CN105145572B - 一种激发水稻诱导抗虫性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激发水稻诱导抗虫性的方法，包括褐飞虱Nilaparvata lugens
Description
技术领域
本发明涉及水稻诱导抗虫性领域，确切地说，涉及一种激发水稻诱导抗虫性的方法。
背景技术
随着全球人口的增加和耕地面积的减少，人们对粮食单产的要求越来越高。各种不同虫害给世界粮食产量造成的损失占总产量的10-30％，重灾年份则造成绝收。水稻是世界三大粮食作物之一，世界上近一半人口，包括几乎整个东亚和东南亚的人口，都以稻米为食。我国的水稻常年种植面积约3000万公顷，占全国粮食总产量的40％。水稻生产直接关系到我国粮食安全、农民增收和社会稳定。稻飞虱，包括褐飞虱Nilaparvata lugens白背飞虱Sogatella furcifera(Horváth)和灰飞虱Laodelphax striatellus(Fallén)，属于半翅目，是我国和许多亚洲国家当前水稻上的最重要害虫。稻飞虱除了能直接通过取食和产卵对水稻产生危害外，还能传播多种病毒病，因此对水稻生产造成了严重危害。在我国，稻飞虱及其传播的病毒病常年危害面积在2000万公顷以上，是水稻生产的一个重要制约因素。
化学防治由于其见效快、效果好、使用便捷，一直被认为是控制有害生物的最有效方法。但长期以来由于在有害生物治理中，过度地使用了有毒甚至高毒农药，并且使用品种单一，因此导致了病虫草抗药性增强、再增猖獗严重，并且由此而带来的恶性循环已对农作物安全生产、生态环境、人类健康、出口贸易等造成了严重威胁。因此，发展高效、安全、绿色的农药已成为控制有害生物危害的迫切需要。
通过激发植物本身的防御体系来控制害虫种群数量，是开发高效、安全、绿色农药的一条重要途径。经过长期的进化，植物已经形成了一套完整的防御机制应对植食性昆虫的为害。这一防御机制包括了组成型防御和诱导型防御。组成型防御是指植物在受植食性昆虫为害之前就已存在的防御植食性昆虫的化学和物理特性。诱导型防御则是指植物在遭到植食性昆虫为害后所表现出来的防御植食性昆虫为害的一些化学与物理特性。通过对植物诱导抗性分子机理的研究表明，植物的诱导抗性起始于植物对来自于植食性昆虫或病原菌信号物的识别，通过激活植物体内多种信号途径，如茉莉酸、水杨酸、乙烯、MAPK等信号转导途径，最终导致植物产生抗性反应，包括防御基因表达水平上升、防御化合物积累、挥发物释放量增加等。在这一过程中，植食性昆虫或病原菌的信号物、植物体内一些低分子量的信号分子，如茉莉酸、水杨酸、乙烯等起着非常重要的作用。通过合成与应用这些自然小分子及其类似物，在植物病害的防治中已发挥了重要作用，并且一些化合物，如BTH(S-methyl1,2,3-benzothiadiazole-7-carbothioate)等已开始商品化生产与应用。但在植物害虫防治中目前还研究得很少，更没有在生产上应用。目前研究比较多的是茉莉酸、茉莉酸甲酯及其类似物Coronalon。这些研究发现外源应用JA、MeJA或Coronalon能够诱导植物产生蛋白酶抑制剂、烟碱、多酚氧化酶等物质，对害虫产生不利影响，并能够诱导植物释放挥发物吸引天敌。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种激发水稻诱导抗虫性的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种激发水稻诱导抗虫性的方法，该方法通过对氟苯氧乙酸诱导水稻对稻飞虱产生***性抗性，所述稻飞虱包括褐飞虱Nilaparvata lugens白背飞虱Sogatella furcifera(Horváth)和灰飞虱Laodelphax striatellus(Fallén)。
进一步地，所述方法具体为：将对氟苯氧乙酸配成20mg/L～50mg/L的水溶液后，使用喷雾器对水稻茎叶进行喷雾处理，直到水稻叶片部分变湿、完全变湿或从叶片滴下。
进一步地，所述方法具体为：将对氟苯氧乙酸按照1mg/L～5mg/L溶于水稻培养液或水稻灌溉水中，栽培水稻。
