紅蓼揮發(fā)油殺菌劑對(duì)馬鈴薯環(huán)腐病的防治效果

高以宸，蔡 瑾，王夢(mèng)亮，史曉晶

（1.山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西太原030006；2.山西大學(xué)應(yīng)用化學(xué)研究所，山西太原030006；3.忻州師范學(xué)院生物系，山西忻州034000）

馬鈴薯環(huán)腐病菌為細(xì)菌性植物病原菌，可感染馬鈴薯的種薯，且在潛伏期癥狀肉眼無(wú)法診察。若將帶菌的種子進(jìn)行播種后，可造成種薯腐爛不出苗，或出苗后幼苗質(zhì)量差而最終導(dǎo)致萎蔫枯死。該病原菌也可直接通過(guò)傷口侵入到馬鈴薯的幼苗組織中，引起植株發(fā)病，導(dǎo)致植株枯萎、矮小，最終死亡[1-3]。可見(jiàn)，發(fā)芽期及苗期感染馬鈴薯環(huán)腐病菌給馬鈴薯的生產(chǎn)帶來(lái)了極大的損失。

在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，施用化學(xué)農(nóng)藥是防治馬鈴薯環(huán)腐病的慣用方法。但是化學(xué)農(nóng)藥大范圍的使用會(huì)對(duì)土壤、水體、大氣等造成污染，嚴(yán)重地破壞了生態(tài)的平衡[4-5]。植物源殺菌劑作為綠色、環(huán)保的新型農(nóng)藥，具有廣闊的開發(fā)應(yīng)用前景[6]。紅蓼是繁殖力較強(qiáng)的一年生蓼科植物，資源豐富，且紅蓼提取物曾被報(bào)道具有殺蟲活性[7]。然而，目前仍沒(méi)有紅蓼揮發(fā)油抗農(nóng)業(yè)病原菌的有關(guān)報(bào)道。

本試驗(yàn)以紅蓼揮發(fā)油配制植物源殺菌劑對(duì)種子各項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)及幼苗生長(zhǎng)長(zhǎng)勢(shì)進(jìn)行測(cè)定，分析該殺菌劑在種子發(fā)芽期和苗期對(duì)馬鈴薯環(huán)腐病的防治效果，旨在為該殺菌劑在實(shí)際應(yīng)用中消除種子所帶的馬鈴薯環(huán)腐病菌、防治苗期馬鈴薯環(huán)腐病害提供理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試馬鈴薯環(huán)腐病菌（Clavibacter michiganensis subsp.sepedonicus）由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供，制備馬鈴薯環(huán)腐病菌的菌懸液（106cfu/mL）。

紅蓼揮發(fā)油植物源殺菌劑的配制：按質(zhì)量比，2%的紅蓼揮發(fā)油、8%的無(wú)水乙醇、8%的吐溫-20，用水添加至100%配制紅蓼揮發(fā)油植物源殺菌劑，依次稀釋0，40，80，160，320 倍，備用。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 馬鈴薯種子發(fā)芽試驗(yàn) 選取大小適中且芽眼明顯的健康馬鈴薯種薯，于5%的NaClO 溶液中消毒2 min 后，在無(wú)菌條件下洗凈晾干。以下試驗(yàn)各處理組均進(jìn)行3 次重復(fù)，每次重復(fù)均選用20 個(gè)隨機(jī)取樣的馬鈴薯種薯。

預(yù)防效果試驗(yàn)：將馬鈴薯種薯置于配制好的不同濃度的紅蓼揮發(fā)油殺菌劑（稀釋0～320 倍）中浸泡5 min，1 h 后再將其置于馬鈴薯環(huán)腐病菌菌懸液中浸種5 min。對(duì)照組以無(wú)菌水浸泡后進(jìn)行相同處理。

治療效果試驗(yàn)：將馬鈴薯種薯置于菌懸液中浸種5 min，1 h 后再將其置于配制好的殺菌劑（稀釋0～320 倍）中浸泡5 min[8-9]。對(duì)照組經(jīng)菌懸液浸種后再置于無(wú)菌水中進(jìn)行相同處理。

