shí)際生產(chǎn)中要有針對(duì)性地選擇木醋液濃度才能起到好的防蟲或促進(jìn)綠豆生長(zhǎng)的作用。

木醋液是一種混合物，因其成分不同，對(duì)植物生長(zhǎng)表現(xiàn)出促進(jìn)或抑制雙重功效[22]。木醋液中乙酸含量最多，其含量過大時(shí)會(huì)對(duì)作物根系生長(zhǎng)產(chǎn)生毒害作用。本研究表明，木醋液對(duì)綠豆的生長(zhǎng)存在雙重功效，高濃度的木醋液抑制綠豆苗的生長(zhǎng)，這是由于高濃度的木醋液對(duì)作物根系生長(zhǎng)有毒害作用，抑制根系生長(zhǎng)，甚至引起根系死亡；低濃度木醋液明顯促進(jìn)根、芽的生長(zhǎng)，并且可以提高過氧化氫酶等保護(hù)酶的活性。可能與木醋液增強(qiáng)可溶性蛋白代謝有關(guān)，也可能是木醋液中的酸性物質(zhì)使細(xì)胞酸化，使根部細(xì)胞積累酸性物質(zhì)促進(jìn)根細(xì)胞分裂分化，從而調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)，促進(jìn)植物的發(fā)育[23-26]。本試驗(yàn)同時(shí)也發(fā)現(xiàn)木醋液處理綠豆種子和幼苗對(duì)蚜蟲生長(zhǎng)發(fā)育有不同程度的影響，對(duì)綠豆苗的抗蚜性沒有明顯影響，甚至促進(jìn)蚜蟲發(fā)生。高濃度木醋液處理綠豆其抗蚜能力增強(qiáng)是以犧牲自身生長(zhǎng)發(fā)育為代價(jià)的。木醋液可以促進(jìn)綠豆萌發(fā)生長(zhǎng)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和豆芽生產(chǎn)等食品領(lǐng)域具有較好應(yīng)用前景。低濃度木醋液促生效果明顯，但是處理植物抗蟲性不明顯，需要進(jìn)一步的試驗(yàn)，可以考慮用低濃度木醋液直接處理蚜蟲可能更符合生產(chǎn)實(shí)踐。