室内条件下氨基酸水溶肥锦苗标靶抑制列当寄生向日葵的研究

来源:用户上传      作者:柳慧卿 石胜华 王娜 张 键 赵君

　　摘要：以氨基酸水溶肥锦苗标靶为研究对象，在不同的施用条件以及列当寄生的不同生长阶段，研究其对列当寄生的抑制效果。结果表明，在瘤结形成前进行叶片喷雾处理，以1 ∶ 1 000与1 ∶ 2 000稀释液喷雾15 d后瘤结褐变率达100%;瘤结形成后进行叶片喷雾，15 d后，3个不同稀释倍数的褐变率为71%～96%。在瘤结形成前进行根系浇水处理，5 d后，1 ∶ 1 000稀释液瘤结的褐变率达100%;列当瘤结形成后浇水处理，只是在第10天，1 ∶ 1 000 和1 ∶ 2 000处理的瘤结褐变率达到100%。整体看来，不论哪种施用方法，在列当瘤结形成前施用的抑制效果均优于瘤结形成后以及幼茎形成后;而在相同的稀释倍数下，不论在列当寄生的哪个生长阶段，浇水处理对列当寄生的抑制效果均优于叶片喷雾处理。
　　关键词：氨基酸水溶肥;向日葵列当;施用方法;瘤结变褐率;寄生
　　中图分类号：S482.4
　　Abstract：The inhibitory effect of Jinmiao Target，a water-soluble fertilizer containing amino acids，on Orobanche cumana Wallr. parasitism was studied under different application conditions and parasitism stages. The browning rate reached 100% at 15 days of foliar spraying with 1 ∶ 1 000 and 1 ∶ 2 000 dilutions before nodules were formed. Browning decreased to 71%～96% at 15 days of foliar spraying with three diluted solutions when nodules were formed.
　　Key words：water-soluble fertilizer containing amino acids;Orobanche cumana Wallr.;application method;browning rate of nodule
　　向日葵（Helianthus annuus）是一种油料作物，具有耐贫瘠、耐盐碱、耐旱、适应性强、经济价值高等优势，在全世界被广泛种植[1-2]。2016年，我国向日葵种植面积约为110万hm2，总产量约为270万t，其中食葵的产量占总产量的80%以上[3]。近年来，由于向日葵杂交种的大量进口，国内检疫力量的薄弱，导致向日葵列当在我国向日葵主产区呈现出大面积扩增和蔓延的态势。普通发病地块能够导致向日葵减产15%～30%，严重的地块可减产60%[4]。因此，向日葵列当的发生已经成为限制我国向日葵产业发展的主要因素之一。
　　向日葵列当（Orobanche cumana Wallr.）是一种危害向日葵的寄生性种子植物。其寄生方式为典型的全寄生，主要寄生在向日葵的根上。当向日葵被列当寄生后，严重地影响向日葵的株高、茎粗、葵盘直径和籽粒饱满度等，导致产量降低。列当种子通常是落到土壤中进行越冬[5]，成熟列当种子脱落后需经一段时间的后熟才能够进入休眠阶段。只有寄主植物根系的特殊分泌物，才能打破列当种子的休眠并促使种子萌发形成芽管[6-7]。目前，已知的独脚金醇类似物（strigol analogue）能诱导寄生性植物种子的萌发[8]。向日葵列当种子萌发形成芽管后，芽管与寄主的根系开始接触并形成吸器，进而侵入向日葵根系维管束形成瘤结，瘤结的形成能够促使列当吸收寄主的营养，从而形成幼茎，幼茎破土而出并开花结实[9]。向日葵列当的生育期为28～30 d[9-10]。其对向日葵根系的寄生没有时间限制，只要土壤中的温湿度适宜并有萌发刺激物的存在，在寄主的整个生育期内都会萌发并寄生[11-12]。
