高寒黑土區植物激活蛋白（VDAL）對馬鈴薯產量和品質的影響

摘要 為探明植物激活蛋白（VDAL）在馬鈴薯生產上的應用效果，同時篩選出VDAL最適宜的施用方式，于2022—2023年連續2年比較不同施用方式下VDAL對馬鈴薯種薯產量及品質的影響。結果表明，VDAL不同處理對馬鈴薯產量的影響極顯著，產量最高的是葉面噴施（F），平均產量為68.64 t/hm2，極顯著高于CK；商品薯率在80%～92%，葉面噴施＋拌種（FS）商品薯率最高，但與其余處理無顯著差異；干物質含量、蛋白質含量均呈極顯著差異，葉面噴施＋拌種（FS）干物質含量、蛋白質含量最高，分別為16.79%和1.87%，極顯著高于其余處理；還原糖含量差異顯著，葉面噴施＋拌種（FS）最高，顯著高于葉面噴施（F），但與CK無顯著差異；維生素C含量在0.13～0.14 mg/g，CK顯著高于葉面噴施（F），但未形成極顯著差異；淀粉含量在14.18%～15.43%，葉面噴施（F）最高，但與其余處理無顯著差異。綜上，施用VDAL可顯著提高馬鈴薯產量指標和塊莖干物質含量、蛋白質含量以及淀粉含量，最適宜施用方法是葉面噴施VDAL（F）。

關鍵詞 高寒黑土區；植物激活蛋白（VDAL）；馬鈴薯種薯；產量；品質

中圖分類號 S532" 文獻標識碼 A" 文章編號 0517-6611（2025）03-0043-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.03.009

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

The Effect of Plant Activating Proteins （VDAL） on Potato Yield and Quality in High Cold Black Soil Regions

MENG" Jun1， WANG" Zi yi2，" QI" Bei2 et al

（1.Inner Mongolia Hongheyuan Agriculture and Animal Husbandry Technology Co.， Ltd.，Hulunbuir， Inner Mongolia 021076；2.Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot， Inner Mongolia" 010010）

Abstract To investigate the application effect of plant activating protein （VDAL） in potato production and screen out the most suitable application method of VDAL， the effects of VDAL on the yield and quality of potato seed tubers under different application methods were compared for two consecutive years from 2022 to 2023.The results showed that the effects of different VDAL treatments on potato yield showed extremely significant differences. The highest yield was achieved by foliar spraying （F）， with an average yield of 68.64 t/hm2， which was significantly higher than CK; the commercial potato rate remained between 80% and 92%， with foliar spraying and seed dressing （FS） having the highest commercial potato rate， but there was no significant difference compared to other treatments; the dry matter content and protein content showed extremely significant differences， with leaf spraying+seed dressing （FS） having the highest dry matter and protein content， at 16.79% and 1.87%， respectively， which were significantly higher than the other treatments; there was a significant difference in reducing sugar content， with foliar spraying+seed dressing （FS） being the highest and significantly higher than foliar spraying （F）， but there was no significant difference compared to CK; the vitamin C content was maintained at 0.13-0.14 mg/g， and CK was significantly higher than foliar spraying （F）， but no significant difference was observed; the starch content remained between 14.18% and 15.43%， and foliar spraying （F） was the highest， but there was no significant difference compared to other treatments.In summary， the application of VDAL can significantly improve the yield indicators of potatoes and the dry matter content， protein content， and starch content of tubers. The most suitable application method is foliar spraying of VDAL （F）.

