CN112772657B - 哌啶酸作为植物抗病激活剂在防治苹果叶部病害中的应用 - Google Patents

哌啶酸作为植物抗病激活剂在防治苹果叶部病害中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了哌啶酸作为植物抗病激活剂在防治苹果叶部病害中的应用，属于植物诱导抗病性技术领域。浓度为0.2mmol·L‑1～0.5mmol·L‑1的哌啶酸溶液可用于诱导苹果叶片抗病性，有效防治苹果炭疽叶枯病。本发明的哌啶酸溶液本身无离体的杀菌或抑菌活性，在活体条件下才能诱发植物抗病性，诱导苹果叶片产生的抗病性具有持效期长和抗病谱广特点，且环保安全，不宜导致病原菌产生抗药性；使用方法简单，浓度低，用量少；还能提高植物体内防御酶的活性并提高抗病相关基因的表达量，并且能提高生防菌丁香假单胞菌B‑1对苹果炭疽叶枯病的防治效果。

Description

哌啶酸作为植物抗病激活剂在防治苹果叶部病害中的应用
技术领域
本发明属于植物诱导抗病性技术领域，具体涉及哌啶酸作为植物抗病激活剂在防治苹果叶部病害中的应用。
背景技术
苹果是作为我国重要的经济作物和出口水果，是我国北方农民增收的重要支柱产业之一，但是病害严重制约了我国苹果产业的健康发展。据报道，危害苹果的病害有100余种，根据危害部位不同分为叶部病害，枝干病害、果实病害和根部病害。
由围小丛壳(Glomerella cingulata)引起的苹果炭疽叶枯病(Glomerella leafspot,GLS)是近年我国苹果上新发现的一种病害，主要危害苹果叶片和果实，导致叶片焦枯，提早脱落，严重果园落叶率达90％；果实受侵染后在果面上形成直径1～2mm的黑色病斑，不仅直接降低果品产量和品质，造成严重的经济损失，而且可严重消弱树势，降低树体抗病力，诱发枝干病害及根部病害的危害。苹果炭疽叶枯病是苹果上的一种新病害，该病害最早于1988年在巴西发现，随后美国也报道了该病的严重危害，2012年我国首次报道了炭疽叶枯病的危害，2014年已扩散蔓延至我国大部分苹果主产区。嘎啦、金冠、秦冠等品种高度感病，富士，红星等品种抗性强。
目前，苹果炭疽叶枯病的防控主要依靠化学药剂，频繁使用化学杀菌剂不仅使果园生态环境不断恶化，给食品安全带来极大隐患；而且苹果炭疽叶枯病发病迅速，潜育期只有2～4d，病原菌一旦侵入寄主组织，几乎没有用药防治时间。炭疽叶枯病如果无法得到有效控制，嘎啦、秦冠等感病优良品种在我国将面临被淘汰的风险。化学杀菌剂频繁大量使用，不仅给人类健康及环境安全带来严重威胁，而且导致的病原菌抗药性问题也日益突出。因此，寻求可替代化学杀菌剂的安全有效防治措施用于苹果病害防治，已成为苹果生产中亟待解决的问题。
诸多研究表明，通过激发植物本身的防御体系来控制病害，是开发高效、安全、绿色农药的一条重要途径。能够诱导植物产生抗病性的化合物被称为植物抗病激活剂(Plantactivator)，目前已有多种商品化的抗病激活剂在番茄、葡萄、烟草等作物上应用，并取得显著防病效果。植物的诱导抗性起始于植物对来自病原菌信号物质的识别，其中包括防御基因表达水平升高、防御酶活性的提高、防御化合物的累积等等。利用诱导抗性控制植物病害具有抗性持续时间长、抗病谱广及不污染环境等优点，被认为是植物病害防治的一种新策略和可行途径。
发明内容
本发明旨在针对现有技术的不足，提供哌啶酸作为植物抗病激活剂在防治苹果叶部病害中的应用。本发明针对目前农业生产中苹果炭疽叶枯病危害严重且防治困难，化学药剂造成的环境污染及病原菌抗药性等问题，提供了一种诱导苹果叶片抗病性的方法，对苹果炭疽叶枯病进行有效防治。以此减少化学药剂的使用次数和使用量，削弱其对环境的危害及对人类身体健康的影响，并可延迟苹果炭疽叶枯病菌抗、耐药菌株的出现，以实现苹果产业向着安全、高效、可持续的方向发展。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