將處理后的馬鈴薯種薯分別在培育瓶?jī)?nèi)進(jìn)行播種育苗后，放于28 ℃的光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行培育。每天添加適量的無(wú)菌水以保持種薯正常生長(zhǎng)。培育14 d 后按公式（1）統(tǒng)計(jì)馬鈴薯種子的發(fā)芽勢(shì)，按公式（2）統(tǒng)計(jì)馬鈴薯種子的發(fā)芽率，并計(jì)算發(fā)芽指數(shù)[10]。

式中，Gt 表示在時(shí)間t 日內(nèi)所統(tǒng)計(jì)的種子發(fā)芽數(shù)，Dt 表示與統(tǒng)計(jì)的發(fā)芽數(shù)相對(duì)應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

1.2.2 馬鈴薯幼苗生長(zhǎng)長(zhǎng)勢(shì)試驗(yàn) 選取大小均一的健康馬鈴薯種薯用5%的NaClO溶液消毒2 min，于無(wú)菌條件下沖洗晾干后播種于無(wú)菌的營(yíng)養(yǎng)土中，于溫度26 ℃、光周期10 h/14 h 條件下培育20 d，備用。以下試驗(yàn)各處理組均進(jìn)行3 次重復(fù)，每次重復(fù)均選用20 個(gè)隨機(jī)取樣的馬鈴薯幼苗。

預(yù)防效果試驗(yàn)：將馬鈴薯幼苗進(jìn)行打頂[11]處理，用噴霧器將不同濃度的殺菌劑（稀釋0～80 倍）分別噴施到馬鈴薯葉面上，至葉片正反面均勻濕潤(rùn)。24 h 后于打頂創(chuàng)傷處接種馬鈴薯環(huán)腐病菌100 μL。對(duì)照組噴施無(wú)菌水后進(jìn)行相同處理。

治療效果試驗(yàn)：將馬鈴薯幼苗進(jìn)行打頂處理，于打頂創(chuàng)傷處接種馬鈴薯環(huán)腐病菌100 μL，24 h 后分別噴施不同濃度的殺菌劑（稀釋0～80 倍）。對(duì)照組于創(chuàng)傷處接菌后再噴施無(wú)菌水[12]。

將處理后的植株觀察21 d（此時(shí)對(duì)照組植株已全部發(fā)?。⑦M(jìn)行以下指標(biāo)的測(cè)定。

1.2.2.1 幼苗生長(zhǎng)指標(biāo) 采用直尺測(cè)量幼苗子葉下端至生長(zhǎng)點(diǎn)的高度為株高。采用游標(biāo)卡尺測(cè)量幼苗子葉下端的直徑為莖粗。稱量馬鈴薯幼苗植株的地上部鮮質(zhì)量和地下部鮮質(zhì)量。將馬鈴薯的幼苗植株放置于105 ℃下殺青10 min 后，再于80 ℃下將其烘干到恒質(zhì)量，稱量馬鈴薯幼苗全株的干質(zhì)量[13-14]。按公式（4）計(jì)算壯苗指數(shù)。

1.2.2.2 植株葉綠素含量 于試管中稱取各處理組的馬鈴薯植株葉片0.1 g，加入丙酮和無(wú)水乙醇（體積比為1∶1）提取液25 mL，置于黑暗處24 h。采用紫外分光光度計(jì)于波長(zhǎng)663，645 nm 處測(cè)葉綠素的吸光值，根據(jù)公式（5）～（7）計(jì)算各葉綠素的含量[15-17]。

式中，A663、A645分別表示波長(zhǎng)663，645 nm 下提取液的吸光度值；V 表示葉綠素提取液的體積（mL）；W 表示提取葉綠素所取的葉片鮮質(zhì)量（g）。

1.2.2.3 幼苗病情指數(shù) 統(tǒng)計(jì)馬鈴薯的發(fā)病率，按公式（8）計(jì)算病情指數(shù)。馬鈴薯環(huán)腐病的病情指數(shù)以葉片所感染的病斑面積占整個(gè)植株葉片面積的百分比進(jìn)行分級(jí)[18]：沒(méi)有癥狀的為0 級(jí)；占5%以下的為1 級(jí)；占6%～10%的為3 級(jí)；占11%～25%的為5 級(jí)；占26%～50%的為7 級(jí)；占50%以上的為9 級(jí)。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

