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殼寡糖對(duì)白首烏的誘抗促生作用研究

2024-12-31 00:00:00吳承東沈明晨閆凱旋陳鐳朱麗張明
中國(guó)種業(yè) 2024年8期
關(guān)鍵詞:產(chǎn)量

摘要:為明確殼寡糖對(duì)白首烏的誘抗促生效果,以白首烏品種鹽烏1406為試驗(yàn)材料,采用大田實(shí)生種苗種植,設(shè)置不同殼寡糖濃度和處理方式,通過(guò)測(cè)定白首烏主要生育期、主莖粗及葉片性狀、抗病性、塊根大小和產(chǎn)量等指標(biāo),比較不同殼寡糖處理濃度和處理方式對(duì)白首烏塊根生物量積累及抗病性的影響。結(jié)果表明,葉面噴施殼寡糖更有利于白首烏幼苗萌發(fā)和葉片生長(zhǎng),且對(duì)褐斑病以及中華蘿藦肖葉甲和紅脊長(zhǎng)蝽蟲(chóng)害防治效果更好;塊根浸泡殼寡糖對(duì)白首烏根部的影響更為明顯,能有效提高白首烏塊根產(chǎn)量;殼寡糖不同處理方式均對(duì)白首烏主莖生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用,但高濃度殼寡糖一定程度上會(huì)抑制白首烏的生長(zhǎng)發(fā)育。以上研究結(jié)果可為殼寡糖在生產(chǎn)上的應(yīng)用及白首烏產(chǎn)量的進(jìn)一步提高奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞:白首烏;殼寡糖;主莖生長(zhǎng);抗病性;產(chǎn)量

Study on the Effect of Chitosan Oligosaccharide on Growth and Disease Resistance of Cynanchum bungei Decne.

WU Chengdong,SHEN Mingchen,YAN Kaixuan,CHEN Lei,Zhu Li,ZHANG Ming

(Xinyang Experimental Station,Jiangsu Coastal Area Institute of Agricultural Sciences,Yancheng 224331,Jiangsu)

白首烏(Cynanchum bungei Decne.)為合瓣花亞綱、馬利筋亞科蘿藦科、鵝絨藤屬植物,味甘、苦,性微溫,是我國(guó)傳統(tǒng)保健中藥材之一[1]。白首烏含有C21甾苷及多糖類等有效成分,其營(yíng)養(yǎng)保健作用可以與人參、西洋參相媲美,具有安神補(bǔ)血、滋補(bǔ)肝腎、健脾益氣、烏須黑發(fā)、強(qiáng)筋骨、抗衰老等功效。江蘇濱海縣是白首烏的主產(chǎn)地,是我國(guó)著名的“首烏之鄉(xiāng)”,總產(chǎn)量占全國(guó)95%以上,當(dāng)?shù)剞r(nóng)民種植白首烏歷史悠久,以農(nóng)戶個(gè)體種植為主。隨著白首烏栽培面積的擴(kuò)大,生產(chǎn)中出現(xiàn)的田間管理粗放、規(guī)范化種植程度不高、環(huán)境污染、效益低等諸多問(wèn)題亟需解決。為實(shí)現(xiàn)白首烏增產(chǎn)增收,除了積極開(kāi)展白首烏新品種選育外,通過(guò)高效優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)提高白首烏的產(chǎn)量和品質(zhì)也是一種有效途徑。

殼寡糖(COS,Chitosan oligosaccharide),又稱寡聚氨基葡萄糖,是自然界唯一大量存在的天然殼聚糖降解后形成的低聚糖,其分子量低、水溶性高,安全、無(wú)毒、環(huán)保,且生物活性良好,被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)療、工業(yè)和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域,是最具前途的生物活性功能寡糖之一。殼寡糖可有效促進(jìn)種子萌發(fā)生長(zhǎng)[2]、提高作物產(chǎn)量[3]、改善果實(shí)品質(zhì)[4]、調(diào)節(jié)植物免疫功能及誘導(dǎo)植物抗逆性的增強(qiáng)[5]。秦燕霞[6]通過(guò)研究不同殼寡糖濃度對(duì)大麥的發(fā)芽率及麥芽性能的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)濃度為100mg/L的殼寡糖溶液浸種大麥種子能讓大麥發(fā)芽率提高12.82%,麥芽中α-氨基氮、α-淀粉酶和β-淀粉酶的含量也得到有效提高。趙肖瓊等[7]發(fā)現(xiàn)適宜濃度的殼寡糖浸種和葉面噴施處理均可提升小麥對(duì)20%PEG干旱脅迫的適應(yīng)性,通過(guò)降低小麥體內(nèi)的丙二醛和超氧陰離子含量,緩解干旱脅迫對(duì)小麥種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的抑制效應(yīng)。

