5%氨基寡糖素對黃瓜種子萌發(fā)及苗期誘抗促生影響的研究

王 胤，張傲雪，付思蕊，劉玉婷，李云龍，胡 彬，孫 海，曹金娟，王帥宇

（1.北京市植物保護站，北京 100029；2.河北北方學院，河北 張家口 075000；3.北京農(nóng)學院生物與資源環(huán)境學院，北京 102206）

黃瓜（Cucumis sativusL.），屬葫蘆科（Cucurbitaceae）黃瓜屬（Cucumis），是我國設施生產(chǎn)中的主要蔬菜類經(jīng)濟作物之一[1]，占我國蔬菜總栽培面積的10%左右[2]，居世界首位。隨著北京市種植業(yè)轉型升級及黃瓜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，黃瓜育種育苗技術越來越受到重視，因通過改善黃瓜育種育苗技術，可提高秧苗質量，進而提高黃瓜產(chǎn)量[3]。

氨基寡糖素大多是以海洋生物殼聚糖為原材料，經(jīng)多元化發(fā)展催化水解反應后合成的新型環(huán)保植物免疫殺菌劑，被植物吸收后，能增強細胞壁對病原菌的抵抗能力[4]，與傳統(tǒng)的植保產(chǎn)品不同的是，植物免疫誘抗劑不直接作用于害蟲，而是通過刺激植物自身的免疫系統(tǒng)獲得系統(tǒng)性抗性，因此具有增強抗逆性、抗病性，提高產(chǎn)量的功效[5]。氨基寡糖素也是一種以低聚糖為基礎的生物免疫誘導物質，可有效改善果樹黑斑病的抗藥性，從而提高果實的品質和產(chǎn)量，還對番茄和小麥的生長均有明顯的促進作用[6-8]；氨基寡糖素與其他化學藥品混合后，可顯著減少其他化學藥品用量，并可確保對番茄葉片真菌性病害的防治效果超過80%[9]；因此，植物免疫誘抗劑的應用對我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展及糧食安全等具重要意義[10]。在國內和國際上，基于寡糖類免疫誘抗劑的研發(fā)與應用取得重大進展，研究人員通過添加殼聚糖、薄荷純露、生物炭、海藻提取液、皂苷以及有機活性物質制取藥劑，并通過開展大量田間試驗明確其在農(nóng)業(yè)領域的應用效果。例如，韓國旭成化學公司開發(fā)的Chitosan，其活性成分是從蝦和蟹的殼中提取的殼聚糖，可用于處理農(nóng)作物種子，具有預防病害和提高產(chǎn)量的效果，且對環(huán)境無害；中國大連化學物理研究所在以低聚糖為基礎的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也取得了重大研究成果，經(jīng)過長期的試驗，研究人員還開發(fā)出幾種以殼寡糖為主要原材料的低聚糖植物免疫誘抗和復合藥物[11-16]。

本文在已有研究的基礎上，設置不同濃度的5%氨基寡糖素，開展黃瓜種子萌發(fā)和苗期誘抗促生的試驗，明確最適于黃瓜種子發(fā)芽和育苗的最適濃度，以期為下一步系統(tǒng)性開展植物免疫誘抗劑對作物誘抗促生研究提供理論和技術支撐。

1 材料和方法

1.1 供試材料

黃瓜品種：中農(nóng)26號（中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所）。

供試藥劑：5%氨基寡糖素（海南正業(yè)中農(nóng)高科股份有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 5%氨基寡糖素對黃瓜種子萌發(fā)的影響

在北京市植物保護站有害生物檢測室，采用紙上法[17]，設置5%氨基寡糖素500倍液、800倍液、1 000倍液和1 200倍液4個處理組，以清水作為對照組，每個處理重復3次。取黃瓜種子100粒，分別放入鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，再將培養(yǎng)皿放入培養(yǎng)箱進行種子萌發(fā)，并按照采集地點氣候特征，設置變溫和光照（白天光照12 h，溫度25 ℃；夜間黑暗12 h，溫度15 ℃），之后向培養(yǎng)皿中適時噴施不同濃度的5%氨基寡糖素，以保證濾紙濕潤。每24 h進行1次萌發(fā)檢測，胚根長至1～2 mm即可定為已萌發(fā)，直到每皿內種子全部萌發(fā)或連續(xù)10 d不再有發(fā)芽種子出現(xiàn)，至此萌發(fā)試驗結束[18]。按公式計算種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)等萌發(fā)指標，萌發(fā)率＝發(fā)芽末期全部正常種苗數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；發(fā)芽勢＝發(fā)芽高峰期發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；發(fā)芽指數(shù)＝Σ（Gt/Dt），其中Gt為在第t天發(fā)芽的種子數(shù)，Dt為相應的發(fā)芽天數(shù)。

1.2.2 5%氨基寡糖素對黃瓜幼苗誘抗促生的效果

在北京市昌平區(qū)銀黃農(nóng)業(yè)園育苗棚室內，采用穴盤法（72孔穴盤），每孔播2粒黃瓜種子，每次澆水時隨水施用5%氨基寡糖素500倍液、800倍液、1 000倍液和1 200倍液，以清水作為對照組，每個處理重復3次。種子發(fā)芽后，每日觀察苗期病害發(fā)生情況，直到作物幼苗達到可移栽高度為止。育苗盤采用5點取樣法，每點調查5株黃瓜幼苗株高、根長、莖粗、地上部鮮質量和根鮮質量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 17.0進行數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

