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【发明授权】一种提高甘蔗对黑穗病抗性的方法_华南农业大学_201810821822.4 

申请/专利权人:华南农业大学

申请日:2018-07-24

公开(公告)日:2020-10-23

公开(公告)号:CN109042723B

主分类号:A01N59/00(20060101)

分类号:A01N59/00(20060101);A01P21/00(20060101);A01P3/00(20060101);A01G13/00(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2020.10.23#授权;2019.01.15#实质审查的生效;2018.12.21#公开

摘要:本发明属于农作物病害防控技术领域,具体公开了一种提高甘蔗对黑穗病抗性的方法。本发明通过在甘蔗种植前对缺硅土壤施用可溶性硅酸盐,使土壤有效硅含量为230~430mgkg;再加水与土壤均匀混合,进行土壤反应,最后种植甘蔗,既能显著降低甘蔗黑穗病发病率、提高甘蔗对黑穗病的抗性,又能促进甘蔗的生长。所述可溶性硅酸盐可应用于甘蔗鞭黑粉菌及甘蔗黑穗病的防治中。本发明所述方法相比于传统抗病育种及化学药剂防治方法,具有安全无毒、绿色环保、可操作性强的优点,可在农业生产上广泛推广应用。

主权项:1.可溶性硅酸盐在防治甘蔗鞭黑粉菌中的应用,其特征在于,可溶性硅酸盐延长甘蔗黑穗病发病潜伏期,和或可溶性硅酸盐提高甘蔗黑穗病抗病相关蛋白及防御酶活性。

全文数据:一种提高甘蔗对黑穗病抗性的方法技术领域本发明涉及农作物病害防控技术领域,具体地,涉及一种提高甘蔗对黑穗病抗性的方法。背景技术甘蔗黑穗病是由甘蔗鞭黑粉菌Sporisoriumscitamineum,又称黑穗病菌引起的真菌病害,是影响全球甘蔗生产最严重的甘蔗病害之一,且有逐年加重的趋势,发病严重的蔗区造成甘蔗产量损失高达50%。现该病害普遍流行于中国蔗区,严重影响中国甘蔗产业的安全生产。甘蔗黑穗病可分为发病前期与发病时期两种病症。发病前期表现为叶窄而细长,叶色淡绿,蔗茎细小,分蘖增多等症状;发病时期,蔗株梢头抽出细长、卷曲的黑色病穗,严重时会导致发病蔗株绝收。根据甘蔗黑穗病菌的特征、发病条件、传播途径等,传统上人们主要使用以下手段防治甘蔗黑穗病:1选育抗病品种。选育与合理种植抗病品种是防治该病害最经济有效的方法,但由于甘蔗鞭黑粉菌生理小种的分化导致选育得到的抗病品种也会逐渐丧失抗性。2蔗种杀菌处理。杀菌手段可分为热水温烫52℃处理18min与化学杀菌剂处理。甘蔗鞭黑粉菌存在于甘蔗种茎内部组织中,通过热水温烫处理能有效地杀死病原,但不同品种的蔗种耐热性不同,有的品种处理后几乎不能发芽;另外,此法由于甘蔗用种量大05~0.8吨亩,实际操作比较困难。化学杀菌剂防治由于病菌存在于蔗种体内,且蔗皮厚与富含蜡质,导致药剂很难渗透至蔗种内部以杀死病菌,故防治效果极差;此外,化学药剂的过多使用,一方面造成环境污染与农药残留危害人类健康,另一方面还会使病菌对药剂产生抗药性。因此,探索甘蔗黑穗病新型防控途径十分重要。硅作为广泛存在于土壤中的矿质元素,绝大部分的植物中都含有硅,而多数存在于土壤中的硅都是难溶的,植物能吸收的土壤中的有效硅含量通常极微量一般不能满足植物生长需要,特别是喜硅作物,如甘蔗。虽然至今还没有明确证实硅是作物生长的必需矿质元素,但大量文献表明,施用硅肥不仅可以促进作物生长发育,促进产量与品质形成,而且能提高作物的抗虫性、抗病性、抗旱性、抗冻性及耐盐性,减轻重金属胁迫,增强抗辐射伤害能力,尤其在喜硅作物上表现得更为明显。甘蔗作为一种典型的喜硅禾本科作物,其吸硅量比除K外的其它任何一种矿质元素N、P等要高,每公顷一年生长量的甘蔗能够吸收硅量高达380kg左右。硅在甘蔗生长发育中具有重要作用,甘蔗植株、蔗田土壤中的硅素水平,与甘蔗的生长及蔗糖产量直接相关。此外,硅还能够提高甘蔗对生物如黄锈病,钻蛀性昆虫等和非生物干旱、重金属等胁迫的抗性。然而有关硅在抵御甘蔗病害方面的研究仅有少量报道,而报道多集中于硅提高甘蔗对非生物胁迫的抗性能力,目前尚未见国内外有关于硅对由真菌引起的甘蔗黑穗病抗性的相关研究报道。