目前殼寡糖作為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,在促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育、提高產(chǎn)量品質(zhì)以及增強(qiáng)植株抗逆性等方面已有大量研究,但關(guān)于殼寡糖處理對(duì)白首烏生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量以及抗逆性的影響尚未有報(bào)道。因此,本研究以殼寡糖為原料,鹽烏1406白首烏塊根為試驗(yàn)材料,設(shè)置不同殼寡糖濃度和處理方式,探索殼寡糖對(duì)白首烏主要生育期、萌芽性、莖葉生長(zhǎng)、抗病性以及塊根產(chǎn)量等方面的影響,為殼寡糖在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 白首烏品種為鹽烏1406;植物誘抗劑為殼寡糖(榮耀-COS90),購(gòu)自中科榮耀(蘇州)生物科技有限公司。試驗(yàn)地設(shè)在江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所新洋試驗(yàn)站白首烏示范基地,土壤為沙壤土,肥力均勻,有機(jī)質(zhì)含量20.55g/kg,速效氮含量127.31mg/kg,速效磷含量21.80mg/kg,速效鉀含量139.40mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 將殼寡糖設(shè)置3個(gè)濃度梯度,分別為50mg/L、100mg/L、150mg/L,以清水作為空白對(duì)照(CK)。試驗(yàn)共設(shè)8個(gè)處理,每個(gè)處理組重復(fù)3次,共24個(gè)小區(qū),每個(gè)小區(qū)2行,每行80株,株行距為50cm×90cm,小區(qū)面積30m2。其中KQ試驗(yàn)組(KQ0、KQ50、KQ100、KQ150)將白首烏塊根浸泡于殼寡糖溶液進(jìn)行處理;KY試驗(yàn)組(KY0、KY50、KY100、KY150)在白首烏齊苗后,將所配溶液噴施于白首烏葉片上(以噴到葉面開(kāi)始滴水為宜),每隔10d噴藥1次。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法 對(duì)白首烏的生育期進(jìn)行記載,并計(jì)算出苗率。白首烏基本性狀測(cè)定參照

NY/T 2591—2014《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測(cè)試指南 何首烏》,性狀主要有主莖粗、主莖花青苷顯色強(qiáng)度、葉著生密度、幼葉背面花青苷顯色強(qiáng)度、葉片形狀、葉片顏色、葉片基部形狀、葉片頂部形狀、葉脈明顯程度、葉脈花青苷顯色強(qiáng)度、葉長(zhǎng)、葉寬、葉片長(zhǎng)寬比、葉柄長(zhǎng)度、葉片基部凹陷深度、葉片基部凹陷寬度。收獲塊根后對(duì)其形狀、皮色、肉色、大根數(shù)、中根數(shù)、小根數(shù)、塊根整齊度進(jìn)行考查,全小區(qū)測(cè)產(chǎn)后計(jì)算折合每667m2產(chǎn)量。

白首烏病害測(cè)定為褐斑病,蟲(chóng)害測(cè)定包括中華蘿藦肖葉甲和紅脊長(zhǎng)蝽危害。病害分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參照方樹(shù)民等[8]的方法,0級(jí):葉片無(wú)病害癥狀;1級(jí):葉片上有個(gè)別病斑;2級(jí):葉片病斑面積小于1/3;3級(jí):葉片病斑面積為1/3~1/2;4級(jí):葉片病斑面積大于1/2;5級(jí):整株基本枯死。中華蘿藦肖葉甲蟲(chóng)害分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參照郭樹(shù)慶等[9]的方法,0級(jí):塊根表面光滑,無(wú)蟲(chóng)咬;1級(jí):塊根表面較光滑,蟲(chóng)咬孔只有1~2個(gè),且蟲(chóng)咬深度淺,不影響塊根商品率;2級(jí):塊根表面可見(jiàn)明顯蟲(chóng)咬痕跡,蟲(chóng)咬孔3~5個(gè),或者蟲(chóng)咬深度中等,影響塊根商品率;3級(jí):塊根表面明顯殘缺,蟲(chóng)咬孔在5個(gè)以上,或者蟲(chóng)咬深度深,嚴(yán)重影響塊根的商品率,基本無(wú)法銷售。紅脊長(zhǎng)蝽蟲(chóng)害分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參考杜春蓮等[10]的方法,0級(jí):植株上無(wú)蟲(chóng);1級(jí):植株上有蟲(chóng)1~2只;2級(jí):植株上有蟲(chóng)3~5只;3級(jí):植株上有蟲(chóng)5~10只;4級(jí):植株上有蟲(chóng)10只以上。病情指數(shù)計(jì)算公式如下。