　　目前，向日葵列当主要的防控技术有种植抗列当品种、轮作倒茬、人工拔除、生物防治以及化学除草剂的施用等[13-14]。但是由于向日葵育種周期长，且列当的生理小种变化的频率高、轮作倒茬困难、人工拔除成本的增加、除草剂施用后在土壤中的残留等原因，导致目前生产中还没有极其有效的列当防控技术[15-16]。锦苗标靶是由锦苗农业发展有限公司提供的一种富含氨基酸的水溶肥，它可以通过喷雾或浇灌经叶片或根部进行吸收，进而诱导向日葵抗性的增加，达到抑制列当寄生的目的。本研究以锦苗标靶为研究对象，在室内条件下利用笔者所在课题组已经建立的列当培养皿滤纸寄生体系，研究在列当不同寄生阶段、不同施用方式下，锦苗标靶对列当寄生的抑制效果。以期为后续的田间防控向日葵列当技术提供一定的理论依据。
　　1 材料与方法
　　1.1 供试材料
　　试验于2018年7月16日在内蒙古农业大学园艺与植物保护学院分子植物病理实验室进行。供试的向日葵品种选用北京凯福瑞种业公司的食葵品种LD5009。向日葵列当的种子采自于内蒙古自治区乌拉特前旗西小召镇，经过生理小种鉴定确定为G小种。锦苗标靶由内蒙古锦苗农业发展有限公司提供，该产品是一种富含氨基酸的水溶肥，氨基酸的有效浓度为100 g/L。基于推荐的田间施用稀释浓度（1 ∶ 800），本试验共设置了 1 ∶ 400、1 ∶ 800、1 ∶ 1 000、1 ∶ 1 200、1 ∶ 1 600、1 ∶ 2 000 这6个不同浓度的稀释液用于后续试验。
　　1.2 向日葵幼苗的准备
　　向日葵种子的催芽：将向日葵种子放在培养皿内，用自来水浸泡24 h后用纱布包好，在室温条件下催芽5 d。其间每天需将催芽的种子用自来水冲洗2次。
　　将滤纸剪成大小为12 cm×12 cm，然后将 2 mg 列当种子平铺在滤纸中下部，用毛笔将种子刷均匀。 　　在培养皿内铺上脱脂棉，厚度约为3 cm，然后用自来水润湿棉花至将培养皿竖起来不漏水为好;再将铺有向日葵种子的滤纸铺在脱脂棉上备用。将催芽后的向日葵幼苗去掉种壳，然后将其幼根铺放在培养皿内，同时，将子叶置于培养皿外。每皿放置2株向日葵幼苗。将培养皿盖在放置有向日葵幼苗的培养皿上，然后用锡箔纸包住培养皿，将培养皿垂直放置在培養箱内进行培养（温度23～27 ℃、相对空气湿度约50%～70%、光照时长16 h/d）。在不同的时间点，统计列当寄生的瘤结数。
　　1.3 叶片喷雾处理
　　1.3.1 叶片喷雾处理最佳浓度的筛选 在列当种子萌发形成芽管但未形成瘤结之前（培养皿在培养箱中放置约13 d后），将上面不同浓度锦苗标靶的稀释液用手持喷雾器在叶片上进行均匀喷雾，清水处理作为对照。每个浓度处理设置5次重复，每皿2株向日葵叶片上均匀喷雾5 mL。喷雾7 d后，统计向日葵根上寄生瘤节的变褐数量（死亡的数量），并按照下面的公式计算瘤结褐变率，从而筛选出适宜的喷雾浓度。
　　瘤结褐变率=变褐瘤结数瘤结总数×100%。
　　1.3.2 叶片喷雾处理的时间 在向日葵列当寄生的3个不同阶段即向日葵列当寄生瘤结形成前（接种后13 d）、列当瘤结形成后（接种后18 d）及列当出茎后（接种后23 d），基于上面浓度筛选试验的结果设置1 ∶ 1 000、1 ∶ 2 000、1 ∶ 3 000这3个浓度处理。以清水处理为对照。每皿叶片均匀喷雾5 mL，每个浓度处理重复5次。在喷雾后5、10、15、20 d分别统计变褐的瘤结数。按照“1.3.1”节的公式计算瘤结褐变率。
