CN109938040B

CN109938040B - 一种利用水杨酸和钙提高花生抗根腐病的方法

Info

Publication number: CN109938040B
Application number: CN201910323005.0A
Authority: CN
Inventors: 耿耘; 李新国; 郭峰; 张佳蕾; 杨莎; 孟静静; 王建国; 唐朝辉
Original assignee: Biotechnology Research Center of Shandong Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Biotechnology Research Center of Shandong Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2019-04-22
Filing date: 2019-04-22
Publication date: 2021-10-01
Anticipated expiration: 2039-04-22
Also published as: CN109938040A

Abstract

本发明提供了一种利用水杨酸和钙提高花生抗根腐病的方法，包括以下步骤：采用摩尔比为1:20‑30的水杨酸与钙离子溶液灌根处理的花生幼苗，每株用液量为100mL；其中，水杨酸的浓度为1‑1.5mM。本发明提供的诱导花生根腐病抗性的方法，对环境安全无害，不需要其他农药，可有效防治花生根腐病的发生及危害。该方法使用简便、成本低，适合在生产实践中广泛推广使用。

Description

一种利用水杨酸和钙提高花生抗根腐病的方法

技术领域

本发明属于植物保护领域，涉及一种提高花生抗根腐病的方法。

背景技术

花生是世界上重要的油料作物和经济作物之一，在100多个国家广泛种植。中国在世界花生生产和贸易中占有极为重要的地位，总产量居世界首位。每年病虫害的发生对花生生产造成严重损失。其中花生根腐病是花生生产上重要的土传病害。因此，采取有效措施防治根腐病对于保障花生生产具有重要意义。

长期以来，花生根腐病主要以化学药剂防治为主。但是，长期过度施用化学农药会使病原菌产生抗药性和农产品农药残留，严重危及农业生态***和人类健康。大量研究表明，植物自身拥有多种应对生物胁迫的响应机制，其中诱导抗病性是植物自身所产生的一种主动抗性反应方式，通过外源刺激诱导植物自身的某些抗性基因表达，从而达到提高植物抗性的作用。充分利用植物自身诱导抗性来保护农作物免受病虫害的侵袭，可有效减少化学杀菌剂的应用并降低农药残留的危害，在农作物的可持续生产中发挥着重要作用。因此，经济、高效、无毒且对环境安全的根腐病防病措施对花生产业发展具有重要意义。

水杨酸是植物抗病反应中重要的信号分子，能够激活植物抗病相关的防御保护机制，参与植物的过敏反应(HR)和***获得抗性(SAR)反应，在植物的SAR信号传导和抗性反应中起着关键作用。外源水杨酸能有效诱发烟草、黄瓜、马铃薯、番茄、豌豆、水稻、小麦和拟南芥等对病毒、真菌及细菌病害的***或局部抗性。钙作为植物细胞的第二信使，能够参与植物的诱导抗病反应，病原物刺激能引起胞内Ca²⁺水平改变，加强寄主植物细胞壁和膜结构的完整性，抑制病斑扩展并降低病原菌对植物的侵染。外源钙可有效降低由多重病原菌引起的植物病害。

钙离子信号转导途径和水杨酸介导的信号途径是调控植物抗病性的非常重要的两条信号途径。但单独施用SA和钙离子对植物的诱抗效果有限，且高浓度的SA和钙离子会影响植株的正常生长。因此，通过SA和钙离子的协同调控作用可以有效提高植株抗病性，为植物病害的绿色防控提供了技术支持。

发明内容

针对目前花生根腐病防治主要以化学防治为主，在短期内产生抗药性，使防效降低；同时长期过度施用化学农药也会造成农产品农药残留，严重危及农业生态***和人类健康等问题，本发明提供一种外源水杨酸和钙联合诱导花生抗根腐病的方法，诱抗效果明显，对环境更安全，农产品无农药残留。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种利用水杨酸和钙提高花生抗根腐病的方法，包括以下步骤：

