2020-植物诱抗剂的应用研究进展_帅正彬.pdf

2020 年第 9 期 绿色防控 收稿日期 2020 07 31 基金项目 现代农业产业技术体系四川省蔬菜创新团队项目 nycytx 31 四 川 省 十 三 五 蔬菜育种攻关项目 2016NYZ0033 作者简介 帅正彬 1967 女 研究员 专业方向 大蒜 丝瓜 新品种选育与栽培技术 E mail 756652927 qq com 为 通讯作者 植物诱抗剂的应用研究进展 帅正彬 1 胡慧敏 2 柴 丹 1 郭江洪 1 杨 斌 1 1 成都市农林科学院园艺研究所 成都 温江 611130 2 西南大学农学与生物科技学院 重庆 北碚 400700 摘 要 近年来 植物诱抗剂因其广谱性和环保性成为较热门的研究对象 本文重点综述了植物诱抗剂的应用研究进展 并对植 物免疫诱抗剂的发展前景进行了展望 关键词 植物诱抗剂 应用 研究进展 植物诱抗剂全称植物免疫诱抗剂 又名激发子 它可以通过调节植物代谢激活植物免疫系统和生长 系统来增强植物抗病性和抗逆性 也被称为植物疫 苗 并且其不污染环境的优点符合发展绿色植物保 护的要求 目前 它是世界上生物农药开发的热门 研究领域 近年来 我国植物诱抗剂的相关研究也逐 渐深入 作为一类新型的生物产品 它将在农业生 产和发展中发挥越来越重要的作用 前景十分广泛 1 植物诱抗剂的概念与作用机理 植物诱抗剂 elicitor 是被 Keen 等于 1972 年提 出的 是能够激活植物产生防卫反应的因子的统称 按来源是否是生物因子 分为生物源和非生物源两 类诱抗剂 按是否产生于寄主作物又分为内源和外 源诱抗剂 生物激发子与环境有良好的相容性 是 当前研究的重点 植物诱抗剂与植物接触后 它可以多种方式进 入植物并被植物受体识别 研究表明番茄 大豆 欧 芹 水稻 小麦等作物细胞膜上存在对诱抗剂亲和力 高的受体蛋白 诱抗剂被识别后 产生膜的去极化 离子通道 胞间液的碱化 氧化突发反应 蛋白的磷 化等多种信号传导反应 从而刺激植物产生过敏反 应 H 积累植物保卫素 抑制病原物降解酶的蛋 白质抑制物 多种细胞壁修饰作用等一系列防卫反 应 2 植物诱抗剂的种类与应用 植物诱抗剂分被分为两种 生物源和非生物源 的 根据生物源诱抗剂的化学性质 将其分为糖类 激发子 糖肽激发子 脂质或脂肽激发子 蛋白激发 子和小分子代谢物激发子等 本文主要综述对环境友好 安全 应用前景大的 几种诱抗剂的应用研究进展 2 1 氨基寡糖素 氨基寡糖素 寡糖激发子 在自然界的含量极 其丰富 主要来源于动物 植物和微生物的壳或细胞 壁 目前确定的寡糖激发子主要包括壳寡糖 胞外 多糖 木葡聚糖 几丁质 海带多糖 海藻糖等 壳寡糖是从虾和蟹等海洋生物的壳中提取出的 一种多糖类天然产物 是几丁质 壳聚糖系列产品的 下游产品 具有杀菌 杀虫 促生长的作用 对人 畜 无害 不污染环境 在植物抗逆诱导剂上具有较好的 开发应用潜力 研究应用很活跃 2 1 1 抗逆 壳寡糖通过调节寒冷和干旱等胁迫 条件下植物的生理和生化功能 从而显著地减少了 逆境对植物造成的损害 减少环境因素对农作物的 不良影响 壳寡糖通过减少细胞膜的过氧化作用 可以降低细胞电解质渗漏率 提高细胞保水力 最终 显著地提高茄苗的抗寒性 2 1 2 抗病虫 氨基寡糖素水剂可调节作物的代 谢平衡 诱导作物抗病 王胤等人的试验表明 喷施氨基寡糖素后黄瓜 白粉病和疫病在病情得到控制 防效达 68 和 72 8 草莓白粉病的防治效果为 45 5 