纳米二氧化钛对炭疽病菌的生物学效应

王连平，许杰，金立新，方丽，谢昀烨，武军，王汉荣*

(1.浙江省农业科学院 植物保护与微生物研究所，浙江 杭州 310021；2.杭州市富阳区农林局，浙江 杭州 311400)

炭疽菌属(Colletotrichumspp.)是一种常见的植物病原真菌，其分布广泛，寄主植物繁多。炭疽病是一种常见病害，危害植物的叶、花、果、茎，影响农作物的生长发育，降低农产品品质，严重时造成落花、落果乃至植株死亡。锐态型纳米二氧化钛具有良好的光催化能力，能使水自由基化[1-2]，有较强的抗菌能力[3]，有研究应用于黄瓜白粉病和柑橘贮藏期病害[4]。本文选取梨炭疽病菌(ColletotrichumgloeosporioidesPenz.)、草莓炭疽病菌(ColletotrichumgloeosporioidesPenz.)、西瓜炭疽病菌(ColletotrichumlageneriumPass.)和菊炭疽病菌(ColletotrichumchrysanthemiHori.Saw)等4种病菌为对象，室内生物测定1%纳米二氧化钛水剂的抗菌能力，探讨其用于病害控制的潜力。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试菌株有LTJ2014-32、LT2015-14、LT2015-24等3个梨炭疽病菌菌株，MT2014-07、MT2014-25、MT2015-09等3个草莓炭疽病菌菌株，GT2014-11、GT2014-18、GT2015-05等3个西瓜炭疽病菌菌株，JT2014-21、JT2014-30、JT2015-09等3个菊炭疽病菌菌株。均由本研究室在浙江省采病样分离所得。

供试材料为1%纳米二氧化钛水剂(江苏天行新材料有限公司)。

1.2 供试病原真菌培养

按室内生物测定要求培养供试病原真菌[5]。将1%纳米二氧化钛水剂与溶化的PSA培养基混合，制得含0、200、400、800 mg·kg-1纳米二氧化钛PSA平板。上述供试真菌在PSA平板上培养7 d后，打孔器取直径6 mm菌片，将菌片放置在上述纳米二氧化钛PSA平板中央，每个浓度处理9片(9个平板)。

将制得的含药含菌平板室温(20～25 ℃)培养。培养48 h后，设不同照射条件处理。自然光处理(自然昼夜光暗处理)、长波紫外照射处理(340～315 nm长波紫外照射6 h，暗18 h，光暗交替)、短波紫外照射处理(280～100 nm短波紫外照射6 h，暗18 h，光暗交替)。每个浓度处理3个平板。

1.3 观测与数据处理

1.3.1 纳米二氧化钛对炭疽病菌生长的作用

以不含纳米二氧化钛PSA平板为对照平板，当对照平板菌直径长至8 cm左右时，测定各处理的菌落直径，计算各处理对真菌的抑制率。所得数据采用DPS软件处理。以抑制率的概率值为自变量，以PSA平板纳米二氧化钛含量的自然对数为因变量，拟合获得对某菌的毒力直线方程y=a+bx，计算致死中量(EC50)。

1.3.2 纳米二氧化钛对炭疽病菌产孢的作用

选取梨炭疽病菌菌株LTJ2014-32、草莓炭疽病菌菌株MT2014-25、西瓜炭疽病菌菌株GT2015-05、菊炭疽病菌JT2014-30等4个在常规PSA平板培养不产生分生孢子的菌株观测纳米二氧化钛对炭疽病菌产孢的作用。在病菌平板培养10 d后，每个病菌平板每次用20 mL水洗涤，连续5次，收集水洗液并以纱布过滤，得含分生孢子的滤液，将滤液稀释至适于显微观测的分生孢子浓度，显微观测统计每毫升分生孢子的数量。计算每个平板(皿)分生孢子产量。分生孢子产量=每毫升孢子数×滤液量×稀释倍数/108。

在城乡教育一体化的推进过程中，在农村办学条件的提高，城乡教育资源的合理配置等方面，取得了显著成效，但仍然由于城乡二元体制的长期影响，以及地理位置、经济环境与社会发展等多方制约，想要全面实现城乡教育一体化仍然面临很大挑战。