Key words High cold black soil area；Plant activating protein （VDAL）；Seed potato；Production；Quality

基金項目 內蒙古科技計劃項目（2022YFDZ0010）；內蒙古自治區科技重大專項（2021GG0011）。

作者簡介 孟雋（1990—），男，內蒙古呼倫貝爾人，工程師，在讀碩士，從事電氣自動研究。

*通信作者，教授，博士，從事作物栽培研究。

收稿日期 2024-01-03

馬鈴薯是我國重要的糧食作物，近年播種面積和產量迅速擴大^［1］，2015年，農業部為滿足國家糧食安全的需求提出了“馬鈴薯主糧化戰略”，進一步推動了馬鈴薯產業的快速發展。隨著馬鈴薯集約化種植程度的不斷提高，馬鈴薯產量、品質下降問題十分突出^［2-4］，研究發現，合理施肥對馬鈴薯產量、品質和商品率具有積極影響^［5］。肥料在馬鈴薯的生長發育中起著重要作用，能夠提高其產量。此外，植物激活蛋白是一種從真菌或細菌中提取的物質，具有無毒無殘留的特性，對環境友好。植物激活蛋白可以促進馬鈴薯對病蟲害的抗性，并調節植物的生長代謝系統，促進植物生長。這種蛋白是一種熱穩定蛋白，植物的免疫系統是一種復雜而精確的防御機制，能夠幫助植物抵抗各種病原體和脅迫條件，而植物激活蛋白可以通過激活植物不同代謝途徑的信號傳導來增強植物的免疫力^［6-7］。此外，它還可以通過調節植物代謝系統來促進植物的生長和發育，提高產量和品質^［8-9］。使用植物激活蛋白進行合理施肥可以達到提高馬鈴薯產量、品質和商品率的效果。這種方法既對環境友好，又可以有效地改善馬鈴薯的生長狀況和抗性，對提高農作物的生產效益具有潛力。

維大力（VDAL）是中國農業大學生物學院利用大麗花輪枝孢激活蛋白創制的一種新型生物工程蛋白，其干粉制劑被稱為VDAL。VDAL是一種激活蛋白，具有誘導植物防御反應、促進植物生長發育、改善作物品質和提高產量的功能^［10-11］。當植物葉面吸收VDAL后，它可以調節植物激素信號傳導途徑，如鈣調蛋白（CaM）和脂氧合酶2（LOX2），從而激活植物自身的免疫機制，增強植物的抗病性和抗蟲性^［12］。此外，VDAL還能確保養分積累和能量轉化，從而幫助作物獲得穩定的產量和優質的品質。通過激活植物的免疫系統和調節代謝過程，VDAL能夠提高作物的抗逆能力，使其更好地適應環境變化和應對病害侵襲。維大力（VDAL）作為一種新型生物工程蛋白，具有激活植物免疫機制、促進生長發育和提高作物品質產量的潛力，其在農業生產中的應用可以為農民提供一種環境友好、有效增產的手段，推動可持續農業的發展。筆者對馬鈴薯施用植物激活蛋白（VDAL），通過對不同時期的馬鈴薯進行拌種、葉面噴施處理，分析施用植物激活蛋白（VDAL）后馬鈴薯相關生長指標和產量，評價植物激活蛋白（VDAL）對馬鈴薯各項品質指標的影響，為植物激活蛋白（VDAL）在馬鈴薯種植、推廣方面的科學合理使用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為費烏瑞它，種薯級別為原種。供試肥料為植物激活蛋白（VDAL）。

1.2 試驗地概況

試驗地位于內蒙古呼倫貝爾市謝爾塔拉農牧場，119°57′E，49°25′N，屬寒帶半干旱大陸性季風氣候，土壤類型以黑鈣土為主，土壤堿解氮含量為38.01 mg/kg，有效磷含量為21.49 mg/kg，速效鉀含量為117.72 mg/kg，有機質含量為15.55 g/kg，pH為8.04。

1.3 試驗設計

試驗材料為費烏瑞它原種，播種日期為2022年5月1日，行距90 cm、株距25 cm。種植密度、田間管理、施肥量均與當地常規管理相同。共設3個處理：①葉面噴施+拌種（FS），馬鈴薯播種前，將濃度為1.33 g/L（稀釋750倍）的VDAL稀釋液混合適量黑土，浸泡馬鈴薯30 min后播種，在初花期使用以上濃度對植株進行整株葉面噴施；②葉面噴施（F），馬鈴薯初花期，使用濃度為1.33 g/L（稀釋750倍）的VDAL稀釋液對植株進行整株葉面噴施；③常規施肥（CK）為對照，每個處理重復3次。