哌啶酸用于增强植物体内防御酶活性和/或用于提高植物体内防御相关基因的表达水平的用途。
在上述方案的基础上，所述的防御酶为PAL、PPO、POD和SOD；所述的防御相关基因为PR1、PR5、β-1,3-葡聚糖酶基因和几丁质酶基因。
基于同一个发明构思，本发明提供了哌啶酸用于提高生防菌丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)B-1对苹果炭疽叶枯病的防治效果的用途。
在上述方案的基础上，所述植物体为苹果叶片。
基于同一个发明构思，本发明提供了一种植物抗病激活剂，有效成分为哌啶酸。
在上述方案的基础上，植物抗病激活剂的用途，所述哌啶酸用于诱导苹果叶片抗病性，防治苹果病害。
在上述方案的基础上，所述苹果病害为由苹果叶部病害病原菌引起的苹果炭疽叶枯病、苹果褐斑病或苹果锈病。
基于同一个发明构思，本发明提供了一种诱导苹果叶片抗病性的方法，其特征在于，使用哌啶酸溶液。
在上述方案的基础上，所述哌啶酸溶液的浓度为0.2mmol·L-1～0.5mmol·L-1。
在上述方案的基础上，使用喷雾器在苹果树体叶片上喷洒哌啶酸溶液。
本发明的有益效果是：
本发明所提供的化合物哌啶酸可诱导植物抗病性，属于植物抗病激活剂，与传统农药相比具有以下优点：
(1)本身无离体的杀菌或抑菌作用，在活体条件下才能诱发植物自身的免疫***抵御病害的侵袭；
(2)哌啶酸诱导产生的抗病性属于植物机体自身生理代谢反应，对环境安全，不宜产生抗药性；
(3)使用方法简单，浓度低，用量少；
(4)诱导产生的抗病性具有持效性长和广谱特性，经哌啶酸处理过的苹果叶片，除对苹果炭疽叶枯病防效显著外，还对苹果褐斑病和苹果锈病具有明显防效，对上述病害的防治效果均可达70％以上，具有很高的经济效益；
(5)使用哌啶酸还能提高苹果叶片内防御酶PAL、PPO、POD和SOD的活性，并且可诱导抗病相关基因PR1、PR5、β-1,3-葡聚糖酶基因和几丁质酶基因表达量显著升高；
(6)使用哌啶酸可提高生防菌丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)B-1对苹果炭疽叶枯病的防效。
附图说明
图1为不同浓度哌啶酸对苹果炭疽叶枯病菌孢子萌发和菌丝生长的影响，A为苹果炭疽叶枯病菌孢子萌发率，B为苹果炭疽叶枯病菌菌落直径；
图2为不同浓度哌啶酸对苹果炭疽叶枯病的防治效果，A为不同浓度哌啶酸对苹果炭疽叶枯病病情指数的影响，B为不同浓度哌啶酸对苹果炭疽叶枯病每叶片病斑数的影响；
图3为哌啶酸对苹果炭疽叶枯病防治效果随使用间隔时间的变化；
图4为哌啶酸对苹果叶片内防御酶活性的影响；
图5为哌啶酸对苹果叶片内抗病相关基因表达的影响；
图6为哌啶酸提高生防菌丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)B-1对苹果炭疽叶枯病的防治效果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
本发明涉及一种诱导苹果叶部抗病性的方法，其包括将有效浓度的哌啶酸水溶液应用于苹果叶部，经吸收后激发叶部的抗病性，从而提高苹果叶部对病害的抗性。
本发明所述的哌啶酸具有以下结构：
Figure BDA0002894342380000051
实施例1
哌啶酸对苹果炭疽叶枯病菌孢子萌发和菌丝生长的影响：
制备苹果炭疽叶枯病菌(Glomerella cingulata)的孢子悬浮液，浓度为105个·mL-1，分别向孢子悬浮液中添加哌啶酸水溶液，使其终浓度为0.2mmol·L-1和0.5mmol·L-1，置于25℃条件下，12h观察孢子萌发情况。
