芸苔素内酯的复合应用对番茄根结线虫抑制效果的研究

王瑞娇，郑小兰，刘勇鹏，王媛媛，赵群法，张艺馨，孙治强

(河南农业大学园艺学院，河南 郑州 450002)

芸苔素内酯的复合应用对番茄根结线虫抑制效果的研究

王瑞娇，郑小兰，刘勇鹏，王媛媛，赵群法，张艺馨，孙治强

(河南农业大学园艺学院，河南 郑州 450002)

采用盆栽试验的方法，将3种低毒杀线虫剂(路富达、生物制剂、Neem核油粕)分别与芸苔素内酯(Brassinolide，BR)复合应用，通过调查番茄病情指数、发病率、株高、茎粗等生长指标及过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)等生理指标，探讨BR对抗根结线虫剂的增效作用。结果表明，3种复合应用处理对番茄根结线虫病治疗都有较好的效果，其中BR与路富达配施下植株长势最好，保护酶活性较高； BR与生物制剂配施下防治效果最好，配施发病率比单施降低42.16%，MDA含量降低16.25%、Pro含量增加73.73%。综合而言，供试抗线虫剂与BR复合应用对番茄根结线虫病的防治均有增效作用，且BR与路富达增效作用最优。

芸苔素内酯；抗根结线虫剂；复合应用

根结线虫(Meloidogynespp.)是危害植物最严重的寄生线虫之一，其种类繁多，分布较广，致病性强，已引起世界各国的关注[1-4]。随着保护地蔬菜生产面积的增加，特别是日光温室的大面积推广以来，种植指数增加；加之重茬严重，番茄经常与辣椒、芸豆和黄瓜等易感线虫蔬菜茬口相接，导致根结线虫危害日趋严重[5]。根系是植物吸收水分和养分的主要器官，根结线虫侵染后刺激根形成巨型细胞，直接损坏根细胞的结构，破坏根的活力并阻碍矿质营养及水分的运输[6]，从而使植物体内矿物质代谢、蛋白质和碳水化合物的合成、呼吸作用等正常生理功能改变，使寄主产生一系列的生理生化反应，如保护酶的变化、酚类代谢变化等，其中各种酶活性的变化是寄主是否抗病的一个重要生理特征[7]。目前研究大多集中于超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶(PLA)等[8-9]。许多研究表明，诱导寄主植物产生抗性后，POD、多酸氧化酶、CAT活性都大大增加[10]。芸苔素内酯(Brassinolide，BR)又称油菜素内酯，是迄今为止发现的唯一与动物类固醇激素结构相似的植物甾醇类激素，也是新兴的绿色环保植物生长调节剂。除了参与植物生长发育以及光形态建成，BR也能调控植物对生物或非生物逆境的抗逆反应，缓解作物遭受病虫害、药害、肥害、冻害的症状[11-12]。BR在植物体内含量极低，但生理活性却极高，植物经极低浓度处理便能表现明显的生理效应。人工合成的高活性油菜素内酯类似物大多为表油菜素内酯(2,4-epibras-sinolide，EBR)，现已在生产中广泛应用[13]。研究证明，叶面喷施EBR能够缓解黄瓜上的根结线虫病害，在接种根结线虫后，黄瓜上的根瘤数目显著减少[14]。到目前为止，利用BR与其他抗线虫药剂混配防治植物根结线虫方面的研究报道很少，芸苔素内酯与抗线虫剂混配是否对根结线虫病害具有抑制效果，需要进行探索和研究。本研究选取3种可在蔬菜作物上使用的抗根结线虫剂与BR混配对番茄根结线虫进行防治研究，探索药剂、根结线虫、植物之间的相互关系，避免药剂与药剂之间的拮抗作用，并筛选出与其混配的增效药剂，为防治番茄根结线虫应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

番茄品种：芬迪2号由郑州捷和种苗商行提供。供试药剂：芸苔素内酯，上海威敌化(南昌)有限公司；路富达，拜耳作物科学(中国)有限公司；生物制剂，河南农业大学园艺学院；Neem核油粕，产地日本。

1.2 试验方法

试验于2015-06—2015-11在河南省郑州市毛庄绿园智能温室内进行。供试根结线虫病土取自该园区109号塑料大棚，该棚上茬根结线虫发病较严重。将携带上茬病株残根的病土充分混匀，装入直径33 cm，高35 cm花盆中备用。待番茄长至3片真叶后移栽到盆中(2株·盆-1)。试验分为7个处理和1个对照，如表1所示。每个处理3次重复，每个重复15盆，共360盆，每盆2株番茄，共720株。颗粒药剂进行混土撒施，液体药剂兑水灌根，每个处理盆栽番茄苗统一定量淋水保持土壤湿润。日常统一肥水管理，土壤均不再施药。

