殼寡糖對白首烏的誘抗促生作用研究

摘要：為明確殼寡糖對白首烏的誘抗促生效果，以白首烏品種鹽烏1406為試驗材料，采用大田實生種苗種植，設置不同殼寡糖濃度和處理方式，通過測定白首烏主要生育期、主莖粗及葉片性狀、抗病性、塊根大小和產量等指標，比較不同殼寡糖處理濃度和處理方式對白首烏塊根生物量積累及抗病性的影響。結果表明，葉面噴施殼寡糖更有利于白首烏幼苗萌發和葉片生長，且對褐斑病以及中華蘿藦肖葉甲和紅脊長蝽蟲害防治效果更好；塊根浸泡殼寡糖對白首烏根部的影響更為明顯，能有效提高白首烏塊根產量；殼寡糖不同處理方式均對白首烏主莖生長有明顯的促進作用，但高濃度殼寡糖一定程度上會抑制白首烏的生長發育。以上研究結果可為殼寡糖在生產上的應用及白首烏產量的進一步提高奠定基礎。

關鍵詞：白首烏；殼寡糖；主莖生長；抗病性；產量

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，是我國傳統保健中藥材之一[1]。白首烏含有C21甾苷及多糖類等有效成分，其營養保健作用可以與人參、西洋參相媲美，具有安神補血、滋補肝腎、健脾益氣、烏須黑發、強筋骨、抗衰老等功效。江蘇濱海縣是白首烏的主產地，是我國著名的“首烏之鄉”，總產量占全國95%以上，當地農民種植白首烏歷史悠久，以農戶個體種植為主。隨著白首烏栽培面積的擴大，生產中出現的田間管理粗放、規范化種植程度不高、環境污染、效益低等諸多問題亟需解決。為實現白首烏增產增收，除了積極開展白首烏新品種選育外，通過高效優質栽培技術提高白首烏的產量和品質也是一種有效途徑。

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、無毒、環保，且生物活性良好，被廣泛應用于食品、醫療、工業和農業等領域，是最具前途的生物活性功能寡糖之一。殼寡糖可有效促進種子萌發生長[2]、提高作物產量[3]、改善果實品質[4]、調節植物免疫功能及誘導植物抗逆性的增強[5]。秦燕霞[6]通過研究不同殼寡糖濃度對大麥的發芽率及麥芽性能的影響，結果發現濃度為100mg/L的殼寡糖溶液浸種大麥種子能讓大麥發芽率提高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]發現適宜濃度的殼寡糖浸種和葉面噴施處理均可提升小麥對20%PEG干旱脅迫的適應性，通過降低小麥體內的丙二醛和超氧陰離子含量，緩解干旱脅迫對小麥種子萌發和幼苗生長的抑制效應。

目前殼寡糖作為植物生長調節劑，在促進作物生長發育、提高產量品質以及增強植株抗逆性等方面已有大量研究，但關于殼寡糖處理對白首烏生長發育、產量以及抗逆性的影響尚未有報道。因此，本研究以殼寡糖為原料，鹽烏1406白首烏塊根為試驗材料，設置不同殼寡糖濃度和處理方式，探索殼寡糖對白首烏主要生育期、萌芽性、莖葉生長、抗病性以及塊根產量等方面的影響，為殼寡糖在農業領域的進一步應用提供理論依據和數據支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 白首烏品種為鹽烏1406；植物誘抗劑為殼寡糖（榮耀-COS90），購自中科榮耀（蘇州）生物科技有限公司。試驗地設在江蘇沿海地區農業科學研究所新洋試驗站白首烏示范基地，土壤為沙壤土，肥力均勻，有機質含量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 試驗設計 將殼寡糖設置3個濃度梯度，分別為50mg/L、100mg/L、150mg/L，以清水作為空白對照（CK）。試驗共設8個處理，每個處理組重復3次，共24個小區，每個小區2行，每行80株，株行距為50cm×90cm，小區面積30m2。其中KQ試驗組（KQ0、KQ50、KQ100、KQ150）將白首烏塊根浸泡于殼寡糖溶液進行處理；KY試驗組（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（以噴到葉面開始滴水為宜），每隔10d噴藥1次。

1.3 測定項目及方法 對白首烏的生育期進行記載，并計算出苗率。白首烏基本性狀測定參照

NY/T 2591—2014《植物新品種特異性、一致性和穩定性測試指南 何首烏》，性狀主要有主莖粗、主莖花青苷顯色強度、葉著生密度、幼葉背面花青苷顯色強度、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、葉脈花青苷顯色強度、葉長、葉寬、葉片長寬比、葉柄長度、葉片基部凹陷深度、葉片基部凹陷寬度。收獲塊根后對其形狀、皮色、肉色、大根數、中根數、小根數、塊根整齊度進行考查，全小區測產后計算折合每667m2產量。