1.4 測定內容與方法

馬鈴薯盛花期測定株高與莖粗。

馬鈴薯收獲期，采用隨機取樣法，每個處理隨機選取壟長2 m進行產量及結薯個數的測定，薯塊重量大于150 g的為商品薯，并計算商品薯率，商品薯率=≥150 g薯塊總重量/總重量× 100%，結薯個數分別為單薯重大于150 g的薯塊、50～150 g的薯塊和小于50 g的薯塊，每個處理重復3次。

馬鈴薯收獲后，每個處理隨機取3個塊莖清洗晾干后備測馬鈴薯品質。塊莖干物質含量采用烘干稱重法測定，塊莖淀粉含量采用蒽酮比色法測定，塊莖維生素C含量采用2，6-二氯靛酚滴定法測定^［13］，塊莖還原糖含量采用3，5-二硝基水楊酸法比色法測定^［14］，塊莖蛋白質含量采用凱氏定氮法測定^［15］。

1.5 數據處理

試驗數據均采用Excel 2016和SPSS 27.0軟件進行統計處理及方差分析。

2 結果與分析

2.1 VDAL對馬鈴薯產量的影響

由圖1可知，VDAL不同處理對馬鈴薯產量的影響極顯著。產量最高的是初花期葉面噴施VDAL（F），平均產量為68.64 t/hm2，極顯著高于CK，CK產量為54.6 t/hm2，是CK的1.26倍，與葉面噴施＋拌種（FS）無顯著差異；葉面噴施＋拌種（FS）產量為62.78 t/hm2，顯著高于CK，是CK的1.15倍；綜上可知，產量方面為葉面噴施＞葉面噴施＋拌種＞CK。

由圖2可知，VDAL不同處理對馬鈴薯商品薯率影響顯著。葉面噴施＋拌種（FS）、葉面噴施（F）和CK分別為91.11%、87.10%和81.15%，葉面噴施＋拌種（FS）顯著高于CK，但未達極顯著水平，是CK的1.12倍，是葉面噴施（F）的1.05倍；葉面噴施（F）與CK無顯著差異，是CK的1.07倍。

2.2 VDAL對馬鈴薯結薯個數的影響

由圖3可知，VADL不同處理對馬鈴薯結薯個數無顯著差異。葉面噴施＋拌種（FS）、葉面噴施（F）和CK分別為5.17、6.47和5.50個，葉面噴施（F）最高，與其余處理無顯著差異，是CK的1.16倍，是葉面噴施＋拌種（FS）的1.25倍。

2.3 VDAL對馬鈴薯株高與莖粗的影響

由圖4可知，VDAL不同處理馬鈴薯的株高與莖粗無顯著差異。葉面噴施＋拌種（FS）、葉面噴施（F）和CK株高分別為101.7、100.0和100.0 cm，葉面噴施＋拌種（FS）株高最高，但與其余處理無顯著差異，是CK的1.02倍。葉面噴施＋拌種（FS）、葉面噴施（F）和CK莖粗分別為2.0、1.9和1.7 cm，葉面噴施＋拌種（FS）莖粗最粗，但與其余處理無顯著差異，是CK的1.18倍；是初花期葉面噴施（F）的1.05倍。