表1 不同处理的使用方法及质量浓度 Table 1 Ferterlizing methods and concentration of different treatments

1.3 调查内容与方法

定植后50 d，每个处理随机取30株番茄，调查发病情况，计算病情指数、防治效果、番茄生长情况、POD、CAT、APX、PAL活性、丙二醛(MDA)及脯氨酸(Pro)生理指标。

1.3.1 病害症状的测定 调查时挖出根系，确定根结线虫危害等级。根结分级标准参照EISENBACK 划分为0～5级[15]，并作适当调整。根结分级标准和计算公式：0级健康种苗，无病，无根结； 1级低于10% 的根系上有根结，但根结相互不连接； 2级11%～30% 的根系上有根结，仅有少量根结相互连接； 3级31%～50% 的根系上有根结，且半数以下根结相互连接；4级51%～75% 的根系上有根结，有半数以上根结相互连接，且部分主、侧根根变粗呈畸形状态； 5级75% 以上的根系上有根结，相互连接，且多数主、侧根变粗呈畸形。统计植株发病率、病情指数与防治效果。

病情指数=∑(各级病株数×相对病级数)/(调查总株数×最高级别)

(1)

防治效果(%)=(对照病情指数-处理病情指数)/对照病情指数×100%

(2)

降低率=(复合应用的处理-药剂单施处理)/药剂单施处理

(3)

增加率=(复合应用的处理-药剂单施处理)/药剂单施处理

(4)

1.3.2 番茄形态指标的测定 株高：用卷尺测定番茄地上部的长度；茎粗：用游标卡尺测定番茄；地上部鲜、干重：将茎和叶一起称重，装入培养皿中，做好标记放入烘箱中，105 ℃杀青30 min，75 ℃ 烘干至恒重，称重。

增长率=(复合应用的处理-药剂单施处理)/药剂单施处理

(5)

1.3.3 番茄生理指标的测定 POD酶活性的测定用愈创木酚法[16]略加改进，CAT酶活性参照CAKMAK[17]的方法，APX酶活性参照NAKANO等[18]的方法加以改进；PAL酶活性，MDA，Pro含量的测定参照王学奎的试验方法[19]。

1.4 数据统计分析

采用Microsoft Office Excel 2010软件进行数据整理，采用SPSS17.0软件进行方差分析，采用Sigmaplot 12.5软件进行作图。

2 结果与分析

2.1 增施BR对盆栽番茄根结线虫病得防治效果

由表2可看出，不同药剂复合应用及单施处理对盆栽番茄根结线虫有不同的防治效果，病情指数较CK明显降低。T1与CK相比病情指数降低19.76%，防治效果增加17.5%，病株率降低27.08%，说明单独施用BR对番茄根结线虫具有显著的防治效果。药剂单施处理中，T2效果最好，T1、T4和T6处理效果较为接近，由此可见，单独施用BR对番茄根结线虫的防治效果没有和其他3种药剂复合应用效果好，其中BR+路富达处理的番茄根系病情指数达到最低，防效最好，显著高于生物制剂+BR、Neem核油粕+BR，但与其他处理相比,BR单施在提高防效、降低病株率方面并不理想。药剂复合应用处理中，T3、T5、T7的病情指数明显好于各药剂单施；外源喷施BR+生物制剂在防效增加率及病株降低率上都优于其他2种药剂与BR复合应用的效果。虽然外源喷施BR对路富达在增加防效、降低病株率方面不及生物制剂，但其处理的植株病情指数、病株率显著低于其他处理及对照，防治效果显著高于其他处理及对照。

表2 增施BR对盆栽番茄根结线虫病防治效果及发病率的影响Table 2 The effect of fertilizing BR on the control effect and disease percentage of root-knot nematicide in potted tomato

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

Note: Different lowercase letters in the same column mean significant difference at 0.05 level. The same as below.