采用摩尔比为1:20-30的水杨酸与钙离子溶液灌根处理20d的花生幼苗，每株用液量为100mL；

其中，水杨酸的浓度为1-1.5mM。

所述钙离子由硝酸钙、氯化钙。

所述花生品种选自花育22、花育25及海花1。

一种花生诱抗试剂，包含摩尔比为1:20-30的水杨酸与钙离子；水杨酸的浓度为1-1.5mM。

本发明具有以下优点：

本发明提供的诱导花生根腐病抗性的方法，仅采用水杨酸与钙联合处理花生幼苗，对环境安全无害，不需要其他农药，可有效防治花生根腐病的发生及危害，解决目前花生根腐病防治主要以化学防治为主，在短期内产生抗药性，使防效降低；同时长期过度施用化学农药也会造成农产品农药残留，严重危及农业生态***和人类健康等问题。该方法使用简便、成本低，适合在生产实践中广泛推广使用。

附图说明

图1是不同处理对花生根系O₂ ^-含量的影响；

图2是不同处理对花生根系H₂O₂含量的影响；

图3是不同处理对花生根系PAL、PPO和POD酶活性的影响。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明，但本发明不受下述实施例的限制。

实施例1 水杨酸和钙单独与联用处理对花生根腐病抗性的诱导效果

1、植物材料

选用花生栽培品种花育22（山东省农业科学院生物技术研究中心提供）。将籽粒饱满的花生种子浸泡30分钟后，放在大瓷托盘中，用潮湿的纱布盖住置于黑暗条件下常温催芽2天，将发芽比较一致的种子播种于直径9厘米的小花盆中（每盆一棵），置于人工气候箱中培养，光照强度为300 μmol m²s^-1，温度为30℃/25℃(昼/夜)，相对湿度为60%，光照时间为14h/10h (昼/夜)。

2、10mmol/L水杨酸母液的配制

取水杨酸0.6906g于烧杯中，用2.5ml无水乙醇溶解，再用40℃无菌水定容到500ml待用。

3、水杨酸处理花生幼苗

取已经配好的10mmol/L水杨酸溶液，分别稀释成浓度为0.05 mmol/L、0.5 mmol/L、1.0 mmol/L、1.5 mmol/L的水杨酸溶液。花生幼苗培养3周后，进行灌根处理，以无菌水作对照。

4、钙处理花生幼苗

配制浓度为10 mmol/L、15 mmol/L、20 mmol/L、25mmol/L的Ca(NO₃)₂溶液。花生幼苗培养3周后，进行灌根处理，以无菌水作对照。

5、水杨酸+钙处理花生幼苗

配制SA和Ca(NO₃)₂的摩尔比为1:1、1:10、1:20、1:30的水溶液，其中水杨酸的浓度为1.0 mmol/L。花生幼苗培养3周后，进行灌根处理，以无菌水作对照。

6、根腐病菌接种

用玉米砂培养根腐病菌，不同处理诱导3天后，染菌的玉米砂与盆栽土混合成3%菌土，接种各处理植株。

7、结果调查与计算

花生幼苗接种5d后调查发病情况并按照下式计算病情指数：

根腐病发病程度分级标准为：

0级，植株茎基部和主须根均无病斑；

1级，植株茎基部和主根少量病斑；

3级，植株茎基部和主根病斑较多，病斑面积占茎和根总面积的1/4至1/2左右；

5级，植株茎基部和主根病斑较多，病斑面积占茎和根总面积的1/2至3/4左右；

7级，茎基部或主根上病斑连片，形成绕颈现象，但根系并未死亡；

9级，根系坏死，植株地上部萎蔫或死亡。

8、诱导效果

不同浓度水杨酸、钙及水杨酸和钙联用处理下花生根腐病的发病情况见表1、表2和表3。

表1 不同浓度水杨酸诱导花生抗根腐病的作用

浓度(mmol/L)	CK	0.05	0.50	1.00	1.50
						病情指数	43.3	37.6	32.3	29.7	28.1
诱抗效果(%)	-	13.2	25.4	31.4	35.1

表1结果表明，各供试浓度水杨酸处理花生根系的病情指数均明显低于对照。1.00mmol/L和1.50mmol/L的SA处理花生根系其病情指数最低，诱抗效果最显著，分别达到31.4%和35.1%，说明1.00mmol/L和1.50mmol/L水杨酸处理对花生根系抗根腐病的诱导效果最好。但施加1.50mmol/L水杨酸后，花生幼苗略有萎蔫症状，因此选用1.00 mmol/L水杨酸为优选浓度。

