新型植物免疫激活蛋白维大力在马铃薯上的增产抗病作用初探

薛建光王琳张付强崔艮中齐俊生

(1.北京中捷四方生物科技股份有限公司，北京 101102；2.河北北方学院，河北 张家口 075000；3.中国农业大学生物学院，北京 100193)

引言

马铃薯是粮食、蔬菜和工业加工原料兼用的农产品，其营养丰富，被称为“地下面包”[1]。作为我国第4大主粮，马铃薯种植关系着国民健康及粮食保障等方方面面。马铃薯病害种类多，常规多采用化学农药防治，但是过量使用会严重威胁环境和农产品质量安全，不利于农业的可持续发展[2]。

植物刺激剂又叫植物疫苗，包括植物免疫激活蛋白、氨基寡糖素、香菇多糖等[3]。可通过细胞表面分子之间的作用，诱导植物体内产生新物质[4]，有效调节作物的生长发育进程[5,6]，增强植物抗病性和抗逆性[7]。植物免疫激活蛋白安全无毒，可用于植物的拌种、浸种、浇根和叶面喷施[8]，是国内外研究的新方向。

维大力(VDAL)蛋白粉是源于棉花黄萎菌的一种植物免疫激活蛋白。植物叶面吸收后可调节植物激素的信号传导途径，通过调节植物钙调蛋白(CaM)、脂氧合酶2等，激活植物自身的免疫机制，诱导、提高植物抗性[9]。植物天然免疫具有预防性、系统性、稳定性、安全性等一系列优点，利用植物天然免疫系统防治病虫害，从源头上减少农药对环境和农产品的污染，更符合当今食品安全和农业可持续发展的要求[3]。本试验旨在初步探索维大力(VDAL)在马铃薯上的抗病增产作用，为马铃薯绿色生产提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 供试马铃薯品种及药品

供试薯种1：“费乌瑞它”；供试薯种2：“青薯9”；供试药品：维大力新型植物免疫激活蛋白干粉(药品VDAL含量为1.5%)，由北京中捷四方生物科技股份有限公司提供。

1.2 材料处理

1.2.1 2018年大田试验Ⅰ

试验地点：内蒙古正蓝旗。试验品种：“费乌瑞它”。试验设计：以常规拌种加初花期清水喷施为对照(CK)，常规拌种加初花期叶面喷施维大力为叶面喷施处理组，分别为处理A(5mg·L-1)、处理B(3mg·L-1)、处理C(1.5mg·L-1)。于同一试验地进行小区对比试验，重复3次，每个小区试验面积为18m2，调查黄萎病发生情况，收获期小区随机10株测产调查。

1.2.2 2019年大田试验Ⅱ

试验地点：云南曲靖市马龙区。试验品种：“青薯9”。试验设计：以常规管理初花期杀毒矾叶面喷施为对照(CK)，叶面喷施维大力为维大力处理组，分别为处理A(5mg·L-1，苗期)、处理B(5mg·L-1，初花期)、处理C(3mg·L-1，初花期)、叶面喷施水杨酸为处理D(0.5mg·L-1，初花期)。于同一试验地进行小区对比试验，重复3次，每个小区试验面积为13.2m2，调查晚疫病发生情况，收获期进行小区测产。

1.3 数据分析

采用Excel 2013整理数据，用DPSv 7.05软件及邓肯新复极差法(DMRT)进行数据统计分析和差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 维大力对马铃薯的产量及黄萎病的影响

2.1.1 维大力对马铃薯产量的影响

通过2018年正蓝旗试验表明，维大力叶面喷施处理后，试验点商品薯重、总薯重均表现出增产效应，其中5mg·L-1表现最好，商品薯重与总薯重均高于其它叶面喷施处理和对照，商品薯重增幅为12.13%，总薯增幅为27.05%。总薯重叶面喷施5mg·L-1显著高于对照处理。

图1 内蒙10株商品薯重

图2 内蒙10株总薯重

2.1.2 维大力对马铃薯黄萎病的影响

通过田间调查分析表明，维大力对黄萎病的防治有一定效果，叶面喷施以3mg·L-1病指最低，但与5mg·L-1差异不大。

表1 2018年内蒙古正蓝旗测产及黄萎病病害调查数据

2.2 维大力与化学农药、化学诱抗剂对马铃薯的产量、抗晚疫病效果对比

2.2.1 维大力与化学农药、化学诱抗剂对马铃薯株高等的效果对比

2019年云南试验表明，维大力各处理较杀毒矾CK处理株高、茎粗均有一定增幅，株高增幅为9.13%～14.63%，茎粗增幅为6.90%～11.21%。

图3 云南不同处理株高

图4 云南不同处理茎粗

2.2.2 维大力与化学农药、化学诱抗剂对马铃薯产量的效果对比

2019年云南试验表明，维大力各处理较杀毒矾CK处理均有一定增产，苗期5mg·L-1处理产量较对照增幅最大达10.53%，与化学诱抗剂水杨酸相比，水杨酸0.5mg·L-1处理组增产幅度为9.41%，维大力苗期5mg·L-1处理组较对照组增幅高于水杨酸0.5mg·L-1处理，维大力其它处理组增幅较水杨酸0.5mg·L-1相比有高有低，差异不大。