2.4 VDAL對馬鈴薯品質指標的影響

由表1可知，VDAL不同處理對馬鈴薯品質影響各異。葉面噴施＋拌種（FS）、葉面噴施（F）和CK干物質含量分別為16.79%、15.97%和12.51%，葉面噴施＋拌種（FS）極顯著高于CK，是CK的1.34倍；葉面噴施（F）與CK無極顯著差異，是CK的1.28倍。淀粉含量在14.18%～15.43%，葉面噴施（F）最高，但與其余處理無顯著差異。葉面噴施＋拌種（FS）、葉面噴施（F）和CK還原糖含量分別為0.28%、0.17%和0.21%，葉面噴施＋拌種（FS）最高，是CK的1.33倍，與葉面噴施（F）差異顯著，但未達極顯著水平。葉面噴施＋拌種（FS）、葉面噴施（F）和CK維生素C含量分別為0.14、0.13和0.14 mg/g，CK與葉面噴施＋拌種（FS）無顯著差異，但顯著高于葉面噴施（F）。葉面噴施＋拌種（FS）、葉面噴施（F）和CK蛋白質含量分別為1.87%、1.46%和1.52%，葉面噴施＋拌種（FS）顯著高于葉面噴施（F）和CK，分別是葉面噴施（F）和CK的1.28倍、1.23倍；葉面噴施（F）與CK無顯著差異。

3 討論與結論

1978年，研究者發現一種能夠引起植物過敏反應（hypersensitive response，HR）的蛋白質，這種蛋白質主要來源于假單孢菌屬和歐文菌屬^［16］。這種蛋白質具有促進植物生長發育和改善作物品質的功能。與傳統農藥不同的是，該蛋白質并不直接對有害生物產生作用。相反，它通過激活植物自身的免疫反應，誘導植物內部一系列基因的表達，并激活植物自身生長防衛系統相關的分子蛋白質的產生，形成持久的系統抗性^［17］。這種蛋白質的作用機制是通過激發植物的免疫反應系統，增強植物的防御能力，從而達到增產的效果。這種方式與傳統農藥不同，不會直接殺滅有害生物，而是通過激發植物自身的防御機制，讓植物更好地抵御病蟲害的侵襲。該蛋白質的發現為提高作物產量和品質提供了一種新的途徑。通過激活植物的免疫反應系統，誘導相關基因的表達，可以增強作物的抗逆能力和防御機制，從而提高作物產量。這種方法對于可持續農業的發展具有重要意義，可以減少農藥的使用，降低環境污染，并提高農產品的質量和安全性。

該試驗將植物激活蛋白結合葉面噴施＋拌種、初花期葉面噴施的方法應用于馬鈴薯生產，在整個生長季后馬鈴薯的株高、莖粗均呈正增長，與于振良等^［18］在黃瓜上應用植物激活蛋白對秧苗株高、莖粗的影響基本一致；施用植物激活蛋白對馬鈴薯產量、商品薯率產生極顯著影響，這與薛建光等^［19］將植物免疫激活蛋白在馬鈴薯生產上的研究結果一致；但馬鈴薯產量提高的同時對單株結薯個數無顯著影響，這與肖慶會等^［12］、劉開智^［20］、賈秋珍等^［21］和王艷君等^［22］在蘋果、棉花、小麥和水稻栽培上的研究結果基本一致，這可能是由于植物激活蛋白調控植物體內多種激素信號通路，直接促進馬鈴薯塊莖的膨大，從而提高產量。研究表明，在生菜定植14 d葉面噴施不同濃度的維大力，對生菜品質均具有一定的促進作用，施用量為 49.95、30.00 g/hm2時，可溶性糖含量分別增加8.33%和8.90%^［23］。該試驗結果表明，施用植物激活蛋白（VDAL）可改善馬鈴薯的品質，并能促進塊莖膨大，增加產量，這可能是由于植物激活蛋白提高植物光合產物的積累，而光合產物的多少，對塊莖品質有直接影響。植物激活蛋白能改善作物品質和提高產量，與王潔雯等^［24］、邱德文等^［25］在花生、煙草栽培上施用的結果類似。

植物激活蛋白（VDAL）可提高馬鈴薯品質和產量，增加馬鈴薯的生產效益，有利于馬鈴薯高效可持續發展，具有較好的推廣應用前景。初花期葉面噴施（F）對馬鈴薯的增產效果最明顯、增產幅度最大，應用相對穩定；葉面噴施＋拌種（FS）對馬鈴薯品質的提高最明顯。綜合當地實用性來看，葉面噴施可繼續不斷試驗推廣進行驗證，同時也非常有必要進一步嘗試不同濃度下葉面噴施與拌種相結合開展更多探索試驗。

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