图1 番茄定植后50 d不同处理的根结状况Fig.1 Condition of root knot under different treatments after grafting fifty days

2.2 根结线虫胁迫下增施BR对盆栽番茄生长指标的分析

生长指标反映了盆栽番茄生育期内的生长状态，由表3可知，番茄在不同药剂处理下与CK相比均具有显著性差异，说明供试药剂对番茄生长均有显著的影响。只接种线虫的处理(CK),番茄长势明显矮小，但外源喷施BR后接种线虫(T1)的番茄长势略好于对照水平；T3处理的番茄植株生长状况显著好于其他处理及对照。3种不同抗根结线虫剂外源喷施BR后的效果均好于各药剂的单施。T4增施BR比T3路富达单施在株高、茎粗、地上部鲜重和地上部干重等生长指标方面分别增长11.26%、17.17%、17.73%、23.00%，且高于BR与生物制剂、Neem核油粕的复合应用效果，说明BR与3种药剂复合应用在盆栽番茄生长指标上的增加率为路富达>生物制剂>Neem核油粕。

表3 根结线虫胁迫下增施BR对盆栽番茄生长指标的分析 Table 3 The analysis on growth target of potted tomato with fertilizing BR under the root-knot nematicide stress

2.3 根结线虫胁迫下增施BR时盆栽番茄生理指标的影响

2.3.1 根结线虫胁迫下增施BR对盆栽番茄叶片保护酶活性的影响 由图2可知，植株受到根结线虫胁迫，叶片中的CAT、POD、APX、PAL酶活力呈不同程度的下降(CK)，而经药剂处理的番茄叶片保护酶活力增加。在单施处理中，BR、路富达、生物制剂、Neen核油粕等4种抗根结线虫剂对根结线虫胁迫下的番茄叶片保护酶活性有一定的增加，且T1处理的叶片CAT、POD、APX、PAL活性上升幅度大于CK及其他3种药剂单施，说明外源喷施BR可以提高番茄叶片保护酶活力，减轻根结线虫对番茄的伤害。BR与路富达、生物制剂及Neem核油粕复合施用后，番茄叶片保护酶活性均有不同程度增加，但与CK相比，仅有T3处理差异都达到显著水平(P<0.05)。路富达外源增施BR对番茄叶片中的保护酶活力影响最大，CAT、POD、APX、PAL酶活力比路富达单施分别增加42.86%、139.96%、166.67%、42.29%，且保护酶活性略高于T1，说明路富达与BR的复合应用效果在缓解番茄根结线虫保护酶活性上表现最优，而Neem核油粕、生物制剂外源增施BR的效果从CAT、APX、PAL活性提升来看并不理想，这可能与抗线虫剂自身物质组成有关。

图2 根结线虫胁迫下增施BR对盆栽番茄叶片保护酶活性的影响

2.3.2 根结线虫胁迫下增施BR对盆栽番茄叶片中丙二醛和脯氨酸含量的影响

由图3-A可知，与CK相比，7个处理中的番茄叶片MDA含量均分别比对照降低17.58%、32.60%、32.69%、15.80%、29.48%、14.83%、22.38%。药剂单施中，路富达处理的MDA含量显著低于其他处理；药剂复合应用处理优于药剂单施处理，说明BR与抗根结线虫药剂复合应用在降低MDA含量上有明显的效果，且T4的MDA含量下降最显著，但与T3相比，2者无显著差异，说明单施路富达就可减轻植物细胞膜的受伤程度。路富达、生物制剂、Neem核油粕外源增施BR的处理分别比各药剂单施处理MDA含量增加0.13%、16.25%、8.87%。

由图3-B可知，7个处理与CK相比，番茄叶片Pro含量均有所上升，分别上升121.91%、76.65%、128.76%、9.64%、90.48%、30.25%、95.22%。说明使用抗线虫剂能够抵抗根结线虫对植物的侵害，促进体内Pro含量增加，从而为逆境胁迫下的细胞恢复提供大量的能量。在4种抗根结线虫剂单施处理中，处理效果依次为：T1>T2>T6>T4，即BR单施效果最佳；药剂复合应用处理优于药剂单施处理，说明抗根结线虫药剂外源增施BR可提高番茄叶片Pro含量，增强植物抗逆性。处理效果依次为：T3>T7>T5，说明BR+路富达在促进Pro积累有一定的作用，增强植物的抗逆性。外源喷施BR与路富达、生物制剂、Neem核油粕复合应用比各药剂的单施Pro含量增加29.50%、73.73%、49.87%。

图3 根结线虫胁迫下增施BR对盆栽番茄叶片中丙二醛和脯氨酸含量的影响Fig. 3 Effect of fertilizing BR on the content of MDA and Pro in potted tomato under the root-knot nematicide stress

