5%氨基寡糖素對黃瓜種子萌發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.北京農學院生物與資源環境學院，北京 102206）

黃瓜（Cucumis sativusL.），屬葫蘆科（Cucurbitaceae）黃瓜屬（Cucumis），是我國設施生產中的主要蔬菜類經濟作物之一[1]，占我國蔬菜總栽培面積的10%左右[2]，居世界首位。隨著北京市種植業轉型升級及黃瓜產業的發展，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，進而提高黃瓜產量[3]。

氨基寡糖素大多是以海洋生物殼聚糖為原材料，經多元化發展催化水解反應后合成的新型環保植物免疫殺菌劑，被植物吸收后，能增強細胞壁對病原菌的抵抗能力[4]，與傳統的植保產品不同的是，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獲得系統性抗性，因此具有增強抗逆性、抗病性，提高產量的功效[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業的可持續發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業領域的應用效果。例如，韓國旭成化學公司開發的Chitosan，其活性成分是從蝦和蟹的殼中提取的殼聚糖，可用于處理農作物種子，具有預防病害和提高產量的效果，且對環境無害；中國大連化學物理研究所在以低聚糖為基礎的農業生產上也取得了重大研究成果，經過長期的試驗，研究人員還開發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，開展黃瓜種子萌發和苗期誘抗促生的試驗，明確最適于黃瓜種子發芽和育苗的最適濃度，以期為下一步系統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26號（中國農業科學院蔬菜花卉研究所）。

供試藥劑：5%氨基寡糖素（海南正業中農高科股份有限公司）。

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層濾紙的培養皿中，再將培養皿放入培養箱進行種子萌發，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次萌發檢測，胚根長至1～2 mm即可定為已萌發，直到每皿內種子全部萌發或連續10 d不再有發芽種子出現，至此萌發試驗結束[18]。按公式計算種子的發芽率、發芽勢和發芽指數等萌發指標，萌發率＝發芽末期全部正常種苗數/供試種子總數×100%；發芽勢＝發芽高峰期發芽的種子數/供試種子總數×100%；發芽指數＝Σ（Gt/Dt），其中Gt為在第t天發芽的種子數，Dt為相應的發芽天數。

1.2.2 5%氨基寡糖素對黃瓜幼苗誘抗促生的效果

在北京市昌平區銀黃農業園育苗棚室內，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。種子發芽后，每日觀察苗期病害發生情況，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 數據處理

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 17.0進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 5%氨基寡糖素對黃瓜種子萌發的影響

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具有較好的促進效果，可在一定程度上提高種子發芽率、發芽勢和發芽指數。5%氨基寡糖素800倍液處理組黃瓜種子萌發旺盛，活力強，發芽率和發芽勢均最高，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倍液處理組發芽指數最高，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個處理間發芽率、發芽勢和發芽指數均不存在顯著性差異。

表1 5%氨基寡糖素對黃瓜種子萌發的影響

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，黃瓜幼苗未發生病害，僅有零星蚜蟲發生；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旺盛，活力強，發芽率和發芽勢均最高，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、產量均有所增加的結論。

目前氨基寡糖素在農業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，而在長期試驗中發現作物生育中后期，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，同時節省人工成本。此外，調研中發現生產園區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，且誘導幼苗產生抗病性，降低了苗期病害的發生，同時達到了壯苗、減少施藥成本的效果。

種子是農業生產的基礎，種苗期病蟲害等植保問題是影響種業發展的重要因素，應從源頭控制病蟲害的發生[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、病蟲害專業化防治等相結合的研究。北京地區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、創造低溫凍害條件[22]，系統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生，生育期誘導開花、抗病、促生和增產的全程作用效果。

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量較少、調查人員存在判斷萌發標準不統一等，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和黃瓜種子數量，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開展深入研究。