配置PDA培养基，在其中添加哌啶酸水溶液，使其终浓度为0.2mmol·L-1和0.5mmol·L-1，在上述PDA培养基中分别接种活化好的苹果炭疽叶枯病菌，于25℃恒温暗培养3～5d，测量菌落直径。
上述所用PDA培养基，其组分及配方如下：马铃薯削皮后称取200g，切成小块在水中煮沸15～20min，四层纱布过滤后加入葡萄糖20g，琼脂粉15g，定容至1000mL，pH值天然，在121℃高压蒸汽灭菌20min。
结果显示：0.2mmol·L-1和0.5mmol·L-1哌啶酸对苹果炭疽叶枯病菌孢子萌发和菌落直径没有明显影响，说明该浓度化合物对病原菌孢子萌发和菌丝生长无抑制作用。
哌啶酸对苹果炭疽叶枯病菌孢子萌发和菌丝生长的影响，结果见图1。
实施例2
哌啶酸对苹果炭疽叶枯病的防治效果：
制备苹果炭疽叶枯病菌的孢子悬浮液，将病原菌在PDA上恒温暗培养，待菌丝长至2/3平皿时，用接种环刮除气生菌丝，2～3d后可见橘黄色的分生孢子角产生，配置分生孢子悬浮液调节浓度至5×104个·mL-1。
配置0.2mmol·L-1和0.5mmol·L-1哌啶酸水溶液，选取长势一致的一至二年生完全展开叶的嘎啦苹果枝条，分别均匀喷雾上述不同浓度哌啶酸溶液，直到叶片有水滴滴下，以无菌水作对照。上述不同浓度哌啶酸溶液处理后3d，喷雾接种上述制备的苹果炭疽叶枯病菌孢子悬浮液，田间接种后用塑料袋进行保湿24h，定期观察记录叶片发病情况。
按GB/T17980.124-2004《农药田间药效试验准则(二)》分级，并计算病情指数。
0级：无病斑；1级：病斑面积占整个叶面积的10％以下；3级：病斑面积占叶面积的11％～30％；5级：病斑面积占叶面积的30％～50％；7级：病斑面积占叶面积的51％；9级：落叶。
按以下公式计算:病情指数＝100×∑(各级病叶数×该病级值)/(调查总叶片数×最高级值)；防治效果＝(对照病情指数-哌啶酸溶液处理病情指数)/对照病情指数×100％
所述不同浓度哌啶酸溶液对苹果炭疽叶枯病的防治效果见图2，不同浓度哌啶酸溶液处理后，苹果炭疽叶枯病病斑数和病情指数均显著降低，浓度为0.2mmol·L-1和0.5mmol·L-1的哌啶酸溶液对炭疽叶枯病的防治效果均在75％以上。
实施例3
哌啶酸防治苹果炭疽叶枯病效果随使用间隔时间的变化：
按照实施例2中方法处理苹果树体叶片，将0.2mmol·L-1哌啶酸水溶液均匀喷雾到叶片上，直到有水滴滴下，自然晾干，分别于处理后1d，2d，3d，5d，7d，11d和14d，喷雾接种苹果炭疽叶枯病菌孢子悬浮液，测定哌啶酸防治效果随使用间隔时间的变化。
结果如图3所示：间隔不同时间接种病原菌，其防治效果存在显著差异，其中间隔时间在3～7d，防治效果最好，防效均在77％以上。
实施例4
哌啶酸对苹果褐斑病和苹果锈病的防治效果：
取苹果褐斑病(Diplocarpon mali)发病叶片，保湿后挑取分生孢子角，制备孢子悬浮液，调节分生孢子浓度为105个·mL-1；降雨后取柏树上的苹果锈病(Gymnosporangiumyamadai)冬孢子角，待萌发产生担孢子后，制备孢子悬浮液。
配置0.2mmol·L-1哌啶酸水溶液，选取长势一致的一至二年生完全展开叶的富士苹果枝条，均匀喷雾上述哌啶酸溶液，直到叶片有水滴滴下，以无菌水作对照。上述哌啶酸溶液处理后3d，喷雾接种上述制备的苹果褐斑病菌和苹果锈病菌孢子悬浮液，田间接种后用塑料袋进行保湿24h，定期观察记录叶片发病情况。
按GB/T17980.124-2004《农药田间药效试验准则(二)》分级，并计算病情指数。
0级：无病斑；1级：病斑面积占整个叶面积的10％以下；3级：病斑面积占叶面积的11％～30％；5级：病斑面积占叶面积的30％～50％；7级：病斑面积占叶面积的51％；9级：落叶。
按以下公式计算:病情指数＝100×∑(各级病叶数×该病级值)/(调查总叶片数×最高级值)；防治效果＝(对照病情指数-哌啶酸溶液处理病情指数)/对照病情指数×100％