利用SPSS 22.0 軟件對(duì)試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯種子的發(fā)芽指標(biāo)分析

由表1 可知，在種子萌發(fā)的預(yù)防效果試驗(yàn)中，馬鈴薯種子處理組的發(fā)芽勢(shì)在60.00%～78.33%，與對(duì)照組相比提高了1.00～1.61 倍；處理組的發(fā)芽率在75.00%～91.67%，較對(duì)照組提高了0.50～0.83 倍；處理組的發(fā)芽指數(shù)在11.10～14.16，較對(duì)照組提高了0.77～1.26 倍。在治療效果試驗(yàn)中，馬鈴薯種子處理組的發(fā)芽勢(shì)在56.67%～73.33%，與對(duì)照組相比提高了1.43～2.14 倍；處理組的發(fā)芽率在63.33%～91.67%，較對(duì)照組提高了1.00～1.89 倍；處理組的發(fā)芽指數(shù)在9.69～13.75，較對(duì)照組提高了1.13～2.03 倍。鄧肯氏檢驗(yàn)法結(jié)果表明，經(jīng)不同稀釋濃度的殺菌劑處理后，馬鈴薯種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均顯著高于對(duì)照組（P＜0.05），表明紅蓼揮發(fā)油植物源殺菌劑在馬鈴薯種子的萌發(fā)過(guò)程中對(duì)馬鈴薯環(huán)腐病有顯著的防治效果。

表1 紅蓼揮發(fā)油植物源殺菌劑對(duì)馬鈴薯種子萌發(fā)的影響

2.2 馬鈴薯幼苗的生長(zhǎng)長(zhǎng)勢(shì)分析

從表2，3 可以看出，與對(duì)照組相比，不同濃度的紅蓼揮發(fā)油植物源殺菌劑作用后幼苗的各生長(zhǎng)指標(biāo)均顯著增高（P＜0.05）。其中，壯苗指數(shù)是衡量幼苗質(zhì)量的重要指標(biāo)，不同濃度的殺菌劑作用后各處理組的壯苗指數(shù)均無(wú)顯著區(qū)別，說(shuō)明稀釋80 倍的該殺菌劑對(duì)馬鈴薯環(huán)腐病也可達(dá)到較優(yōu)的防治效果。

表2 紅蓼揮發(fā)油植物源殺菌劑在預(yù)防效果試驗(yàn)中對(duì)馬鈴薯幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

表3 紅蓼揮發(fā)油植物源殺菌劑在治療效果試驗(yàn)中對(duì)馬鈴薯幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

從表4 可以看出，在預(yù)防和治療效果試驗(yàn)中，經(jīng)不同濃度的紅蓼揮發(fā)油植物源殺菌劑處理后，馬鈴薯幼苗在生長(zhǎng)過(guò)程中各葉綠素含量均顯著高于對(duì)照組（P＜0.05）。

表4 紅蓼揮發(fā)油植物源殺菌劑對(duì)馬鈴薯幼苗葉綠素含量的影響 mg/g

從圖1 可以看出，在預(yù)防和治療效果試驗(yàn)中， 經(jīng)各濃度的該殺菌劑處理后，各處理組的病情指數(shù)均顯著低于對(duì)照組（P＜0.05），且不同濃度殺菌劑處理間的病情指數(shù)均無(wú)顯著差異。這一結(jié)果也證明了稀釋80 倍的該殺菌劑就可有效地防治馬鈴薯環(huán)腐病。

3 結(jié)論與討論

馬鈴薯環(huán)腐病菌可在種子萌發(fā)與植株幼苗生長(zhǎng)期侵染馬鈴薯，致使馬鈴薯嚴(yán)重減產(chǎn)，給其生產(chǎn)造成巨大的損失[19]。本試驗(yàn)通過(guò)馬鈴薯種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)試驗(yàn)，分析紅蓼揮發(fā)油植物源殺菌劑在種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)馬鈴薯環(huán)腐病的防治效果。