对番茄 的灰霉病 早疫病和细菌性病害防效为 60 6 1 张胡焕 2 等人试验得到 5 氨基寡糖素水剂 1000 53 绿色防控 2020 年第 9 期 倍液配施 48 苯甲 嘧菌酯悬浮剂 1000 倍液对番 茄叶霉病的防治效果为 62 97 86 14 陈思 思 3 2019 年试验发现保康灵 1 号 3 壳寡糖水剂 型 300 倍液处理草莓后的炭疽病 灰霉病等病害发 病率从 16 6 降低到 8 84 曲诚怀 4 等人发现 在苹果种植上 在早熟嘎拉的春季生育期用 5 氨 基寡糖素水剂 800 倍液喷施 4 次 与喷施常规药剂 相比 显著提高抗病能力和提升果实品质 两个处理 的果实红斑病病情指数分别为 3 8 5 2 炭疽叶枯 病病情指数分别为 10 8 24 7 差异均为极显著 2 1 3 增产 壳寡糖通过减少病害 减少胁迫对农 作物的危害 从而减小对植物的光合效率影响 促进 植物的器官分化和养分的积累 最终提高产量 牛 贞福 5 等人实验发现氨基寡糖素作为诱抗剂 使番 茄产量单株提高 16 75 张斌 6 等人发明的一种 含有壳寡糖的冲施肥对黄瓜 青菜 茄子 辣椒的平 均增产率为 10 20 朱江的试验表明 向西瓜 喷施氨基寡糖素可以防止早衰 促进生长 使其提早 成熟并增产 罗树凯试验表明 在棉花生长期 喷施 5 氨基寡糖素更能促进棉花株高 茎粗 真叶数等 生长量的增加 使棉花增产效果明显 王晓丹用保 康灵 1 号处理水稻的试验发现其能提高种子的出苗 率 促进根系的生长 后期结实率和穗粒数都有提 高 最终提高产量 2 2 壳聚糖 壳聚糖来源于甲壳素 在自然界中的储备十分 丰富 主要存在于甲壳动物的壳中 少量于昆虫体壁 和黑曲霉等真菌细胞壁中 它在激活植物的自我防 御系统 诱导植物抗逆和调节植物生长方面发挥着 重要作用 但它因为水溶性大和分子量大而不容易 被植物吸收 且高浓度对细胞膜能产生伤害 所以在 生产上应用受到限制 殷和勤等人的试验结果表明 对黄瓜幼苗施用 壳聚糖可以促进其根系吸收养分 提高叶片中叶绿 素 可溶性蛋白和可溶性糖的含量 最终使幼苗的品 质提高 葛少彬 7 用含壳聚糖水溶肥料 壳聚糖 25g L N K 2 O 80g L 600 倍液喷施辣椒能极显 著增产 10 9 张爱华等人试验发现 对于香蕉 施用壳聚糖与常规施肥处理相比 提高了果指质量 和果指长度 增产 25 3 提高产量的同时还延缓 了果实的衰老进程 提高果实贮藏性 牛贞福 5 实 验发现喷施壳聚糖可增强番茄对灰霉病的抗性 相 对防效分别比 CK 提高 62 33 2 3 蛋白类 植物免疫蛋白是一种初生多肽复合蛋白 从植 物 酵母和微生物中提取 根据活性可分为酶类蛋 白质和非酶类蛋白激发子 这些植物免疫激活蛋白 包括纤维素酶 隐地蛋白 过敏致病性蛋白等几十 种 可以激活植物体的代谢调节系统 免疫反应 促 进植物的生长 提升作物的品质 有的已在生产上 广泛应用 如 阿泰灵 多肽保 和 普绿通 阿泰灵 是由中国农业科学院植物保护研究 所开发的一种非常优良的极细链格孢激活蛋白 是 一种具有生物活性和稳定性的新型蛋白农药 它对 病毒性病害的预防和治疗效果极佳 并且对细菌性 和真菌性病害也具有良好的防治效果 多肽保 是 由云南大学研制出的青霉菌灭活菌丝体制剂 主要 成分为多肽和多糖 是一种植物有机诱导抗病剂 普绿通 是北京普绿通 北京 生物科技有限公司 生产的一种含有植物免疫蛋白的新型肥料 2 3 1 抗病 阿泰灵 对 云烟 87 烟草病毒病 的相对防效超过 