表2 不同浓度钙离子诱导花生抗根腐病的作用

浓度(mmol/L)	CK	10	15	20	25
						病情指数	47.8	43.9	38.1	33.6	34.5
诱抗效果(%)	-	8.2	20.3	29.7	27.8

表2结果表明，各浓度钙处理花生根系的病情指数均明显低于对照。其中，Ca(NO₃)₂浓度20 mmol/L时花生根系的病情指数最低，诱抗效果最显著，达到29.7%。因此选用20mmol/L钙为优选浓度。

表3 不同处理诱导花生抗根腐病的作用

水杨酸和钙摩尔比	CK	1:1	1:10	1:20	1:30
						病情指数	41.6	28.3	25.9	21.7	23.5
诱抗效果(%)	-	32.0	37.7	47.8	43.5

表3结果表明，各摩尔比的水杨酸和钙处理花生根系的病情指数均明显低于对照。其中，钙和水杨酸摩尔比20:1时花生根系其病情指数最低，诱抗效果最显著。

实施例2 水杨酸和钙处理对花生O₂ ^-和H₂O₂含量的影响

1、水杨酸处理花生及取样

以蒸馏水为对照(CK)，设水杨酸(SA)、Ca(NO₃)₂ (Ca)、Ca²⁺螯合剂EGTA(EGTA)、Ca+SA和EGTA+SA等5个处理。水杨酸，Ca(NO₃)₂和EGTA的浓度分别为20 mM，1 mM和5 mM。诱导处理3天后接种根腐病菌，并于接种后第0、1、2、3、4、5天取花生根系，用于测定超氧阴离子(O₂ ^-)和过氧化氢(H₂O₂)含量，综合分析水杨酸和钙对花生根系活性氧代谢的影响。

2、花生根系活性氧代谢测定

O₂ ^-和H₂O₂含量分别用超氧阴离子测试盒和过氧化氢(H₂O₂)测试盒测定，测试盒均购自苏州科铭生物技术有限公司。

3、结果与分析

活性氧是植物细胞应答各种逆境产生的重要的信号分子。H₂O₂含量增加可增强细胞壁，促进植物抗毒素产生，也可直接杀死病原菌产生过敏性坏死（HR），诱导抗病相关酶及病程相关蛋白基因的表达，产生抗病反应。图1-2结果表明，Ca+SA处理较SA处理显著提高了O₂ ^-产生速率和H₂O₂含量，而EGTA和EGTA+SA处理显著抑制了二者，说明SA与Ca共同作用可以显著提高花生对根腐病的抗性。

实施例3 水杨酸和钙处理对花生防御酶活性的影响

1、水杨酸处理花生及取样

以蒸馏水为对照(CK)，设水杨酸(SA)、Ca(NO₃)₂ (Ca)、EGTA(EGTA)、Ca+SA和EGTA+SA等5个处理。水杨酸，Ca(NO₃)₂和EGTA的浓度分别为20 mM，1 mM和5 mM。诱导处理3天后接种根腐病菌，并于接种后第0、1、2、3、4、5天测定苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)活性，综合分析Ca²⁺与SA对花生叶片防卫物质活性的影响。

2、花生根系防御酶活性测定

PAL、PPO、POD活性分别用苯丙氨酸解氨酶(PAL)测试盒、多酚氧化酶(PPO)测试盒和过氧化物酶(POD)测试盒测定，测试盒均购自苏州科铭生物技术有限公司。

3、结果与分析

PAL、PPO和POD是植物体中关键的防御酶，其活性的增强可使细胞内植保素类物质积累并促进木质素的合成，在抗病反应中发挥着重要作用。图3结果表明，Ca²⁺能够进一步增强SA对PAL、PPO和POD酶的活性的诱导，而EGTA不仅抑制了酶活性，而且对SA的诱导效果也有抑制作用，说明了Ca²⁺能促进SA的诱抗作用，SA与Ca²⁺共同作用可以显著提高花生对根腐病的抗性。

Claims

1.一种利用水杨酸和钙提高花生抗根腐病的方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用摩尔比为1:20-30的水杨酸与钙离子溶液灌根处理20d的花生幼苗，每株用液量为100mL；其中，水杨酸的浓度为1-1.5mM；

所述花生品种选自花育22号、花育25号或海花1号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钙离子由硝酸钙提供。