3 结论与讨论

随着设施蔬菜种植面积不断扩大，根结线虫突破露地气候的限制也在不断蔓延，发病呈逐年上升的趋势，成为设施蔬菜毁灭性病害之一。根结线虫一旦感染土壤，便会在寄主和土壤中一代代繁衍，难以彻底根除[20-21]。大量研究结果表明，针对根结线虫病害，合理将农药进行复合应用，不仅可以提高施药效果，同时还能有效地避免病虫害的抗药性等[22-24]。

抗根结线虫剂外源增施BR处理的番茄植株，可显著的降低病株率、提高防治效果、增强植株长势；使番茄保持较高的保护酶活性，从而降低了植株在根结线虫胁迫下活性氧的产生和积累；降低MDA含量，降低膜脂过氧化的程度；提高Pro含量，增强植株对线虫侵染的抗性，这与尚庆茂等[25]的研究结果一致。尚庆茂等[25]研究发现，BR与CaCl2复配处理能提高黄瓜幼苗体内SOD、CAT、POD、PAL等保护酶活性，提高Pro含量，降低MDA含量，从而有效降低黄瓜幼苗的病情指数。通过外源EBR处理的植株保护酶APX、CAT、G-POD活性上升，增强植株对线虫侵染的抗性，与李艳楠[26]的研究一致。本试验将路富达、Neem核油粕、生物制剂与BR复合应用，与4种药剂的单施作比较，结果表明，增施BR的处理对番茄根结线虫的防治效果及植株的生长发育方面都优于单施处理，说明外源喷施BR对3种抗线虫剂具有一定的增效作用。综合来看，BR+路富达对根结线虫的防治效果最佳，增效作用最大。原因可能是：①外源喷施BR增强了植物的抗性，并控制根结线虫对植株中后期的侵染，从而减轻线虫对番茄的侵害，提高抗根结线虫的能力。同时，许多研究表明，BR参与调节植物生长发育中的许多过程，并具有改善植物生理代谢、提高产量和品质的作用[27-30]。②路富达的主要成分是氟吡菌酰胺，其治病机理主要作用于线粒体呼吸链，抑制琥珀酸脱氢酶(复合物Ⅱ)的活性，从而阻断电子传递，导致不能提供机体组织的能量需求，进而杀死防治对象或抑制其生长发育。路富达与BR复合应用对番茄根结线虫病具有较好的防治效果，这可能是由于两者互作，改善了植株体内的生理代谢，抑制线虫对植株的侵染或杀死线虫，进而有利于番茄的生长发育。

本试验仅设置了一种浓度梯度，还需加大复配药剂浓度梯度的筛选，以达到最佳增效目的。此外，农业部全国土壤肥料总站在黑龙江、河北等多个省份的试验数据表明，BR可有效减轻多种作物上的病害发生程度[14]。陆晓民等[31]研究表明，叶面喷施BR可缓解氯化钠胁迫对黄瓜幼苗的伤害。王成菊等[32]研究发现，EBR与杀菌剂互作对棉苗立枯病、红腐病和炭疽病的抑制均有增效作用。因此，应加强研究芸苔素内酯与其他药剂混配对多种病虫害的防治效果，为其今后在根结线虫病和土传病害防治中的应用提供参考。

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(责任编辑：李 莹)

The study on the control effect of composite application of BR onMeloidogynespp.in tomato

WANG Ruijiao, ZHENG Xiaolan, LIU Yongpeng, WANG Yuanyuan, ZHAO Qunfa, ZHANG Yixin, SUN Zhiqiang

(College of Horticulture, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

In order to find the convenient and effective cultural management and analyze the synergistic effect of brassinolide against other nematicides, the Brassinolide(BR), Velum, Biological and Neemheyoupo were applied to potted tomato and the growth factors including disease index, morbidity, plant height and stem diameter and activities of CAT,POD,PAL,APX,PRO,MDA were investigated. The results showed that all treatments had positive effect on control of root-knot nematicide, also, the combined application of BR and Velum improved the growth of tomato and significantly increased the activities of protective enzymes. The control effect was the best in the combined application of BR and biological. Further more, the morbidity of combined application was 42.16% lower than that of single application, the content of MDA was decreased by 16.25%, and the content of Pro increased by 73.73%. Overall, the combined application of BR and nematicide had synergistic effect on controlling root-knot nematicide, and the combined application of BR and Velum is optimal.

brassinolide; nematicides; composite application

2016-06-15

国家重点研发计划课题实施方案(2016YED0201000)

王瑞娇(1989-)，女，河南焦作人，硕士研究生，主要从事设施蔬菜栽培方面的研究。

孙治强(1956-)，男，河南郑州人，教授，博士研究生导师。

1000-2340(2017)01-0029-07

S641.2

A