相對(duì)防效計(jì)算公式為:相對(duì)防效(%)=(對(duì)照組病情指數(shù)-處理組病情指數(shù))/對(duì)照組病情指數(shù)×100

1.4 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)整理和做圖采用軟件IBM SPSS Statistics 26和Excel 2007。

2 結(jié)果與分析

2.1 殼寡糖溶液對(duì)白首烏主要生育期的影響 由表1可以看出,當(dāng)COS濃度為50mg/L和100mg/L時(shí),COS溶液處理組的白首烏幼苗出苗期和齊苗期較對(duì)照組均提前,分杈期、現(xiàn)蕾期、開(kāi)花期無(wú)明顯差異。處理組KQ50和KQ100的白首烏幼苗出苗率分別為90.67%和90.05%,較對(duì)照組KQ0分別提高5.05、4.43個(gè)百分點(diǎn),而處理組KQ150出苗率較對(duì)照組KQ0降低1.63個(gè)百分點(diǎn),說(shuō)明高濃度COS溶液(150mg/L)浸泡塊根不利于白首烏出苗。與對(duì)照組KY0相比,處理組白首烏幼苗出苗率均出現(xiàn)不同程度的提高,其中處理組KY50的白首烏幼苗出苗率較對(duì)照組KY0顯著增加9.59個(gè)百分點(diǎn),處理組KY100、KY150較對(duì)照組KY0分別增加1.55、0.83個(gè)百分點(diǎn)。以上結(jié)果表明,葉面噴施COS溶液對(duì)白首烏幼苗的促進(jìn)萌發(fā)作用更明顯。

2.2 殼寡糖溶液對(duì)白首烏外觀性狀的影響 由表2可知,COS溶液不同處理濃度均能增加白首烏植株的主莖粗,效果顯著。處理組KQ50和KQ100的主莖花青苷顯色強(qiáng)度表現(xiàn)為強(qiáng),處理組KY50表現(xiàn)為弱,其余處理均為中,說(shuō)明COS溶液有對(duì)主莖花青苷顯色強(qiáng)度產(chǎn)生影響的可能。觀察白首烏主莖葉著生密度發(fā)現(xiàn),除處理組KY50表現(xiàn)與對(duì)照一致外,其余COS處理均能使白首烏葉片著生更加密集。各處理幼葉背面花青苷顯色強(qiáng)度均為無(wú),葉片形狀均為中等心形,顏色黃綠,基部心形,頂部窄長(zhǎng)尖,葉脈明顯程度強(qiáng)。以上結(jié)果表明,COS溶液處理能有效促進(jìn)白首烏主莖的生長(zhǎng)發(fā)育。

由表3可知,與對(duì)照組KQ0相比,處理組KQ150的葉長(zhǎng)、葉寬、葉柄長(zhǎng)度、葉片基部凹陷深度均降低,說(shuō)明高濃度COS溶液(150mg/L)浸泡塊根處理對(duì)白首烏葉片的生長(zhǎng)具有一定的抑制作用。葉面噴施COS溶液試驗(yàn)中,處理組KY50和KY100的白首烏葉長(zhǎng)分別為13.10cm、13.05cm,較對(duì)照組KY0分別增加15.42%、14.98%,較處理組KY150顯著增加35.75%、35.23%;除葉長(zhǎng)外,葉寬、葉柄長(zhǎng)度、葉片基部凹陷深度、葉片基部凹陷寬度均較對(duì)照組KY0有所增加;處理組KY150葉片基部凹陷深度和寬度較處理組KY50、KY100顯著降低,說(shuō)明葉面噴施COS溶液對(duì)白首烏葉片生長(zhǎng)發(fā)育的影響較大。因此,適宜濃度的COS處理對(duì)白首烏葉片的生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用,但高濃度COS溶液(150mg/L)會(huì)抑制白首烏葉片的生長(zhǎng),并且葉面噴施COS溶液對(duì)葉片生長(zhǎng)的促進(jìn)作用更好。