35 黄夸克 8 等人试验结果表 明 有机诱导剂 多肽保 在烟草大田期对其黑腐病 和黑胫病的相对防治效果分别平均达 75 9 75 0 徐兴阳 9 等人实验结果表明 多肽保 对育苗期烟 草 TMV 普通花叶病 的防效可达到 91 8 以上 对大田期烟草 TMV 的防效为 21 8 80 1 2 3 2 增产 在水稻生产中 施用 阿泰灵 或用 多肽保 作为水稻基肥 或用 多肽保 1 2kg 667m 2 混合营养土均能提高出苗率和秧苗素质 施 用 普绿通 可以促进水稻的生长 特别是增加有效 分蘖数 从而提高水稻产量 同时也提高水稻的抗纹 枯病能力 多肽保 对玉米 马铃薯 油菜病害防控及其 增产效果 产量增长率为 1 54 15 51 何永 福等人对白菜的试验明确了 普绿通 800 倍浸根 苗期喷雾与 多肽保 500 倍浸根 苗期喷雾可以明 显增加白菜鲜重 并且同时使霜霉病的病情指数降 低 陈丽丽等人研究表明 早春日光温室有机栽培 条件下番茄施用 普绿通 后 植株生长 产量 果实 品质及抗病性方面均有提高 2 4 水杨酸等激素 水杨酸可以诱导植物体内病程相关蛋白基因表 达从而获得抗病性 可以延缓小麦幼苗叶片叶绿素 含量 蛋白质含量和相对含水量下降的趋势 通过水 分渗透势减少蒸腾作用 提高水分的利用效率 2 4 1 抗病 水杨酸的外源喷施可以降低冬瓜植 株过氧化氢酶的活性 增强冬瓜叶片防御酶和病程 相关蛋白酶的活性 积累叶片水分 诱导对枯萎病的 抗性 韩松庭等 2019 年 报道苯并噻二唑 2 6 63 2020 年第 9 期 绿色防控 二氯异烟酸和水杨酸等诱抗剂能够诱导烟草获得系 统抗性 喷施诱抗剂结合灌施化学药剂比单施化学 药剂更有效地控制烟草青枯病 降低杀菌剂用量 2 4 2 抗逆 于丽丽等人研究发现适当浓度的水 杨酸有利于促进盐胁迫下水飞蓟种子萌发 幼苗生 长 提高抗氧化酶活性和色素含量 同时减少膜脂过 氧化损伤 提高抗盐性 增加可溶糖 可溶蛋白和脯 氨酸的含量 外源水杨酸能明显降低冬小麦的 MAD 含量 增加抗氧化酶活性 光合色素含量和根 系活力 进而促进幼苗的生长 还增加了可溶性蛋白 和脯氨酸含量 从而提高了植株的渗透调节能力 最 终减少盐胁迫对冬小麦带来的氧化损伤 植株的根 系形态随着盐胁迫程度的加深而受更大程度的抑 制 武慧研究发现玉米品种吉单 35 自交系外施水杨 酸后提高了玉米根系耐盐性 增加了根系吸收水分 和养料的能力 促进了植株的光合作用能力等 2 4 3 增产 姚晨涛 10 等用 0 25 S 诱抗素水 剂 ABA 脱落酸 500 750 倍液喷施番茄 结果发 现增产率为 9 51 15 08 可以显著提高单果 重并且增加果实直径 还可以增加番茄中的可溶性 固形物和 Vc 的含量 德国科学家根据 植物他感 原理研发的 碧护 是一种植源植保产品 内含 8 种 天然植物激素 如吲哚乙酸 赤霉素 脱落酸 芸苔素 内酯等 它可以诱导作增加产量 改善品质物和提高 抗逆性 万滨发现 碧护 可以促进水稻的生长发 育 增加分蘖 提高有效穗数 增加千粒重 每公顷增 产 1213 5kg 王重锋等 11 试验发现在花生开花期结 束时 对叶面喷施调环酸钙可以显著地控制花生地上 部的营养生长 提高百果质量 双仁数和荚果产量 施 用剂量为 1350g hm 2 的增产率最高 达 16 4 2 5 其他应用 除了以上几种诱抗剂研究得多外 学术界还对 其他多种生物源和非生物源物质的诱抗作用有所研 究 比如生物活体 活化酯 腐殖酸 