　　1.4 根系浇水处理
　　1.4.1 根系浇水处理有效浓度的筛选 在列当种子萌发形成芽管但未形成瘤结之前（培养皿在培养箱中放置约13 d后），将不同浓度锦苗标靶稀释液浇灌到培养皿内向日葵的根系上面。以清水作为对照。在每皿内均匀浇灌5 mL。每个浓度处理重复5次。浇灌7 d后，统计变褐的瘤结数量。
　　1.4.2 根系浇水处理时间 同样在向日葵列当寄生的3个不同阶段即向日葵列当瘤结形成前（接种后13 d）、列当瘤结形成后（接种后18 d）及列当出茎后（接种后23 d），用1 ∶ 1 000、1 ∶ 2 000、1 ∶ 3 000 这3个稀释浓度进行浇水处理。以清水作对照。每皿浇灌稀释液1次，共浇灌5 mL。每个浓度处理重复5次。在浇水后5、10、15、20 d分别统计变褐的瘤节数并计算瘤结的褐变率。
　　2 结果与分析
　　2.1 叶片喷雾和根系浇水处理有效浓度的筛选
　　如图1、图2、图3所示，叶片喷雾7 d后，清水对照的瘤结褐变率为0，即所有的瘤结生长正常。然而，用1 ∶ 400、1 ∶ 800、1 ∶ 1 000、1 ∶ 1 200和 1 ∶ 1 600 锦苗标靶的稀释液叶片喷雾后，瘤节的褐变率均为100%。只有用1 ∶ 2 000的稀释液喷雾处理后，瘤结的褐变率仅为80%。20%没有褐变的瘤结虽然可以继续生长，但是其生长的速度非常缓慢。根系浇水处理的有效浓度筛选结果表明，浇水处理7 d后，当清水对照每皿列当瘤结数量为11个时，其他各稀释倍数根系浇水处理后均未见列当寄生瘤结的形成。此外，当用1 ∶ 400和1 ∶ 800稀释液进行叶片喷施和根系浇灌处理后，向日葵的子叶出现变褐现象。基于上述的结果，笔者选择1 ∶ 1 000、1 ∶ 2 000、 1 ∶ 3 000用于后面的叶片喷雾以及根系浇水试验。
　　2.2 列当瘤结形成前叶片喷雾处理对列当寄生的抑制效果
　　如图4所示，用3个不同稀释倍数的锦苗标靶进行喷雾处理后，整体上看，列当瘤结的褐变率随着时间的推移逐渐提高。用3个不同稀释倍数进行喷雾处理5 d后，对照没有褐变的瘤结，而 1 ∶ 2 000 稀释液列当瘤结的褐变率最高，为89%，其次为 1 ∶ 1 000 稀释倍数，褐变率为58%，1 ∶ 3 000 处理的褐变率最低，为37%。随着时间推移到10 d，用1 ∶ 1 000倍稀释液喷雾处理后瘤结褐变率达到100%，1 ∶ 2 000稀释液处理后的褐变率为91%，1 ∶ 3 000处理的褐变率仅为51%。叶片喷雾15 d后，叶片喷施 1 ∶ 1 000 和1 ∶ 2 000稀释液瘤结的褐变率均达到100%，但是喷施 1 ∶ 3 000 稀释液瘤结褐变率仍然维持在70%。而20 d时对照皿中也开始出现变褐的瘤结，褐变率仅为8%。
　　2.3 列当瘤结形成后叶片喷雾对列当寄生的抑制效果
　　如图5所示，处理5 d后，1 ∶ 1 000和 1 ∶ 2 000 稀释液喷雾后瘤结的褐变率分别为49%和32%，且差异不显著，而1 ∶ 3 000稀释液处理以及对照均未见褐变的瘤结。处理10 d后，对照清水处理的瘤结褐变率明显上升，达到了59%，而在相同时间点，1 ∶ 1 000和1 ∶ 2 000稀释液处理后瘤结褐变率都高达75%，1 ∶ 3 000稀释液处理的褐变率为71%，略低于其他的2个处理。在叶片喷雾15、20 d后也观察到相似的结果。
　　2.4 列当出茎后叶片喷雾处理的抑制效果
　　如图6所示，喷雾5 d后，只有1 ∶ 1 000稀释液处理幼茎的褐变率为27%，其他处理未见有变褐的幼茎。处理10 d后， 清水对照和3个不同稀释倍数处理均有一定比例的幼茎变褐，但以 1 ∶ 1 000 稀释液处理后褐变率为最高，为66%;其次为1 ∶ 2 000和1 ∶ 3 000稀释液处理，褐变率分别为46%和34%，清水对照的变褐率最低，仅为10%。随着时间的推移，清水处理的幼茎褐变率逐渐提高，且和3个不同稀释倍数锦苗标靶处理后统计的结果相比差异不显著。