0.2mmol·L-1哌啶酸水溶液处理富士苹果叶片后，接种苹果褐斑病和苹果锈病的病原菌，其防治效果显著，对苹果褐斑病和苹果锈病的防治效果分别为76.4％和70.5％。
实施例5
哌啶酸诱导苹果叶片抗病机理：
按照实施例2种方法处理苹果树体叶片，均匀喷施0.2mmol·L-1哌啶酸水溶液，以无菌水处理的叶片作为对照，分别于处理后0、0.5、1、2、3、5、7、11d取样，测定叶片组织内防御相关酶活性和抗病相关基因的变化趋势。
结果如图4和图5所示：0.2mmol·L-1哌啶酸处理苹果叶片后，叶片组织内苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)和超氧化歧化酶(SOD)活性相比对照均明显升高，而且病程相关蛋白(PRs)基因PR1、PR5、β-1,3-葡聚糖酶基因和几丁质酶基因表达量显著上调，说明哌啶酸可通过提高叶片内防御酶活性和抗病基因的表达，诱导苹果叶片对病害的抗性。
实施例6
哌啶酸提高丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)B-1对苹果炭疽叶枯病的防治效果：
本实施例所使用的丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)B-1，于2015年12月31日保藏于：中国典型培养物保藏中心，保藏号：CCTCC NO:M2015813，保藏地址为：湖北省武汉市，洪山区八一路。
制备浓度为105cfu·L-1生防菌丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)B-1的菌悬液，与哌啶酸溶液混合，使哌啶酸终浓度为0.2mmol·L-1。选取长势一致的一至二年生完全展开叶的嘎啦苹果枝条，分别均匀喷雾上述不同浓度菌株B-1菌悬液，直到叶片有水滴滴下，以无菌水作对照。上述丁香假单胞菌B-1菌悬液和哌啶酸溶液混合处理苹果叶片后3d，按照上述实施例2中方法接种苹果炭疽叶枯病菌孢子悬浮液，并计算防治效果。
结果如图6所示：哌啶酸可显著提高丁香假单胞菌B-1的防治效果，接种后7d和14d，丁香假单胞菌B-1单独处理的防治效果分别为80.5％和71.2％；哌啶酸与丁香假单胞菌B-1混合处理的防治效果分别达到90.6％和80.3％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.哌啶酸用于提高生防菌丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)B-1对苹果炭疽叶枯病防治效果的用途，其特征在于，所述丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)B-1的保藏号为CCTCC NO:M2015813。
2.一种有效成分为哌啶酸的植物抗病激活剂的用途，其特征在于，用于诱导苹果叶片产生抗病性以防治苹果叶部病害；所述苹果叶部病害为由苹果叶部病害病原菌引起的苹果炭疽叶枯病、苹果褐斑病或苹果锈病；激活剂中哌啶酸的浓度为0.2mmol·L-1～0.5mmol·L-1。
3.一种诱导苹果叶片产生抗病性以防治苹果叶部病害的方法，其特征在于，使用哌啶酸溶液，所述苹果叶部病害为由苹果叶部病害病原菌引起的苹果炭疽叶枯病、苹果褐斑病或苹果锈病；所述哌啶酸溶液的浓度为0.2mmol·L-1～0.5mmol·L-1。
4.根据权利要求3所述的诱导苹果叶片产生抗病性以防治苹果叶部病害的方法，其特征在于，使用喷雾器在苹果树体叶片上喷洒哌啶酸溶液。
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