5種化學殺菌劑對作物防病保健作用的生理機制

于曉麗，王培松，欒炳輝，王英姿

(山東省煙臺市農業科學研究院，山東煙臺265500)

作物病害是危害農業生產、國民經濟發展和人民生活水平的自然災害之一，是作物穩產、高產、優質的關鍵影響因素，同時限制了作物栽培和農產品儲藏運輸［1］。病害可減少作物有效光合作用面積和抑制光合產物的轉運，還會使光合作用產物用于病原菌代謝和繁殖、作物防御反應和損傷組織的呼吸作用，從而直接降低了農產品的產量和品質［2－4］。因此，農民不得不噴施防病農用化學品(殺菌劑)防控病害的發生和發展，以避免或減輕病原菌對作物生理功能的干擾作用。吡唑醚菌酯和嘧菌酯是甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑，能夠通過阻止細胞色素bc1復合物Qo位點的電子傳遞干擾呼吸［5］，大量田間應用試驗發現，吡唑醚菌酯的使用能夠增加作物產量［6］;氟環唑和戊唑醇是內吸性三唑類殺菌劑，能夠抑制病菌麥角甾醇的合成，阻礙病菌細胞壁的形成，有效抑制植物病原真菌的生長［7－8］。

筆者在田間試驗過程中發現，5種化學殺菌劑17.2%吡唑醚菌酯·氟環唑懸乳劑(SE)、25%吡唑醚菌酯乳油(EC)、12.5%氟環唑懸浮劑(SC)、250 g/L嘧菌酯SC和430 g/L戊唑醇SC對小麥白粉病、葉銹病、玉米大斑病、花生褐斑病等病害的防效達85%以上，并會使小麥、玉米和花生等作物增產10%以上［9－10］。本研究通過對植物的葉綠素和細胞分裂素含量進行測定，分析供試化學殺菌劑對植物生長發育的影響;通過測定抗病相關信號分子如過氧化氫酶、水楊酸、一氧化氮的含量等生理指標，判斷供試藥劑對作物防病的作用機制。

1 材料與方法

1.1 材料

17.2 %吡唑醚菌酯·氟環唑懸乳劑(SE，商品名歐帕，巴斯夫歐洲公司)、25%吡唑醚菌酯乳油(EC，商品名凱潤，巴斯夫歐洲公司)、12.5%氟環唑懸浮劑(SC，商品名歐博，巴斯夫歐洲公司)、250 g/L嘧菌酯懸浮劑［SC，商品名阿米西達，先正達(蘇州)作物保護有限公司)］、430 g/L戊唑醇懸浮劑［SC，商品名好力克，拜耳作物科學(中國)有限公司)］。施藥器械采用MATABI SuperGreen 16型背負式噴霧器，噴孔直徑為 0.8 mm，工作壓強為 2.0 Pa。

1.2 田間試驗設計

2015年，通過田間試驗研究化學藥劑對小麥、玉米和花生等作物防病保健的生理機制。小麥試驗在山東省煙臺農業科學院試驗農場進行，品種為煙農999，于4月下旬抽穗期施藥1次;玉米試驗在山東省煙臺市福山區東陌堂試驗田進行，品種為農大108，于玉米8～10葉期用藥1次;花生試驗在山東省煙臺市福山區東陌堂試驗田進行，品種為魯花5號，于花生開花扎針期首次施藥，隔20 d左右施藥1次，共施藥2次。在3種作物上施藥劑量分別為17.2%吡唑醚菌酯·氟環唑SE 900 mL/hm2、25%吡唑醚菌酯 EC 600 mL/hm2、250 g/L 嘧菌酯 SC 720 mL/hm2、12.5% 氟環唑 SC 810 mL/hm2、430 g/L戊唑醇 SC 232.5 mL/hm2。

1.3 生理指標測定方法

1.3.1 葉綠素及細胞分裂素含量的測定 在對小麥、玉米和花生噴施5種化學藥劑30 d后，使用便攜式SPAD502葉綠素測定儀測定小麥、玉米和花生葉片的葉綠素含量。小麥取頂3葉，玉米取從上往下數第4張葉，花生取第3張葉進行測定，每個處理取20張葉片，計算平均值。植物細胞分裂素的測定采用南京森貝伽生物科技有限公司產品植物細胞分裂素ELISA(酶聯免疫吸附測定)試劑盒(SBJ－P220)，葉片的選擇與葉綠素測定相同，每個處理4次重復。

1.3.2 植物抗病途徑相關因子的測定 植物過氧化氫酶活性的測定采用紫外分光光度法［11］;植物水楊酸含量、一氧化氮含量的測定分別采用上海晶抗生物工程有限公司植物水楊酸ELISA試劑盒(貨號JKSJ—3957)和碧云天生物科技有限公司的總一氧化氮檢測試劑盒(貨號S0023)。以上試驗均在首次施藥后24 h進行。

1.4 數據分析

采用Excel軟件進行數據處理，采用DPS 7.05軟件進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 化學殺菌劑對植物葉綠素含量的影響

如圖1所示，與對照相比，供試5種化學殺菌劑17.2%吡唑醚菌酯·氟環唑SE、25%吡唑醚菌酯EC、250 g/L嘧菌酯SC、12.5%氟環唑SC和430 g/L戊唑醇SC均對小麥、玉米和花生葉片葉綠素含量有顯著增加作用，小麥葉綠素含量分別增加了 4.98%、6.47%、4.31%、6.15% 和 3.15%，玉米葉綠素含量分別增加了 10.72%、11.76%、8.17%、4.85% 和6.89%，花生葉綠素含量分別增加了 15.44%、17.50%、19.13%、10.39%和 19.46%。

