5%氨基寡糖素对黄瓜种子萌发及苗期诱抗促生影响的研究

王 胤，张傲雪，付思蕊，刘玉婷，李云龙，胡 彬，孙 海，曹金娟，王帅宇

（1.北京市植物保护站，北京 100029；2.河北北方学院，河北 张家口 075000；3.北京农学院生物与资源环境学院，北京 102206）

黄瓜（Cucumis sativusL.），属葫芦科（Cucurbitaceae）黄瓜属（Cucumis），是我国设施生产中的主要蔬菜类经济作物之一[1]，占我国蔬菜总栽培面积的10%左右[2]，居世界首位。随着北京市种植业转型升级及黄瓜产业的发展，黄瓜育种育苗技术越来越受到重视，因通过改善黄瓜育种育苗技术，可提高秧苗质量，进而提高黄瓜产量[3]。

氨基寡糖素大多是以海洋生物壳聚糖为原材料，经多元化发展催化水解反应后合成的新型环保植物免疫杀菌剂，被植物吸收后，能增强细胞壁对病原菌的抵抗能力[4]，与传统的植保产品不同的是，植物免疫诱抗剂不直接作用于害虫，而是通过刺激植物自身的免疫系统获得系统性抗性，因此具有增强抗逆性、抗病性，提高产量的功效[5]。氨基寡糖素也是一种以低聚糖为基础的生物免疫诱导物质，可有效改善果树黑斑病的抗药性，从而提高果实的品质和产量，还对番茄和小麦的生长均有明显的促进作用[6-8]；氨基寡糖素与其他化学药品混合后，可显著减少其他化学药品用量，并可确保对番茄叶片真菌性病害的防治效果超过80%[9]；因此，植物免疫诱抗剂的应用对我国农业的可持续发展及粮食安全等具重要意义[10]。在国内和国际上，基于寡糖类免疫诱抗剂的研发与应用取得重大进展，研究人员通过添加壳聚糖、薄荷纯露、生物炭、海藻提取液、皂苷以及有机活性物质制取药剂，并通过开展大量田间试验明确其在农业领域的应用效果。例如，韩国旭成化学公司开发的Chitosan，其活性成分是从虾和蟹的壳中提取的壳聚糖，可用于处理农作物种子，具有预防病害和提高产量的效果，且对环境无害；中国大连化学物理研究所在以低聚糖为基础的农业生产上也取得了重大研究成果，经过长期的试验，研究人员还开发出几种以壳寡糖为主要原材料的低聚糖植物免疫诱抗和复合药物[11-16]。

本文在已有研究的基础上，设置不同浓度的5%氨基寡糖素，开展黄瓜种子萌发和苗期诱抗促生的试验，明确最适于黄瓜种子发芽和育苗的最适浓度，以期为下一步系统性开展植物免疫诱抗剂对作物诱抗促生研究提供理论和技术支撑。

1 材料和方法

1.1 供试材料

黄瓜品种：中农26号（中国农业科学院蔬菜花卉研究所）。

供试药剂：5%氨基寡糖素（海南正业中农高科股份有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 5%氨基寡糖素对黄瓜种子萌发的影响

在北京市植物保护站有害生物检测室，采用纸上法[17]，设置5%氨基寡糖素500倍液、800倍液、1 000倍液和1 200倍液4个处理组，以清水作为对照组，每个处理重复3次。取黄瓜种子100粒，分别放入铺有2层滤纸的培养皿中，再将培养皿放入培养箱进行种子萌发，并按照采集地点气候特征，设置变温和光照（白天光照12 h，温度25 ℃；夜间黑暗12 h，温度15 ℃），之后向培养皿中适时喷施不同浓度的5%氨基寡糖素，以保证滤纸湿润。每24 h进行1次萌发检测，胚根长至1～2 mm即可定为已萌发，直到每皿内种子全部萌发或连续10 d不再有发芽种子出现，至此萌发试验结束[18]。按公式计算种子的发芽率、发芽势和发芽指数等萌发指标，萌发率＝发芽末期全部正常种苗数/供试种子总数×100%；发芽势＝发芽高峰期发芽的种子数/供试种子总数×100%；发芽指数＝Σ（Gt/Dt），其中Gt为在第t天发芽的种子数，Dt为相应的发芽天数。

1.2.2 5%氨基寡糖素对黄瓜幼苗诱抗促生的效果

在北京市昌平区银黄农业园育苗棚室内，采用穴盘法（72孔穴盘），每孔播2粒黄瓜种子，每次浇水时随水施用5%氨基寡糖素500倍液、800倍液、1 000倍液和1 200倍液，以清水作为对照组，每个处理重复3次。种子发芽后，每日观察苗期病害发生情况，直到作物幼苗达到可移栽高度为止。育苗盘采用5点取样法，每点调查5株黄瓜幼苗株高、根长、茎粗、地上部鲜质量和根鲜质量。

1.3 数据处理

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 17.0进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 5%氨基寡糖素对黄瓜种子萌发的影响