所得数据采用DPS软件处理，采用单因素随机试验法分析处理数。

2 结果与分析

2.1 纳米二氧化钛对梨炭疽病菌生长的作用

菌片法室内生物测定1%纳米二氧化钛水剂对3个供试梨炭疽病菌生长的作用，得到梨炭疽病菌菌落生长抑制率的概率值与1%纳米二氧化钛水剂使用量的自然对数值的回归方程。

由表1可知，1%纳米二氧化钛水剂对梨炭疽病菌有一定的抑制作用，但所需的使用量较大，EC50在3 897.43～10 349.53 mg·kg-1。1%纳米二氧化钛水剂对梨炭疽病菌的抑制作用与照射条件有关，短波紫外>长波紫外>自然光。1%纳米二氧化钛水剂对梨炭疽病菌的抑制作用还因不同的菌株呈现较大差异。

表1 1%纳米二氧化钛水剂对梨炭疽病菌生长的抑制作用

2.2 纳米二氧化钛对草莓炭疽病菌生长的作用

菌片法室内生物测定了1%纳米二氧化钛水剂对3个供试草莓炭疽病菌生长的作用，得到草莓炭疽病菌菌落生长抑制率的概率值与1%纳米二氧化钛水剂使用量的自然对数值的回归方程。

由表2可知，1%纳米二氧化钛水剂对草莓炭疽病菌有一定的抑制作用，但所需的使用量较大，EC50在4 774.45～12 831.08 mg·kg-1。1%纳米二氧化钛水剂对草莓炭疽病菌的抑制作用与照射条件有关，短波紫外>长波紫外>自然光。1%纳米二氧化钛水剂对草莓炭疽病菌的抑制作用还因不同的菌株呈现较大差异。

表2 1%纳米二氧化钛水剂对草莓炭疽病菌生长的抑制作用

2.3 纳米二氧化钛对西瓜炭疽病菌生长的作用

菌片法室内生物测定了1%纳米二氧化钛水剂对3个供试西瓜炭疽病菌生长的作用，得到西瓜炭疽病菌菌落生长抑制率的概率值与1%纳米二氧化钛水剂使用量的自然对数值的回归方程。

由表3可知，1%纳米二氧化钛水剂对西瓜炭疽病菌有一定的抑制作用，但所需的使用量较大，EC50在5 309.53～14 109.77 mg·kg-1。1%纳米二氧化钛水剂对西瓜炭疽病菌的抑制作用与照射条件有关，短波紫外>长波紫外>自然光。1%纳米二氧化钛水剂对西瓜炭疽病菌的抑制作用还因不同菌株呈现较大差异。

表3 1%纳米二氧化钛水剂对西瓜炭疽病菌生长的抑制作用

2.4 纳米二氧化钛对菊炭疽病菌生长的作用

由表4可知，1%纳米二氧化钛水剂对菊炭疽病菌有一定的抑制作用，但所需的使用量较大，EC50在4 373.68～11 457.45 mg·kg-1。1%纳米二氧化钛水剂对菊炭疽病菌的抑制作用与照射条件有关，短波紫外>长波紫外>自然光。1%纳米二氧化钛水剂对菊炭疽病菌的抑制作用还因不同的菌株呈现较大差异。

表4 1%纳米二氧化钛水剂对菊炭疽病菌生长的抑制作用

2.5 纳米二氧化钛对梨炭疽病菌分生孢子产量的作用

室内生物测定了供试梨炭疽病菌LT2014-32在含不同剂量1%纳米二氧化钛水剂的PSA平板上培养10 d后的分生孢子产量。

由表5可知，供试梨炭疽病菌LT2014-32在常规培养下不产生分生孢子，1%纳米二氧化钛水剂大幅提高梨炭疽病菌分生孢子的产量，其产量范围在0.78×108～1.98×108；在同等条件下，不使用1%纳米二氧化钛而采用常规的划线诱导产孢法的分生孢子的产量为0.58×108。1%纳米二氧化钛水剂的使用剂量越高，梨炭疽病菌分生孢子产量越大。1%纳米二氧化钛水剂对梨炭疽病菌分生孢子产量的增产作用表现为短波紫外>长波紫外>自然光。

表5 1%纳米二氧化钛水剂对梨炭疽病菌分生孢子产量的增产作用

2.6 纳米二氧化钛对草莓炭疽病菌分生孢子产量的作用

室内生物测定了供试草莓炭疽病菌MT2014-25在含不同剂量1%纳米二氧化钛水剂的PSA平板上培养10 d后的分生孢子产量。

由表6可知，供试草莓炭疽病菌MT2014-25在常规培养下不产生分生孢子，1%纳米二氧化钛水剂大幅提高草莓炭疽病菌分生孢子的产量，其产量范围在0.35×108～1.64×108；在同等条件下，不使用1%纳米二氧化钛而采用常规的划线诱导产孢法的分生孢子的产量为0.31×108。1%纳米二氧化钛水剂的使用剂量越高，草莓炭疽病菌分生孢子产量越大。1%纳米二氧化钛水剂对草莓炭疽病菌分生孢子产量的增产作用表现为短波紫外>长波紫外>自然光。