2.3 殼寡糖溶液對(duì)白首烏病蟲(chóng)害發(fā)生的影響 白首烏的主要病害是褐斑病,目前生產(chǎn)上采用預(yù)防為主、藥物為輔的防治方法。由表4可知,與COS溶液浸泡白首烏塊根處理相比,使用葉面噴施COS溶液處理能夠更有效地防治褐斑病的發(fā)生。處理KY100的褐斑病相對(duì)防效最高,可達(dá)41.18%;處理KY150的褐斑病病情指數(shù)增加,一方面可能是由于COS濃度過(guò)高,不利于褐斑病的防治,另一方面可能是試驗(yàn)小區(qū)地勢(shì)較低洼,雨水積累較多,更易導(dǎo)致病害發(fā)生。

白首烏蟲(chóng)害以中華蘿藦肖葉甲和紅脊長(zhǎng)蝽危害最大,在白首烏整個(gè)生育期都要防治。從表4可以看出,無(wú)論是COS溶液浸泡塊根試驗(yàn)組,還是葉面噴施試驗(yàn)組,對(duì)中華蘿藦肖葉甲以及紅脊長(zhǎng)蝽蟲(chóng)害發(fā)生均表現(xiàn)出良好的防治效果,葉面噴施表現(xiàn)更好。COS溶液濃度為50mg/L和100mg/L時(shí),浸泡處理對(duì)中華蘿摩肖葉甲的相對(duì)防效均在71.43%,葉面噴施均在80.00%;浸泡處理對(duì)紅脊長(zhǎng)蝽的相對(duì)防效均在50.00%,葉面噴施均在100%。COS溶液濃度為150mg/L時(shí),2種處理方式對(duì)中華蘿摩肖葉甲的相對(duì)防效均不如低濃度處理,且對(duì)紅脊長(zhǎng)蝽的相對(duì)防效均為0,防效較差。因此,較低濃度的COS溶液可以有效防治白首烏褐斑病及中華蘿藦肖葉甲和紅脊長(zhǎng)蝽危害。

2.4 殼寡糖溶液對(duì)白首烏根部的影響 由表5可知,不同COS溶液處理對(duì)白首烏塊根形狀、皮色、肉色以及整齊度基本無(wú)影響,但對(duì)塊根大小的影響較明顯。白首烏大根數(shù)占比隨著COS濃度的增加呈先上升后下降的趨勢(shì),其中浸泡塊根處理組KQ50、KQ100較對(duì)照KQ0顯著增加14.20、22.03個(gè)百分點(diǎn),小根數(shù)顯著降低25.80、33.93個(gè)百分點(diǎn)。與葉面噴施COS處理相比,COS浸泡塊根對(duì)白首烏根部的影響更為明顯,且高濃度COS溶液(150mg/L)會(huì)抑制白首烏塊根的生長(zhǎng)。

2.5 殼寡糖溶液對(duì)白首烏產(chǎn)量的影響 由表6可知,對(duì)照組KQ0折合每667m2產(chǎn)量均低于其他3個(gè)處理,其中產(chǎn)量最高的為處理組KQ100,可達(dá)988.01kg,比對(duì)照提高了37.32%;其次為處理組KQ50,產(chǎn)量為905.00kg,增幅為25.78%;處理組KQ150產(chǎn)量較對(duì)照增幅為12.07%。葉面噴施COS溶液處理組KY50、KY100折合每667m2產(chǎn)量較對(duì)照組KY0分別增加了63.95kg、85.12kg,增幅分別為7.95%、10.58%;處理組KY150產(chǎn)量較對(duì)照組KY0降低8.64%,產(chǎn)量下降可能是因?yàn)樵囼?yàn)小區(qū)相對(duì)低洼。以上結(jié)果表明,COS溶液浸泡塊根處理較葉面噴施處理更能有效提高白首烏塊根產(chǎn)量。

3 討論與結(jié)論

白首烏生產(chǎn)中常用化學(xué)農(nóng)藥、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和生物菌劑等提高白首烏塊根萌發(fā)率、促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)、增強(qiáng)植株抗逆性,但化學(xué)農(nóng)藥的不合理使用易造成環(huán)境污染、農(nóng)藥殘留等問(wèn)題,生物菌劑也存在效果不穩(wěn)定、不宜推廣等局限性。殼寡糖無(wú)害、無(wú)毒且資源豐富,符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中綠色健康的發(fā)展理念,因此得到越來(lái)越多研究人員的關(guān)注。