图5 云南不同处理亩产

2.2.3 维大力与化学农药、化学诱抗剂对马铃薯晚疫病的效果对比

晚疫病防治方面与化学农药杀毒矾CK处理组相比，维大力处理组表现低于化学农药杀毒矾CK处理，苗期5mg·L-1处理与初花期5mg·L-1处理相比，初花期5mg·L-1处理病指更低，效果更好，维大力初花期处理之间相比，维大力初花期3mg·L-1病指最低，与化学诱抗剂水杨酸相比，维大力初花期处理病指低于水杨酸0.5mg·L-1处理，抗病效果更好。

表2 2019年云南马龙维大力、杀毒矾、水杨酸喷施测产和病害调查数据

3 讨论

3.1 维大力可提高马铃薯产量

植物激活蛋白可以促进作物根须生长，提高叶片叶面积和叶绿素含量，增加植株株高和茎粗，改善作物生长，提高作物产量[10]。张志刚等[11]研究表明，利用一定浓度的植物激活蛋白浸种，可以提高种子的发芽率，如用3μg·mL-1的植物激活蛋白浸泡棉种6h，可提高棉种发芽率19.85%；于振良等[12]研究表明，对黄瓜进行拌种及苗期喷施植物激活蛋白后，其秧苗株高、茎粗、功能叶叶面积和根冠比等各项指标均有所提高；刘玉玲[13]研究表明，喷施植物免疫增产蛋白处理的生姜长势较好、单株平均产量与实际产量均明显高于清水对照区，说明其对提高生姜产量和品质有明显作用。本试验将植物免疫激活蛋白维大力应用于马铃薯，2018年在正蓝旗试验中各喷施试验中均实现较稳定增产，总薯重增产幅度最大为27.05%，2019年在云南马龙试验点，维大力苗期或初花期喷施较化学农药杀毒矾常规处理有较好增产效果，增幅最高达10.53%，充分体现植物免疫激活蛋白维大力对马铃薯有良好的增产效应。综合来看，维大力叶面喷施处理在喷施过程中采用不同时期、浓度，较对照马铃薯的产量均有较大增幅，苗期、初花期5mg·L-1处理表现更好的稳定性和较高增产幅度，初花期3mg·L-1处理表现相对较好。

3.2 维大力可提高马铃薯植株抗病性

农药的不合理使用可造成药害和病原抗病性的提升，降低马铃薯自身免疫功能，致使病害连年发生，逐年加重[14]。

植物免疫激活蛋白，是一类能诱导寄主植物产生防卫反应的特殊化合物[15]。这些物质在很低浓度下(10-9mol·L-1或更低)即可被植物识别为信号物质，诱发植物自身的免疫反应，最终使植物获得抵御病害的能力[16]。

植物免疫激活蛋白可提高作物的抗病性，对辣椒病毒病、辣椒疫病[17]、白菜病毒病、烟草花叶病、蚕豆赤斑病、蚕豆根腐病[18]等都有较好预防效果，对水稻纹枯病、水稻稻瘟病及水稻立枯病的预防效果甚至达到或超过了化学农药[19,20]。

任静等[21]研究认为不同时间移栽马铃薯脱毒苗可错开马铃薯疫病高发环境条件和马铃薯植株易感时期，从而有效避免马铃薯疫病的发生和流行，为马铃薯种薯高产奠定基础。

本文所用维大力为新型植物免疫激活蛋白，进行叶喷处理后在马铃薯上均表现出可提高马铃薯抗病性。试验中对黄萎病抗性提升较明显；晚疫病的抗性则表现为病指略高于化学农药杀毒矾处理，较化学诱抗剂水杨酸，除苗期5mg·L-1处理外，病指发生低于水杨酸处理。苗期5mg·L-1处理病指相对较高，分析认为跟晚疫病在花期雨季易发生的原因有关，过早苗期喷施维大力对马铃薯晚疫病的诱抗效果影响较小或有所降低。综合来看，本试验所用维大力对黄萎病、晚疫病均有一定抗病效果，抗病效果较好的浓度为5mg·L-1、3mg·L-1，因此应用维大力进行叶面喷施处理后，有助于提高马铃薯植株对病害的抗性，同时也应注意根据不同病害的发生时期，进行不同时期的维大力应用，确保马铃薯的健康生长。

4 结论

植物免疫激活蛋白不同于传统农药，其不直接作用于有害生物，而是通过激发植物自身的免疫反应，使植物获得系统性抗性(包括抗逆性)，从而起到抗逆、抗病虫和增产作用[22]。利用植物免疫激活蛋白提高植物自身抗性，是有害生物绿色防控的新技术和新方法，能大幅度减轻病虫害发生，减少或免用化学农药，是解决环境污染、农产品安全、实现农药零增长的有效途径，在作物病虫害综合防治以及增产增收计划中发挥越来越重要的作用。随着全民对食品安全、粮食安全和环境安全问题的逐渐重视以及政府对化学农药的限制使用政策的发布，植物免疫激活蛋白在粮食作物、果蔬等作物病虫害综合防控中的需求将逐渐增大[23]。

维大力可提高马铃薯的商品薯、总薯产量。叶面喷施处理对马铃薯的增产效果表现为叶面喷施5mg·L-1、3mg·L-1处理增产幅度大，应用相对稳定。叶面喷施对抗病性的表现因各种病害的发生时期不同表现为不同的抗性，从黄萎病、晚疫病几种调查情况来看，具体使用时间需根据其发生规律做好针对性方案。综合经济实用来看，叶面喷施3mg·L-1、5mg·L-1可继续在不断试验推广应用进行验证，同时也非常有必要进一步尝试多次喷施，并与拌种相结合开展更多探索试验。