2.2 化學殺菌劑對細胞分裂素含量的影響

由圖2可知，與清水對照相比，5種殺菌劑處理后小麥葉片細胞分裂素含量無顯著性變化;250 g/L嘧菌酯SC處理后玉米葉片細胞分裂素含量顯著降低，12.5%氟環唑SC處理后玉米葉片細胞分裂素含量顯著增加;430 g/L戊唑醇SC處理后花生葉片細胞分裂素含量顯著降低。

2.3 化學殺菌劑對植物過氧化氫酶活性的影響

對植物葉片過氧化氫酶活性的測定結果如圖3所示，用供試5種化學殺菌劑17.2%吡唑醚菌酯·氟環唑SE、25%吡唑醚菌酯 EC、250 g/L嘧菌酯 SC、12.5%氟環唑 SC和430 g/L戊唑醇SC噴施小麥、花生和玉米3種作物后，對其過氧化氫酶活性有不同程度的影響:用5種殺菌劑處理小麥后其過氧化氫酶活性均顯著增加，分別增加33.28%、57.10%、56.40%、19.86%、103.80%;用 5 種殺菌劑處理玉米后其過氧化氫酶活性均顯著增加，分別增加32.41%、58.66%、37.00%、69.33% 和 75.02%;用 17.2% 吡唑醚菌酯·氟環唑SE、25%吡唑醚菌酯EC、250 g/L嘧菌酯SC和430 g/L戊唑醇SC 4種殺菌劑處理花生后其過氧化氫酶活性顯著增加，分別增加 99.25%、31.48%、37.41%和 25.64%。

2.4 對植物水楊酸含量的影響

對植物葉片水楊酸含量的測定結果如圖4所示，用供試5種化學藥劑噴施小麥、花生、玉米3種作物后，藥劑25%吡唑醚菌酯EC、250 g/L嘧菌酯SC和12.5%氟環唑SC對3種作物的水楊酸含量均有不同程度的提升作用，其余2種藥劑作用不大。用25%吡唑醚菌酯EC處理后，小麥、玉米和花生的水楊酸含量分別增加 32.00%、32.12% 和 39.77%;用250 g/L嘧菌酯 SC處理后水楊酸含量分別增加38.03%、13.28%和30.12%;用12.5%氟環唑SC處理后水楊酸含量分別增加 22.89%、22.02%和 35.53%。

2.5 對植物一氧化氮含量的影響

對植物一氧化氮含量的測定結果如圖5所示。與清水對照相比，用25%吡唑醚菌酯EC和12.5%氟環唑SC處理后小麥葉片中一氧化氮含量顯著增加;用5種化學殺菌劑處理后玉米葉片中一氧化氮含量無明顯變化;用17.2%吡唑醚菌酯·氟環唑SE和12.5%氟環唑SC處理后花生葉片中一氧化氮含量顯著降低，用25%吡唑醚菌酯EC、250 g/L嘧菌酯SC處理后顯著升高。

3 結論與討論

植物利用光合作用吸收和利用光能，固定大氣中的二氧化碳，分解水并釋放氧氣，為自身提供物質和能量，因此提高光合作用效率被認為是進一步提高糧食產量的重要途徑［12－13］。葉片是植物進行光合作用的主要器官，通過測定小麥、玉米和花生葉片的葉綠素含量，發現供試5種化學殺菌劑17.2%吡唑醚菌酯·氟環唑SE、25%吡唑醚菌酯EC、250 g/L嘧菌酯SC、12.5%氟環唑SC和430 g/L戊唑醇SC均對試驗作物葉片的葉綠素含量有顯著增加作用，而葉綠素是影響植物光合作用的重要因素之一，因此可以確定這5種化學藥劑可以通過促進作物的光合作用途徑起到增產效果。另外試驗結果顯示，250 g/L嘧菌酯SC、430 g/L戊唑醇SC和12.5%氟環唑SC對作物葉片的細胞分裂素含量有不同程度的影響，也能影響作物產量。

過氧化氫酶是植物防御系統的關鍵酶之一，是植物體內的抗逆信號因子，具有調節細胞凋亡的作用，并且能維持植物細胞內的氧化－還原動態平衡［14］。試驗結果顯示，這5種化學殺菌劑使3種作物體內的過氧化氫酶活性均有不同程度的提高，表明這5種殺菌劑能夠通過提高植物體內過氧化氫酶的含量增強植物的抗逆性，包括對病原菌的抗性作用。水楊酸是一種重要的能激活植物抗病防衛反應的內源信號分子，在植物系統獲得抗性途徑中有非常重要的作用［15－16］。25%吡唑醚菌酯EC、250 g/L嘧菌酯 SC、12.5%氟環唑 SC對小麥、玉米和花生這3種作物的水楊酸含量有一定的增加作用，其余2種藥劑作用不大。表明這3種化學藥劑可能通過水楊酸途徑使植物獲得系統抗性從而增加植物的抗性。25%吡唑醚菌酯EC、12.5%氟環唑SC和250 g/L嘧菌酯SC處理后能夠不同程度地影響作物葉片中一氧化氮含量，表明這3種殺菌劑能通過影響和改變植物體內一氧化氮含量途徑來改變植物的抗逆性。