本发明的有益效果是，本发明提供的化合物对氟苯氧乙酸可以激活水稻对稻飞虱的抗虫性，最高能将稻飞虱若虫存活率降低到10％以下，具有很高的经济效益。根据不同生态区害虫的发生情况，本发明可以作为植物的诱导抗虫剂，使植物产生抗虫性，从而达到安全、有效控制害虫的目的。
附图说明
图1是不同浓度对氟苯氧乙酸根部吸收处理对褐飞虱和白背飞虱若虫存活率的影响；
图2是不同浓度对氟苯氧乙酸茎叶喷雾处理对褐飞虱和白背飞虱若虫存活率的影响。
具体实施方式
本发明涉及一种激发水稻诱导抗虫性的方法，其包括将有效浓度的对氟苯氧乙酸水溶液应用于水稻，经水稻吸收后激发水稻的抗虫性，从而提高水稻对稻飞虱的抗性。
本发明所述的对氟苯氧乙酸具有以下结构：
可以将本发明所述具有生物活性的对氟苯氧乙酸水溶液作用于植物的根部、茎秆和叶片部位。在使用过程中，可以通过喷雾等方法将该制剂应用于水稻表面，直到水稻叶片部分变湿、完全变湿或从叶片滴下。对水稻的处理也可以将该氟苯氧乙酸加入水稻生长所需的营养液或者供水***中，可以在白天或者晚上的任何时间使用，均会产生良好的抗虫性，优先用于植物生长活跃期。诱导抗虫性可在稻飞虱为害或不为害情况下被激发，并可持续至水稻收获时。要注意的是，应该在下雨或下雪之前2个小时使用，以免影响药效。施用药剂一段时间后，若发现诱导抗虫性减弱(如害虫数量回升)，可以再次施用该制剂以增强抗性。
在植物体内激活植物的诱导抗虫性需要“有效数量”的生物活性成分，这个数量可以在很大的范围内变化，这依赖于许多因素，包括植物的种类及其生长阶段，植物的种植密度，气候条件等等。一般而言，水稻田每亩地施用0.2～20g的活性成分即可激活水稻的诱导抗虫性。优化后，每亩地大约施用0.1～10g的活性成分来激活诱导抗虫性。
用本发明所述具有生物活性的制剂所激发的植物诱导抗虫性对水稻田稻飞虱有效，包括褐飞虱、白背飞虱和灰飞虱等。
通过下述实施例，对本发明的化合物和合成方法作更一步具体描述，能进一步理解本发明。但应申明，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明范围。
实施例1：对氟苯氧乙酸根部吸收处理水稻降低稻飞虱若虫的存活率
本实施例中，所采用的对氟苯氧乙酸的浓度为1mg/L和10mg/L。所用水稻为营养液栽培水稻，单株种植；处理方法是在水稻营养液中加入对氟苯氧乙酸，至终浓度为1mg/L或10mg/L，以营养液不加对氟苯氧乙酸作为对照。对氟苯氧乙酸处理12个小时后，在每株水稻茎秆套上一个特制玻璃罩(直径4cm，高8cm，筒壁均匀分布48个直径0.8mm的小孔)，接入初孵褐飞虱或白背飞虱若虫15头，玻璃罩的顶部使用圆形海绵封口。实验于温度28±2℃、湿度70-80％、光照14h的人工气候室内进行，每天记录两种飞虱若虫的存活虫数，每个处理重复10次。从图1可见，从对氟苯氧乙酸处理之后第2天开始，两种飞虱的若虫存活率就有一个显著的下降。对氟苯氧乙酸1mg/L处理的水稻第8天时褐飞虱的存活率为35.1％，显著低于对照的90.3％，而对氟苯氧乙酸10mg/L处理的水稻第8天时褐飞虱的存活率只剩下1.5％；同样的，对氟苯氧乙酸1mg/L处理的水稻第8天时白背飞虱的存活率为41.3％，显著低于对照的90.5％，而对氟苯氧乙酸10mg/L处理的水稻第8天时褐飞虱的存活率只剩下3.1％。结果表明，对氟苯氧乙酸根部吸收处理显著地提高了水稻对稻飞虱若虫的直接抗性。
实施例2：对氟苯氧乙酸茎叶喷雾处理提高水稻对稻飞虱若虫的抗性
本实施例中，所采用的对氟苯氧乙酸的浓度为20mg/L和100mg/L。所用水稻为营养液栽培水稻，单株种植；处理方法是将对氟苯氧乙酸用水配成相应浓度(20mg/L或100mg/L)后，使用小型喷雾器对水稻茎叶进行喷雾处理；以自来水作为对照。待水稻茎叶上雾滴完全干掉之后，在水稻茎秆套上一个特制玻璃罩(直径4cm，高8cm，筒壁均匀分布48个直径0.8mm的小孔)，接入初孵褐飞虱或白背飞虱若虫15头，玻璃罩的顶部使用圆形海绵封口。实验于温度28±2℃、湿度70-80％、光照14h的人工气候室内进行，每天记录飞虱若虫的存活数，每个处理重复10次。从图2可见，从对氟苯氧乙酸处理之后第2天开始，两种飞虱的若虫存活率就有一个显著的下降。对氟苯氧乙酸20mg/L处理的水稻第8天时褐飞虱的存活率为60.3％，显著低于对照的86.5％，而对氟苯氧乙酸100mg/L处理的水稻第8天时褐飞虱的存活率只剩下19.2％；同样地，对氟苯氧乙酸20mg/L处理的水稻第8天时白背飞虱的存活率为66.1％，显著低于对照的81.4％，而对氟苯氧乙酸100mg/L处理的水稻第8天时褐飞虱的存活率只剩下23.2％。结果表明，对氟苯氧乙酸茎叶喷雾处理显著地增加了水稻对稻飞虱若虫的直接抗性。