由表1可知，植物免疫诱抗剂5%氨基寡糖素对黄瓜种子萌发具有较好的促进效果，可在一定程度上提高种子发芽率、发芽势和发芽指数。5%氨基寡糖素800倍液处理组黄瓜种子萌发旺盛，活力强，发芽率和发芽势均最高，分别为98.19%和31.71%，较对照组（94.43%和26.57%）分别提高了3.76百分点和5.14百分点。5%氨基寡糖素500倍液处理组发芽指数最高，为21.42，较对照组（17.83）提高了3.59；其次是5%氨基寡糖素800倍液，为21.04。5个处理间发芽率、发芽势和发芽指数均不存在显著性差异。

表1 5%氨基寡糖素对黄瓜种子萌发的影响

2.2 5%氨基寡糖素对黄瓜幼苗诱抗促生的效果

2.2.1 5%氨基寡糖素对黄瓜幼苗促生的效果

由表2可知，5%氨基寡糖素对黄瓜幼苗具有较好的促生效果，各处理组幼苗茎粗、地上部鲜质量、根质量、株高和根长均有所提高。5%氨基寡糖素1 000倍液处理组各项指标均最高，分别为3.12 mm、1.35 g、0.39 g（与5%氨基寡糖素800倍液相同）、18.85 cm和9.33 cm，分别较对照组提高了11.0%、9.8%、5.4%、4.3%和2.5%，其次为5%氨基寡糖素800倍液处理组。5个处理的5个黄瓜幼苗生长指标均不存在显著性差异。

表2 5%氨基寡糖素对黄瓜幼苗促生的效果

2.2.2 5%氨基寡糖素对黄瓜幼苗诱抗的效果

试验调查中，黄瓜幼苗未发生病害，仅有零星蚜虫发生；5%氨基寡糖素各处理组幼苗整体生长茁壮、长势良好、叶片深绿色，未出现萎蔫及其他药害症状；表明5%氨基寡糖素试验剂量对黄瓜幼苗安全。

3 结论与讨论

氨基寡糖素是从海洋生物中提取的天然有机药剂，本身含有丰富的C、N，可被微生物分解利用而合成新型环保植物免疫诱抗剂，诱导作物提高抗病、抗逆性，促进生长[19]。本试验结果表明，5%氨基寡糖素对黄瓜种子萌发具有较好的促进效果，同时可促进幼苗生长。5%氨基寡糖素8 0 0 倍液处理组黄瓜种子萌发旺盛，活力强，发芽率和发芽势均最高，分别为98.19%和31.71%；5%氨基寡糖素1 000倍液处理组黄瓜幼苗茎粗、地上部鲜质量、根质量、株高和根长均最高，分别为3.12 m m、1.35 g、0.39 g、18.85 c m和9.33 cm，其中根质量与5%氨基寡糠素800倍液处理并列；且黄瓜幼苗生长茁壮、长势良好、叶片颜色深绿，无病害发生，仅有零星蚜虫。

此次试验结果与王胤等[20]在2021年应用植物免疫诱抗剂在黄瓜生育期开展的试验结果相似，进而验证了氨基寡糖素对黄瓜生长具有一定的促进效果，黄瓜成株期株高和茎粗、地上部鲜质量和干质量、单瓜质量、产量均有所增加的结论。

目前氨基寡糖素在农业领域研究多集中在作物生育期抗病或促生效果，施药时期多为作物定植后，而在长期试验中发现作物生育中后期，植株高大，枝叶繁茂，此时施药将增加用药量、用水量及用工成本，同时耗费大量施药时间；因此，此次试验将施药时间提前，重点明确氨基寡糖素对打破种子休眠和培育无病害壮苗的效果，同时节省人工成本。此外，调研中发现生产园区多在育苗中后期施用2～3次化学药剂来防治苗期病害，而本试验在苗期施用植物免疫诱抗剂，有效减少了化学药剂用量，且诱导幼苗产生抗病性，降低了苗期病害的发生，同时达到了壮苗、减少施药成本的效果。

种子是农业生产的基础，种苗期病虫害等植保问题是影响种业发展的重要因素，应从源头控制病虫害的发生[21]，此次试验针对黄瓜种子和苗期开展植物免疫诱技术研究，也为解决果类蔬菜生长中后期植株高大、茂盛而导致施药费时、费工的技术难题提供了参考，下一步应开展植物免疫诱抗剂与高效施药技术、病虫害专业化防治等相结合的研究。北京地区多为设施日光温室栽培，设施内有土墙、棉被等保温措施，不利于在自然条件下开展作物抗病、抗逆试验研究，下一步还可围绕采用人工接菌、创造低温冻害条件[22]，系统性地开展植物免疫诱抗技术对作物抗病、抗逆试验研究，并逐步明确植物免疫诱抗剂在作物育种期打破种子休眠，育苗期促进幼苗生长和降低苗期病害的发生，生育期诱导开花、抗病、促生和增产的全程作用效果。

试验也存在不足之处，如设置不同浓度处理组较少、重复处理设置较少、单次重复选择黄瓜种子数量较少、调查人员存在判断萌发标准不统一等，可能导致试验没有显著性差异。下一步应增加供试药剂浓度梯度，设置6个以上浓度，并拉大不同浓度梯度，增加处理内重复次数和黄瓜种子数量，如至少达到4次重复，每次重复黄瓜种子100粒，明确专人负责单一浓度试验调查继续开展深入研究。