2.1 5%氨基寡糖素對黃瓜種子萌發(fā)的影響

由表1可知，植物免疫誘抗劑5%氨基寡糖素對黃瓜種子萌發(fā)具有較好的促進效果，可在一定程度上提高種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)。5%氨基寡糖素800倍液處理組黃瓜種子萌發(fā)旺盛，活力強，發(fā)芽率和發(fā)芽勢均最高，分別為98.19%和31.71%，較對照組（94.43%和26.57%）分別提高了3.76百分點和5.14百分點。5%氨基寡糖素500倍液處理組發(fā)芽指數(shù)最高，為21.42，較對照組（17.83）提高了3.59；其次是5%氨基寡糖素800倍液，為21.04。5個處理間發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均不存在顯著性差異。

表1 5%氨基寡糖素對黃瓜種子萌發(fā)的影響

2.2 5%氨基寡糖素對黃瓜幼苗誘抗促生的效果

2.2.1 5%氨基寡糖素對黃瓜幼苗促生的效果

由表2可知，5%氨基寡糖素對黃瓜幼苗具有較好的促生效果，各處理組幼苗莖粗、地上部鮮質量、根質量、株高和根長均有所提高。5%氨基寡糖素1 000倍液處理組各項指標均最高，分別為3.12 mm、1.35 g、0.39 g（與5%氨基寡糖素800倍液相同）、18.85 cm和9.33 cm，分別較對照組提高了11.0%、9.8%、5.4%、4.3%和2.5%，其次為5%氨基寡糖素800倍液處理組。5個處理的5個黃瓜幼苗生長指標均不存在顯著性差異。

表2 5%氨基寡糖素對黃瓜幼苗促生的效果

2.2.2 5%氨基寡糖素對黃瓜幼苗誘抗的效果

試驗調查中，黃瓜幼苗未發(fā)生病害，僅有零星蚜蟲發(fā)生；5%氨基寡糖素各處理組幼苗整體生長茁壯、長勢良好、葉片深綠色，未出現(xiàn)萎蔫及其他藥害癥狀；表明5%氨基寡糖素試驗劑量對黃瓜幼苗安全。

3 結論與討論

氨基寡糖素是從海洋生物中提取的天然有機藥劑，本身含有豐富的C、N，可被微生物分解利用而合成新型環(huán)保植物免疫誘抗劑，誘導作物提高抗病、抗逆性，促進生長[19]。本試驗結果表明，5%氨基寡糖素對黃瓜種子萌發(fā)具有較好的促進效果，同時可促進幼苗生長。5%氨基寡糖素8 0 0 倍液處理組黃瓜種子萌發(fā)旺盛，活力強，發(fā)芽率和發(fā)芽勢均最高，分別為98.19%和31.71%；5%氨基寡糖素1 000倍液處理組黃瓜幼苗莖粗、地上部鮮質量、根質量、株高和根長均最高，分別為3.12 m m、1.35 g、0.39 g、18.85 c m和9.33 cm，其中根質量與5%氨基寡糠素800倍液處理并列；且黃瓜幼苗生長茁壯、長勢良好、葉片顏色深綠，無病害發(fā)生，僅有零星蚜蟲。

此次試驗結果與王胤等[20]在2021年應用植物免疫誘抗劑在黃瓜生育期開展的試驗結果相似，進而驗證了氨基寡糖素對黃瓜生長具有一定的促進效果，黃瓜成株期株高和莖粗、地上部鮮質量和干質量、單瓜質量、產(chǎn)量均有所增加的結論。

目前氨基寡糖素在農(nóng)業(yè)領域研究多集中在作物生育期抗病或促生效果，施藥時期多為作物定植后，而在長期試驗中發(fā)現(xiàn)作物生育中后期，植株高大，枝葉繁茂，此時施藥將增加用藥量、用水量及用工成本，同時耗費大量施藥時間；因此，此次試驗將施藥時間提前，重點明確氨基寡糖素對打破種子休眠和培育無病害壯苗的效果，同時節(jié)省人工成本。此外，調研中發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)園區(qū)多在育苗中后期施用2～3次化學藥劑來防治苗期病害，而本試驗在苗期施用植物免疫誘抗劑，有效減少了化學藥劑用量，且誘導幼苗產(chǎn)生抗病性，降低了苗期病害的發(fā)生，同時達到了壯苗、減少施藥成本的效果。

種子是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎，種苗期病蟲害等植保問題是影響種業(yè)發(fā)展的重要因素，應從源頭控制病蟲害的發(fā)生[21]，此次試驗針對黃瓜種子和苗期開展植物免疫誘技術研究，也為解決果類蔬菜生長中后期植株高大、茂盛而導致施藥費時、費工的技術難題提供了參考，下一步應開展植物免疫誘抗劑與高效施藥技術、病蟲害專業(yè)化防治等相結合的研究。北京地區(qū)多為設施日光溫室栽培，設施內有土墻、棉被等保溫措施，不利于在自然條件下開展作物抗病、抗逆試驗研究，下一步還可圍繞采用人工接菌、創(chuàng)造低溫凍害條件[22]，系統(tǒng)性地開展植物免疫誘抗技術對作物抗病、抗逆試驗研究，并逐步明確植物免疫誘抗劑在作物育種期打破種子休眠，育苗期促進幼苗生長和降低苗期病害的發(fā)生，生育期誘導開花、抗病、促生和增產(chǎn)的全程作用效果。

試驗也存在不足之處，如設置不同濃度處理組較少、重復處理設置較少、單次重復選擇黃瓜種子數(shù)量較少、調查人員存在判斷萌發(fā)標準不統(tǒng)一等，可能導致試驗沒有顯著性差異。下一步應增加供試藥劑濃度梯度，設置6個以上濃度，并拉大不同濃度梯度，增加處理內重復次數(shù)和黃瓜種子數(shù)量，如至少達到4次重復，每次重復黃瓜種子100粒，明確專人負責單一濃度試驗調查繼續(xù)開展深入研究。