白首烏病害測定為褐斑病，蟲害測定包括中華蘿藦肖葉甲和紅脊長蝽危害。病害分級標準參照方樹民等[8]的方法，0級：葉片無病害癥狀；1級：葉片上有個別病斑；2級：葉片病斑面積小于1/3；3級：葉片病斑面積為1/3～1/2；4級：葉片病斑面積大于1/2；5級：整株基本枯死。中華蘿藦肖葉甲蟲害分級標準參照郭樹慶等[9]的方法，0級：塊根表面光滑，無蟲咬；1級：塊根表面較光滑，蟲咬孔只有1～2個，且蟲咬深度淺，不影響塊根商品率；2級：塊根表面可見明顯蟲咬痕跡，蟲咬孔3～5個，或者蟲咬深度中等，影響塊根商品率；3級：塊根表面明顯殘缺，蟲咬孔在5個以上，或者蟲咬深度深，嚴重影響塊根的商品率，基本無法銷售。紅脊長蝽蟲害分級標準參考杜春蓮等[10]的方法，0級：植株上無蟲；1級：植株上有蟲1～2只；2級：植株上有蟲3～5只；3級：植株上有蟲5～10只；4級：植株上有蟲10只以上。病情指數計算公式如下。

相對防效計算公式為：相對防效（%）=（對照組病情指數-處理組病情指數）/對照組病情指數×100

1.4 數據分析 數據整理和做圖采用軟件IBM SPSS Statistics 26和Excel 2007。

2 結果與分析

2.1 殼寡糖溶液對白首烏主要生育期的影響 由表1可以看出，當COS濃度為50mg/L和100mg/L時，COS溶液處理組的白首烏幼苗出苗期和齊苗期較對照組均提前，分杈期、現蕾期、開花期無明顯差異。處理組KQ50和KQ100的白首烏幼苗出苗率分別為90.67%和90.05%，較對照組KQ0分別提高5.05、4.43個百分點，而處理組KQ150出苗率較對照組KQ0降低1.63個百分點，說明高濃度COS溶液（150mg/L）浸泡塊根不利于白首烏出苗。與對照組KY0相比，處理組白首烏幼苗出苗率均出現不同程度的提高，其中處理組KY50的白首烏幼苗出苗率較對照組KY0顯著增加9.59個百分點，處理組KY100、KY150較對照組KY0分別增加1.55、0.83個百分點。以上結果表明，葉面噴施COS溶液對白首烏幼苗的促進萌發作用更明顯。

2.2 殼寡糖溶液對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度表現為強，處理組KY50表現為弱，其余處理均為中，說明COS溶液有對主莖花青苷顯色強度產生影響的可能。觀察白首烏主莖葉著生密度發現，除處理組KY50表現與對照一致外，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度均為無，葉片形狀均為中等心形，顏色黃綠，基部心形，頂部窄長尖，葉脈明顯程度強。以上結果表明，COS溶液處理能有效促進白首烏主莖的生長發育。

由表3可知，與對照組KQ0相比，處理組KQ150的葉長、葉寬、葉柄長度、葉片基部凹陷深度均降低，說明高濃度COS溶液（150mg/L）浸泡塊根處理對白首烏葉片的生長具有一定的抑制作用。葉面噴施COS溶液試驗中，處理組KY50和KY100的白首烏葉長分別為13.10cm、13.05cm，較對照組KY0分別增加15.42%、14.98%，較處理組KY150顯著增加35.75%、35.23%；除葉長外，葉寬、葉柄長度、葉片基部凹陷深度、葉片基部凹陷寬度均較對照組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，說明葉面噴施COS溶液對白首烏葉片生長發育的影響較大。因此，適宜濃度的COS處理對白首烏葉片的生長有一定的促進作用，但高濃度COS溶液（150mg/L）會抑制白首烏葉片的生長，并且葉面噴施COS溶液對葉片生長的促進作用更好。

2.3 殼寡糖溶液對白首烏病蟲害發生的影響 白首烏的主要病害是褐斑病，目前生產上采用預防為主、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生。處理KY100的褐斑病相對防效最高，可達41.18%；處理KY150的褐斑病病情指數增加，一方面可能是由于COS濃度過高，不利于褐斑病的防治，另一方面可能是試驗小區地勢較低洼，雨水積累較多，更易導致病害發生。

白首烏蟲害以中華蘿藦肖葉甲和紅脊長蝽危害最大，在白首烏整個生育期都要防治。從表4可以看出，無論是COS溶液浸泡塊根試驗組，還是葉面噴施試驗組，對中華蘿藦肖葉甲以及紅脊長蝽蟲害發生均表現出良好的防治效果，葉面噴施表現更好。COS溶液濃度為50mg/L和100mg/L時，浸泡處理對中華蘿摩肖葉甲的相對防效均在71.43%，葉面噴施均在80.00%；浸泡處理對紅脊長蝽的相對防效均在50.00%，葉面噴施均在100%。COS溶液濃度為150mg/L時，2種處理方式對中華蘿摩肖葉甲的相對防效均不如低濃度處理，且對紅脊長蝽的相對防效均為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蝽危害。