实施例3：对氟苯氧乙酸本身对稻飞虱的存活不产生影响
为排除对氟苯氧乙酸本身对稻飞虱若虫存活率的可能影响，本实施例中测定了不同浓度对氟苯氧乙酸本身对稻飞虱若虫的胃毒、触杀等作用。在测定对氟苯氧乙酸对稻飞虱若虫胃毒作用的实验中，选择将浓度为5、20、50mg/L的对氟苯氧乙酸加入到飞虱人工饲料当中，对照为不含对氟苯氧乙酸的人工饲料。在直径4cm、高8cm的玻璃双通管的两端放置用Parafilm封口膜夹裹的含有不同浓度对氟苯氧乙酸的人工饲料(每一端20μL)，管中加入15头初孵的白背飞虱若虫；以放置不加对氟苯氧乙酸的人工饲料作为对照。玻璃双通管放入人工气候箱(温度28℃，光照12h)中，每日更换一次人工饲料，并记录若虫的存活数。实验重复10次。结果表明，在人工饲料中添加测试浓度的对氟苯氧乙酸不影响白背飞虱的若虫存活率；含对氟苯氧乙酸为0、5、20和50mg/L的饲料，若虫在第2天的存活率分别为85.7％、85.5％、87.4％和81.3％；第4天时存活率分别为56.2％、58.6％、54.3％和57.6％；表明对氟苯氧乙酸本身对飞虱无胃毒作用。
在测定对氟苯氧乙酸对稻飞虱若虫触杀作用的实验中，选择浓度为5、20、50mg/L的对氟苯氧乙酸进行，对照为不含对氟苯氧乙酸的蒸馏水。直接用相应浓度的对氟苯氧乙酸或蒸馏水点滴用二氧化碳麻醉的3龄白背飞虱若虫(每虫1μL)，然后待苏醒后饲养于30天秧龄的水稻苗上，每苗上饲养15头；水稻置于温度28±2℃、湿度70-80％、光照14h的人工气候室内。各处理重复10次。分别于处理后24和48小时观察记录飞虱若虫的存活情况。结果表明，处理24小时后，对照组与对氟苯氧乙酸浓度为5、20和50mg/L的飞虱若虫存活率分别为93.3％、92.0％、93.1％和92.0％；48小时后，分别为90.2％、92.0％、91.6％和90.8％，均没有显著差异；表明对氟苯氧乙酸本身对飞虱无触杀作用。
实施例4：对氟苯氧乙酸的诱导机理研究
本实施例中，所采用的对氟苯氧乙酸浓度为5mg/L，所用水稻为营养液栽培水稻，单株种植；处理方法是在水稻营养液中加入对氟苯氧乙酸，至终浓度为5mg/L，以营养液不加对氟苯氧乙酸作为对照，每个处理5个重复。实验于温度28±2℃、湿度70-80％、光照14h的人工气候室内进行。结果表明，对氟苯氧乙酸处理72小时后，水稻体内4-羟基苯甲酸和γ-氨基丁酸含量明显上升，其中4-羟基苯甲酸的量是对照的2.12倍，γ-氨基丁酸的量是对照的2.86倍。4-羟基苯甲酸属于酚酸类防御化合物，γ-氨基丁酸属于非蛋白类氨基酸，对害虫有直接的毒害作用，能够影响昆虫的周围神经***。对氟苯氧乙酸处理水稻提高这些防御化合物含量，从而对害虫产生不利影响，提高水稻对害虫的抗性。
Claims (3)
1.一种激发水稻诱导抗虫性的方法，其特征在于，该方法通过对氟苯氧乙酸诱导水稻对稻飞虱产生***性抗性，所述稻飞虱包括褐飞虱Nilaparvata lugens (Stål)、白背飞虱Sogatella furcifera（Horváth）和灰飞虱Laodelphax striatellus (Fallén)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具体为：将对氟苯氧乙酸配成20mg/L~100mg/L的水溶液后，使用喷雾器对水稻茎叶进行喷雾处理，直到水稻叶片部分变湿、完全变湿或从叶片滴下。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具体为：将对氟苯氧乙酸按照1mg/L~10mg/L溶于水稻培养液或水稻灌溉水中，栽培水稻。
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