　　2.5 列当瘤结形成前根系浇水处理的抑制效果
　　如图7所示，浇水处理5 d和10 d后，当清水对照没有变褐的瘤结时，3个不同稀释倍数处理后的瘤结褐变率在70%到100%之间以及80%和100%之间，且和对照间呈现显著的差异。浇水处理后15 d和20 d，清水处理后的瘤节褐变率从10%增加到50%，而3个不同稀释倍数处理后的瘤结褐变率仍然维持在80%～100%。 　　2.6 列当瘤结形成后根系浇水处理的抑制效果
　　如图8所示，根系浇水处理10 d后，当对照皿中未见褐变的瘤结时，1 ∶ 1 000和1 ∶ 2 000根系浇灌处理瘤结的褐变率均达到100%，而 1 ∶ 3 000 稀释液处理后瘤结褐变率仅为45%。只是在处理15 d后，清水对照瘤结的褐变达70%时，1 ∶ 1 000和1 ∶ 2 000处理褐变率达到100%，而1 ∶ 3 000稀释液处理褐变率略低于其他2个处理，为85%。这种趋势一直维持到浇水处理 20 d 后。
　　2.7 列当出茎后根系浇水处理的抑制效果
　　如图9所示，浇水处理5 d后，清水对照幼茎的褐变率为24%，其他不同浓度梯度浇水处理后幼茎褐变率介于31%～40%之间，对照和各处理之间差异不显著。随着时间的推移，处理15 d后，3个不同的稀释倍数处理后幼茎褐变率几乎达到100%时，对照的褐变率也上升到61%。这种趋势一直持续到根系浇水处理20 d后。
　　3 讨论
　　本研究利用笔者所在课题组在室内条件下建立的向日葵列当培养皿滤纸寄生体系研究锦苗标靶在不同施用条件下对列当寄生向日葵不同阶段的抑制效果，发现叶片喷雾和浇水处理对抑制列当寄生都有一定的效果。由于锦苗标靶具有内吸传导作用，通过叶面喷雾及根部浇水处理后能够诱导寄主抗性的建立，从而抑制列当在向日葵根系上的寄生，从而使得列当变褐、死亡。当锦苗标靶的浓度高时，2种施用方法虽然对列当寄生有很好的抑制效果，但是都会导致向日葵新叶的变褐、枯死。尤其是浇水处理，不仅使得新叶干枯，而且还会导致茎秆变褐。因此，建议选用1 000～2 000 倍的稀释液进行喷雾或浇灌处理。
　　在列当寄生过程中，本研究共设置了3个不同的施用时间即列当瘤结形成前、瘤结形成后以及出茎后进行处理。结果表明，2种不同的施用方式在列当生长的不同阶段对列当的寄生均有一定的抑制效果，但是以列当寄生前施用的抑制效果最好;其次为列当瘤结形成后，列当出茎后的抑制效果最差，因此，建议田间在列当瘤结形成前施用。
　　此外，通过室内研究发现，在列当发育相同的时期，相同浓度下，浇水处理效果优于喷雾处理。但是，试验过程中发现，叶片的喷雾质量如雾滴大小、喷雾的均匀度等决定了锦苗标靶对列当寄生的抑制效果。因此，在有条件地区建议将锦苗标靶随着滴灌系统进行施用相比喷雾处理不仅省工，而且也避免了喷雾处理的一些缺点，如风雨、雾滴大小和均匀度等对锦苗标靶防效的影响。
　　由于本研究是基于室内培养皿滤纸寄生体系进行的，其优点是可以定量接种列当种子，人为地控制试验完全在同一水平上进行，从而能够保证试验結果的准确性。但是，本研究中发现清水处理的后期也会出现列当瘤结变褐的现象，究其原因是由于在培养皿滤纸体系下，向日葵幼苗培养时间超过30d后，由于根系发育受阻，导致寄生在根系上的瘤结由于根系营养不良出现枯死的现象;因此会在清水对照试验结果中出现一定比例变褐瘤结。笔者认为在培养皿滤纸体系条件下研究锦苗标靶在列当寄生早期的抑制效果，结果更为可靠和准确。
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