表6 1%纳米二氧化钛水剂对草莓炭疽病菌分生孢子产量的增产作用

2.7 纳米二氧化钛对西瓜炭疽病菌分生孢子产量的作用

室内生物测定了供试西瓜炭疽病菌GT2015-05在含不同剂量1%纳米二氧化钛水剂的PSA平板上培养10 d后的分生孢子产量。

由表7可知，供试西瓜炭疽病菌GT2015-05在常规培养下不产生分生孢子，1%纳米二氧化钛水剂大幅提高西瓜炭疽病菌分生孢子的产量，其产量范围在0.83×108～2.56×108；在同等条件下，不使用1%纳米二氧化钛而采用常规的划线诱导产孢法的分生孢子的产量为0.74×108。1%纳米二氧化钛水剂的使用剂量越高，西瓜炭疽病菌分生孢子产量越大。1%纳米二氧化钛水剂对西瓜炭疽病菌分生孢子产量的增产作用表现为短波紫外>长波紫外>自然光。

表7 1%纳米二氧化钛水剂对西瓜炭疽病菌分生孢子产量的增产作用

2.8 纳米二氧化钛对菊炭疽病菌分生孢子产量的作用

室内生物测定了供试菊炭疽病菌JT2014-30在含不同剂量1%纳米二氧化钛水剂的PSA平板上培养10 d后的分生孢子产量。

由表8可知，供试菊炭疽病菌JT2014-30在常规培养下不产生分生孢子，1%纳米二氧化钛水剂大幅提高菊炭疽病菌分生孢子的产量，其产量范围在0.28×108～1.09×108；在同等条件下，不使用1%纳米二氧化钛而采用常规的划线诱导产孢法的分生孢子的产量为0.19×108。1%纳米二氧化钛水剂的使用剂量越高，菊炭疽病菌分生孢子产量越大。1%纳米二氧化钛水剂对菊炭疽病菌分生孢子产量的增产作用表现为短波紫外>长波紫外>自然光。

表8 1%纳米二氧化钛水剂对菊炭疽病菌分生孢子产量的增产作用

3 小结与讨论

3.1 纳米二氧化钛对炭疽病菌生长的抑制作用

1%纳米二氧化钛水剂对炭疽病菌生长有一定的抑制作用，且与照射条件有关，表现为短波紫外>长波紫外>自然光。1%纳米二氧化钛水剂对炭疽病菌生长的抑制作用还因不同病菌及其不同的菌株而异，梨炭疽病菌、草莓炭疽病菌、西瓜炭疽病菌、菊炭疽病菌的EC50分别为3 897.43～10 349.53、4 774.45～12 831.08、5 309.53～14 109.77、4 373.68～11 457.45 mg·kg-1。

3.2 纳米二氧化钛对炭疽病菌产孢的促进作用

1%纳米二氧化钛水剂对炭疽病菌分生孢子有极强的促进作用，且与照射条件有关，表现为短波紫外>长波紫外>自然光。在含200～800 mg·kg-1纳米二氧化钛水剂的PSA平板上培养，梨炭疽病菌、草莓炭疽病菌、西瓜炭疽病菌、菊炭疽病菌的分生孢子产量分别为0.78×108～1.98×108、0.35×108～1.64×108、0.83×108～2.56×108、0.28×108～1.09×108；在不含纳米二氧化钛水剂PSA的平板上培养，并采用划线诱导产孢法产孢，分别为0.58×108、0.31×108、0.74×108、0.19×108；不含纳米二氧化钛水剂PSA的平板上培养并不采用划线诱导产孢法产孢的对照则均不产孢。

3.3 纳米二氧化钛对炭疽病菌的应用潜力

室内生物测定结果显示，1%纳米二氧化钛水剂4种12株炭疽病菌的EC50在3 897.43～14 109.77 mg·kg-1，是一般应用于炭疽病防治药剂百倍以上；其有效含量仅1%，是一般应用于炭疽病防治药剂1/10以下。总之，1%纳米二氧化钛水剂田间防病用药量应在一般炭疽病防治药剂千倍以上，故不具备防病应用潜力。

炭疽病菌在1%纳米二氧化钛水剂的PSA平板上的产孢量高于划线诱导产孢法的产孢量，是一种简单的、高效的自然炭疽病菌分生孢子产孢法。纳米二氧化钛诱导自然产孢可应用于农作物对炭疽病抗性鉴定。由于炭疽病菌分生孢子具有较强的抗原特性，纳米二氧化钛诱导自然产孢有应用于诱导抗病的可能。