種子是植株生長(zhǎng)的起點(diǎn)，其發(fā)芽指標(biāo)能有效評(píng)價(jià)種子質(zhì)量的好壞，可反映種子的發(fā)芽力及活力水平[20]。本研究在馬鈴薯種子預(yù)防效果和治療效果的萌發(fā)試驗(yàn)中，采用該殺菌劑稀釋0 倍的溶液對(duì)馬鈴薯種薯進(jìn)行處理后，發(fā)芽勢(shì)均可達(dá)到70%以上，發(fā)芽率也可達(dá)到90%以上。稀釋80 倍的該殺菌劑處理后，在預(yù)防效果試驗(yàn)中發(fā)芽率可達(dá)到80%以上，在治療效果試驗(yàn)中也可達(dá)到65%以上。可知，不同濃度的紅蓼揮發(fā)油植物源殺菌劑對(duì)馬鈴薯環(huán)腐病菌表現(xiàn)出不同程度的防治效果。表明在馬鈴薯耕種時(shí)，采用該殺菌劑浸種處理，可有效減少馬鈴薯種子的帶菌數(shù)量，促使馬鈴薯種子發(fā)芽，增加種子出苗率，促進(jìn)植株生長(zhǎng)。

幼苗在培育過(guò)程中的株高、莖粗、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量和壯苗指數(shù)是評(píng)價(jià)育苗質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，反映了植株在生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)水分及養(yǎng)料的吸收、轉(zhuǎn)化和貯藏等情況[21-22]。本研究在馬鈴薯幼苗預(yù)防效果和治療效果的生長(zhǎng)長(zhǎng)勢(shì)試驗(yàn)中，經(jīng)紅蓼揮發(fā)油植物源殺菌劑處理后，馬鈴薯幼苗的各生長(zhǎng)指標(biāo)均顯著增高。其中，壯苗指數(shù)作為主要的幼苗質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)，是反映幼苗質(zhì)量的重要數(shù)據(jù)。在預(yù)防效果和治療效果試驗(yàn)中，馬鈴薯幼苗經(jīng)0～80 倍的該殺菌劑處理后，壯苗指數(shù)均無(wú)顯著差異，可知稀釋80 倍的該殺菌劑就能對(duì)馬鈴薯環(huán)腐病起到顯著的防治效果。植物中葉綠素的含量可反映幼苗光合作用的能力[23]。本研究結(jié)果表明，經(jīng)紅蓼揮發(fā)油植物源殺菌劑處理馬鈴薯幼苗后，各葉綠素含量均顯著高于未施用該殺菌劑的對(duì)照組，說(shuō)明殺菌劑處理后，馬鈴薯光合反應(yīng)速率快于對(duì)照組，有機(jī)物積累多于對(duì)照組。病情指數(shù)是根據(jù)一定量植株或植株器官在病害發(fā)生后的各病級(jí)及發(fā)病數(shù)目所得平均發(fā)病程度的數(shù)值，是反映植株幼苗發(fā)病率與發(fā)病嚴(yán)重度的重要綜合指標(biāo)。本研究結(jié)果表明，馬鈴薯幼苗在該殺菌劑3 種濃度的處理下，其病情指數(shù)均無(wú)顯著差異，但均顯著低于對(duì)照組。從結(jié)果可知，在苗期該殺菌劑稀釋0～80 倍均可對(duì)馬鈴薯環(huán)腐病菌起到顯著的殺菌作用，降低該病害的發(fā)病率。總之，采用紅蓼揮發(fā)油植物源殺菌劑對(duì)馬鈴薯幼苗進(jìn)行噴藥處理后，可有效減少幼苗被馬鈴薯環(huán)腐病菌侵染的概率，降低發(fā)病率，保持幼苗的生長(zhǎng)活力，促進(jìn)馬鈴薯植株生長(zhǎng)。

綜上，在馬鈴薯種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)長(zhǎng)勢(shì)試驗(yàn)中，紅蓼揮發(fā)油植物源殺菌劑對(duì)馬鈴薯環(huán)腐病菌均有顯著的預(yù)防效果和治療效果。故在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可采用該殺菌劑浸泡處理馬鈴薯種子，以保持種子的活力；在苗期進(jìn)行噴藥處理，來(lái)降低馬鈴薯環(huán)腐病的發(fā)病率，從而促進(jìn)植株的健康生長(zhǎng)。