殼寡糖作為一種新型的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,處理種子的適宜濃度因作物種類不同而有所差異。顧麗嬙[11]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)殼寡糖濃度為150mg/L時(shí)對(duì)番茄種子萌發(fā)促進(jìn)效果最佳,能顯著提高番茄種子的發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽率和活力指數(shù)。袁建平等[2]研究表明,0.1mg/L殼寡糖可明顯促進(jìn)小麥種子胚芽、胚根生長(zhǎng)。曾糧斌等[12]研究發(fā)現(xiàn),適宜濃度的殼寡糖能明顯提高亞麻種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、幼苗活力指數(shù)等,但不同亞麻品種對(duì)殼寡糖的耐受濃度不一致。本研究結(jié)果表明,不同殼寡糖濃度處理對(duì)白首烏塊根的早期萌發(fā)、出苗率、主莖花青苷顯色強(qiáng)度、葉著生密度、莖粗、葉片性狀等均有一定的影響,當(dāng)溶液濃度為50mg/L和100mg/L時(shí),白首烏植株主莖粗較對(duì)照組顯著增加,且出苗期、齊苗期均較對(duì)照組提前,濃度為150mg/L的殼寡糖溶液對(duì)白首烏的葉片相關(guān)性狀無(wú)顯著影響,甚至呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,這與前人研究一致[13]。

殼寡糖是一類重要激發(fā)因子,能誘導(dǎo)細(xì)胞活性氧增加,引發(fā)信號(hào)物質(zhì)H2O2和NO產(chǎn)生,激發(fā)相關(guān)抗性基因表達(dá),從而增強(qiáng)果實(shí)的抗病性[14]。趙小灣等[15]研究干旱脅迫下殼寡糖對(duì)番茄幼苗的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)殼寡糖能夠顯著緩解因干旱造成的番茄幼苗莖粗、株高以及SPAD值下降,增加番茄幼苗葉片的過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化氫酶、超氧化物歧化酶3種保護(hù)酶活性以及可溶性蛋白、脯氨酸等滲透物質(zhì)的含量,同時(shí)可抑制丙二醛含量的升高,在濃度為100mg/L時(shí)效果最好。趙肖瓊等[16]發(fā)現(xiàn),小麥體內(nèi)細(xì)胞識(shí)別非質(zhì)體信號(hào)物質(zhì)殼寡糖后,能誘導(dǎo)相關(guān)抗氧化酶活性增強(qiáng)和抗性基因表達(dá),緩解非生物逆境條件下植株體內(nèi)活性氧的過(guò)量積累,從而增強(qiáng)植株的抗逆能力。本研究發(fā)現(xiàn),殼寡糖溶液處理對(duì)白首烏的褐斑病以及中華蘿藦肖葉甲和紅脊長(zhǎng)蝽蟲(chóng)害具有良好的防治作用,說(shuō)明殼寡糖處理能激活白首烏先天性免疫系統(tǒng),啟動(dòng)一系列免疫防御反應(yīng),有效誘導(dǎo)白首烏抗病蟲(chóng)害能力的增強(qiáng),但其具體影響機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

目前研究證實(shí),施用殼寡糖溶液能有效促進(jìn)植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力,提高番茄[17]、大豆[3]、花生[4]等作物的產(chǎn)量及品質(zhì)[18]。本研究表明,適宜濃度的殼寡糖溶液浸泡處理塊根能使白首烏產(chǎn)量顯著增加,高濃度殼寡糖處理在一定程度上會(huì)抑制白首烏塊根的生長(zhǎng),并且浸泡處理較葉面噴施處理更能有效提高白首烏塊根產(chǎn)量。

綜上所述,殼寡糖對(duì)白首烏出苗率、主莖生長(zhǎng)、抗病性和塊根產(chǎn)量等方面均有不同程度的促進(jìn)效果,可增強(qiáng)白首烏植株生殖生長(zhǎng)的能力,減少多年生白首烏生長(zhǎng)期病害的發(fā)生,達(dá)到壯苗、增產(chǎn)的目的。另外,殼寡糖可能主要通過(guò)調(diào)節(jié)白首烏莖粗,提高其葉片著生密度,從而增加葉片數(shù)量,增強(qiáng)光合作用,進(jìn)一步影響白首烏地下部營(yíng)養(yǎng)積累,其具體調(diào)控機(jī)制有待進(jìn)一步研究。本試驗(yàn)有利于白首烏適生栽培、農(nóng)藥殘留和重金屬含量控制、無(wú)公害栽培等綠色防控關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)一步研究和示范推廣,為殼寡糖在農(nóng)業(yè)綠色健康發(fā)展領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

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(收稿日期:2024-06-03)

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