草酸 硫化氢等 在应用实际中人们还研究通过二种以上诱抗剂复配 而产生的新型诱抗剂的诱抗效果 1933 年 病理学家切斯特 Chestwer 发现 用病 菌侵染植物后 从被感染叶片释放的信号物质被转 移到植物的其他部位 从而诱导防御反应 1954 年 Yarwood 也发现真菌可以诱导植物免疫 腐生 微生物也可诱导植物产生抗病性 腐生微生物寡雄 腐霉抑制多种土壤真菌的同时可诱导植物产生抗病 性 能够诱导植物对真菌 细菌和病毒等产生广谱 的抗性 王文娟等 12 研究发现 对苹果施用质量浓 度为 150ms L 的活化酯可使其病情指数从对照的 26 34 降低到 16 87 使苹果产生获得性抗性 持效 抗病时间可达 15d 施用 3 腐殖酸叶面肥有诱导免疫的效果 对 葡萄的抗病性和抗虫性都有一定的提升 平均单穗 病粒数为对照的 16 7 13 草酸能显著提高黄瓜对炭疽病的系统抗性 秦 瑞劼发现在小麦生育关键期 控释尿素配施植物诱 抗剂显著提高了土壤氮素供应强度和氮肥利用率 提升了产量和纯收益 刘文文等在 2019 年 14 研究 了硫化氢 H 2 S 对大豆根对铝胁迫的响应 Al NaHS 处理显著缓解了铝胁迫对根伸长的抑制作 用 根伸长量较 Al 处理提高约 36 7 3 结语 植物诱抗剂作为新型农药 对人畜无害 对环境 友好 具有明显的防病害 抗逆 增产效果 是安全农 产品生产的理想选择 应用前景十分广阔 但诱抗 剂的研究现处于起步阶段 实际生产中广谱高效的 诱抗剂种类很少 应用效果和应用范围远不如化学 农药 在理论研究上 从植物诱抗剂作用于植物到信 号的识别 传递过程再到植物抗性反应的发生等机 理尚处于研究片段 还没有定论 今后 应挖掘研发 多种类型 高效广谱的诱抗剂 着重开展诱抗方法 提高诱抗效果 诱抗转化方面的研究 其中 运用基 因工程克隆植物中受到诱导后表达的启动子 并与 抗病相关的基因组合形成一个表达调控元件 将其 转移至无抗病能力的植物中 使诱导抗性转化为遗 传抗性 将感病品种转为抗病品种 这将成为植物诱 导抗病的研究方向 参考文献 1 王胤 郑建秋 李云龙 等 植物免疫诱抗剂氨基寡糖素在北京地 区的应用效果与前景分析 J 安徽农学通报 2018 24 12 41 43 2 张胡焕 陈坚 杨瑞教 等 5 氨基寡糖素水剂减化药对番茄叶 霉病抗病增效作用研究 J 现代农业科技 2017 23 79 3 陈思思 张青 顾建强 保康灵 1 号对草莓植物学性状及抗病性 的影响 J 南方农业 2019 25 36 38 4 曲诚怀 曲在亮 刘海华 等 海岛素对提高苹果树的抗病性和果 实品质的试验 J 落叶果树 2018 50 4 21 23 5 牛贞福 徐金强 田召玲 等 诱抗剂对番茄植物学性状和灰霉病 抗性的影响 J 江苏农业科学 2017 45 2 103 105 6 青岛博智汇力生物科技有限公司 一种含有壳寡糖的冲施肥 P 中国 CN201410526108 4 2015 01 07 7 葛少彬 含壳聚糖水溶肥料在辣椒上的应用效果研究 J 现代 农业科技 2015 7 85 下转 48 页 73 质量安全 2020 年第 9 期 测能力的提升和发展 根据农业农村部农办质 2019 32 号文件精神 要明确县级农产品检测机构 的功能定位 确保农产品检测机构 五有 五不 五有 即有机构 有牌子 有设备 有队伍 有保 障 五不 即定位不变 职能不弱 任务不减 效率 不降 能力不退 同时按照 NY T2245 2012 县 