2.4 殼寡糖溶液對白首烏根部的影響 由表5可知，不同COS溶液處理對白首烏塊根形狀、皮色、肉色以及整齊度基本無影響，但對塊根大小的影響較明顯。白首烏大根數占比隨著COS濃度的增加呈先上升后下降的趨勢，其中浸泡塊根處理組KQ50、KQ100較對照KQ0顯著增加14.20、22.03個百分點，小根數顯著降低25.80、33.93個百分點。與葉面噴施COS處理相比，COS浸泡塊根對白首烏根部的影響更為明顯，且高濃度COS溶液（150mg/L）會抑制白首烏塊根的生長。

2.5 殼寡糖溶液對白首烏產量的影響 由表6可知，對照組KQ0折合每667m2產量均低于其他3個處理，其中產量最高的為處理組KQ100，可達988.01kg，比對照提高了37.32%；其次為處理組KQ50，產量為905.00kg，增幅為25.78%；處理組KQ150產量較對照增幅為12.07%。葉面噴施COS溶液處理組KY50、KY100折合每667m2產量較對照組KY0分別增加了63.95kg、85.12kg，增幅分別為7.95%、10.58%；處理組KY150產量較對照組KY0降低8.64%，產量下降可能是因為試驗小區相對低洼。以上結果表明，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量。

3 討論與結論

白首烏生產中常用化學農藥、植物生長調節劑和生物菌劑等提高白首烏塊根萌發率、促進幼苗生長、增強植株抗逆性，但化學農藥的不合理使用易造成環境污染、農藥殘留等問題，生物菌劑也存在效果不穩定、不宜推廣等局限性。殼寡糖無害、無毒且資源豐富，符合現代農業生產中綠色健康的發展理念，因此得到越來越多研究人員的關注。

殼寡糖作為一種新型的植物生長調節劑，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]研究發現，當殼寡糖濃度為150mg/L時對番茄種子萌發促進效果最佳，能顯著提高番茄種子的發芽指數、發芽率和活力指數。袁建平等[2]研究表明，0.1mg/L殼寡糖可明顯促進小麥種子胚芽、胚根生長。曾糧斌等[12]研究發現，適宜濃度的殼寡糖能明顯提高亞麻種子的發芽勢、發芽指數、幼苗活力指數等，但不同亞麻品種對殼寡糖的耐受濃度不一致。本研究結果表明，不同殼寡糖濃度處理對白首烏塊根的早期萌發、出苗率、主莖花青苷顯色強度、葉著生密度、莖粗、葉片性狀等均有一定的影響，當溶液濃度為50mg/L和100mg/L時，白首烏植株主莖粗較對照組顯著增加，且出苗期、齊苗期均較對照組提前，濃度為150mg/L的殼寡糖溶液對白首烏的葉片相關性狀無顯著影響，甚至呈負相關關系，這與前人研究一致[13]。

殼寡糖是一類重要激發因子，能誘導細胞活性氧增加，引發信號物質H2O2和NO產生，激發相關抗性基因表達，從而增強果實的抗病性[14]。趙小灣等[15]研究干旱脅迫下殼寡糖對番茄幼苗的影響，結果發現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氧化物酶、過氧化氫酶、超氧化物歧化酶3種保護酶活性以及可溶性蛋白、脯氨酸等滲透物質的含量，同時可抑制丙二醛含量的升高，在濃度為100mg/L時效果最好。趙肖瓊等[16]發現，小麥體內細胞識別非質體信號物質殼寡糖后，能誘導相關抗氧化酶活性增強和抗性基因表達，緩解非生物逆境條件下植株體內活性氧的過量積累，從而增強植株的抗逆能力。本研究發現，殼寡糖溶液處理對白首烏的褐斑病以及中華蘿藦肖葉甲和紅脊長蝽蟲害具有良好的防治作用，說明殼寡糖處理能激活白首烏先天性免疫系統，啟動一系列免疫防御反應，有效誘導白首烏抗病蟲害能力的增強，但其具體影響機制有待進一步研究。

目前研究證實，施用殼寡糖溶液能有效促進植物對營養物質的吸收能力，提高番茄[17]、大豆[3]、花生[4]等作物的產量及品質[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量顯著增加，高濃度殼寡糖處理在一定程度上會抑制白首烏塊根的生長，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量。

綜上所述，殼寡糖對白首烏出苗率、主莖生長、抗病性和塊根產量等方面均有不同程度的促進效果，可增強白首烏植株生殖生長的能力，減少多年生白首烏生長期病害的發生，達到壯苗、增產的目的。另外，殼寡糖可能主要通過調節白首烏莖粗，提高其葉片著生密度，從而增加葉片數量，增強光合作用，進一步影響白首烏地下部營養積累，其具體調控機制有待進一步研究。本試驗有利于白首烏適生栽培、農藥殘留和重金屬含量控制、無公害栽培等綠色防控關鍵技術的進一步研究和示范推廣，為殼寡糖在農業綠色健康發展領域的應用提供理論依據。

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（收稿日期：2024-06-03）