级农产品质量安全监督检测机构建设标准 的要 求 对县级农产品检测机构的发展提出以下建议 3 1 加强检测队伍建设 牢固树立 人才第一 技术至上 理念 稳定检 测人员队伍 各区 市 县农业行政主管部门要尽快 落实有毒有害保健津贴的政策 要借事业单位改革 的机会 理顺检测机构的职能职责 做好 三定 方 案 定职责 定机构 定编制 按有关要求不低于 10 人 检测专业技术人员数量要与工作任务匹配 人员 结构要以在编人员为主 临聘人员仅作补充 同时要 制定激励机制 充分调动人员的工作积极性 3 2 建立农产品检测体系建设工作目标考核机制 建议省 市级农业行政主管部门制定考核办法 对县级检测机构的建设 运行 人员配置 有毒有害 津贴发放 经费保障 检测能力 检测工作等纳入目 标考核 避免出现只建不管 无法正常运行的局面 3 3 强化实验室运行经费保障 按照农产品质量安全法的有关规定 县级机构 的检测经费应当纳入本级财政预算 建议县级农业 行政主管部门积极协调地方财政部门 将实验室运 行经费纳入本级财政预算 同时设立专项资金支持 检测能力的提升 3 4 争取项目资金 更新仪器设备 提升检测能力 检测机构要积极争取各级项目资金的支持 同 时建议省 市财政的项目资金从全面均衡支持到重 点支持 同时兼顾区域发展 对基础条件好 检测能 力强的部分机构重点支持 给予专项资金配备气相 色谱串联质谱仪 液相色谱串联质谱仪等仪器设备 从而进一步提升检测能力 3 5 加强内部管理 不断提升检测技术水平 检测机构要加强内部管理 完善制度建设 明确 责任 关键岗位人员要落实到位 保质保量完成各项 检测任务 做好质量监督 质量控制 内审 管理评 审等方面的管理工作 同时要不断完善仪器设备的 配备 加强人员技术培训和岗位练兵 逐步开展畜禽 水产品的定性定量检测工作 着力提升检测技术水 平和检测能力 确保检测体系运行高效 作用突出 支撑有力 切实保障农产品质量安全 3 6 积极探索构建农产品检测体系新模式 建议各区 市 县加快整合本地区本系统的农 产品 土壤 肥料 种子等检测机构 建立一支农业部 门的基层综合性农产品检测机构 同时省 市级农业 行政主管部门积极探索培育几个跨行政区域 专业 性的农产品检测机构 形成定位明确 分工协作 优 势互补的农产品检测体系新格局 櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄 上接 37 页 8 黄夸克 陈海如 杜官本 等 多肽保 诱导剂防治烟草病害的效 果研究 J 西南林业大学学报 2016 36 6 131 136 9 徐兴阳 端永明 董家红 等 植物有机诱导抗病剂 多肽保 对 TMV 的防控效果昆 J 昆明学院学报 2010 32 6 6 9 10 姚晨涛 姜兴印 孙晓 等 0 25 S 诱抗素水剂调节番茄生长 田间药效试验 J 现代农药 2019 18 2 50 51 11 王重锋 马朝旺 李智辉 等 10 调环酸钙水分散粒剂对春播 花生株高和产量的影响 J 河南农业 2019 4 37 38 12 王文娟 赵建庄 魏朝俊 等 苯并噻二唑 BTH 对苹果抗斑点 落叶病的诱导 J 果树学报 2008 25 3 362 366 13 刘艾英 同彦成 王春利 等 植物免疫诱抗剂在葡萄上的使用 效果初报 J 西北园艺 2017 3 53 55 14 刘文文 纪芳 王华华 硫化氢对大豆铝胁迫耐受性的增强作用 J 河南农业科学 2019 48 10 64 69 84