发明内容本发明的目的是为了克服现有关于甘蔗黑穗病的防治方法效果差、易造成环境污染及农药残留的缺陷,提供了可溶性硅酸盐在防治甘蔗鞭黑粉菌中的应用。本发明通过在甘蔗种植前对缺硅土壤施用适量可溶性硅酸盐,能达到防治甘蔗鞭黑粉菌、降低甘蔗黑穗病发病率、提高甘蔗对黑穗病的抗性的目的。本发明的另一目的在于提供可溶性硅酸盐在防治甘蔗黑穗病中的应用。本发明的另一目的在于提供可溶性硅酸盐在提高甘蔗对黑穗病抗性中的应用。本发明的另一目的在于提供可溶性硅酸盐在制备延长甘蔗黑穗病发病潜伏期的制剂中的应用。本发明的另一目的在于提供可溶性硅酸盐在制备提高甘蔗黑穗病抗病相关蛋白及防御酶活性的制剂中的应用。本发明的另一目的在于提供一种提高甘蔗对黑穗病抗性的方法。为了实现上述目的,本发明是通过以下方案予以实现的:本发明采用含有不同浓度硅酸钠的YEPS液体培养基对甘蔗黑穗病菌进行培养,比较了甘蔗黑穗病菌在各处理液体培养基中生长情况。结果表明随着硅酸钠用量增加,能有效抑制甘蔗黑穗病菌生长,其中Sis45的各时间段甘蔗黑穗病菌OD值均没有变化,说明甘蔗黑穗病菌的生长增殖得到了有效抑制。本发明还采用含有不同浓度硅酸钠的YEPS固体培养基对甘蔗黑穗病菌进行培养,比较了各处理固体培养基对甘蔗黑穗病菌配合菌丝生长速度的影响。结果表明,随着硅酸钠用量增加,既能有效抑制甘蔗黑穗病菌生长,还能有效抑制甘蔗黑穗病菌配合菌丝生长速度。因此,本发明请求保护可溶性硅酸盐在防治甘蔗鞭黑粉菌中的应用。此外,本发明采用浸渍接种法对健康甘蔗种茎进行甘蔗黑穗病菌接种,测定植蔗土壤有效硅含量,设置不同梯度的有效硅含量试验处理,对各处理进行抗病效果分析、抗病相关蛋白及防御酶活性、甘蔗农艺性状测定,结果表明:1抗病效果从发病潜伏期看,施硅处理的发病潜伏期长于不施硅的处理,而且发病潜伏期随着施硅量的增加而延长;从发病率来看,施硅处理发病率均显著低于不施硅处理,且随着施硅量的增加,发病率随之下降;从抗病效果来看,施硅量不同,抗病效果也不同,施硅处理的抗病效果显著优于不施硅处理。2农艺性状适量施硅可提高甘蔗的株高、茎径与地上部、地下部干重,但施硅过量,株高、地上部干重、地下部干重则显著降低。3抗病相关蛋白及防御酶活性适量施硅可使接种黑穗病菌的甘蔗叶片几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶活性维持较高水平,有助于提高甘蔗对黑穗病的抗性;施硅处理会使甘蔗叶片SOD活性显著升高,减轻病菌对细胞的侵害。此外,在侵染前期,施硅会抑制甘蔗叶片CAT、POD活性,使得过氧化物积累,启动植株防卫反应;随着侵染持续,积累较多活性氧或过氧化物,施硅会使CAT、POD活性显著升高,减轻病菌对细胞的侵害。综上所述,在甘蔗种植前适量施硅既能提高抗病相关蛋白及相关防御酶活性,从而提高甘蔗对黑穗病的抗性,又能促进其生长。本发明还请求保护可溶性硅酸盐在防治甘蔗黑穗病中的应用。本发明还请求保护可溶性硅酸盐在提高甘蔗对黑穗病抗性中的应用。本发明还请求保护可溶性硅酸盐在制备延长甘蔗黑穗病发病潜伏期的制剂中的应用。本发明还请求保护可溶性硅酸盐在制备提高甘蔗黑穗病抗病相关蛋白及防御酶活性的制剂中的应用。优选地,所述抗病相关蛋白为几丁质酶或β-1,3-葡聚糖酶中的任一种;所述防御酶为超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶中的任一种。本发明所述抗病相关蛋白包括但不限于几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶等;所述防御酶包括但不限于超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等。优选地,所述可溶性硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾中的任一种。本发明还请求保护一种提高甘蔗黑穗病抗性的方法,包括如下步骤:在甘蔗种植前对缺硅土壤施用可溶性硅酸盐,使土壤有效硅含量为230~430mgkg;再加水与土壤均匀混合,进行土壤反应,最后种植甘蔗。所述缺硅土壤为有效硅含量低于120mgkg的土壤。优选地,所述土壤反应的时间为两周以上,确保可溶性硅酸盐与土壤充分反应。优选地,所述甘蔗的品种为黑皮果蔗Badila或糖蔗ROC22。作为一种优选的具体实施方式,一种提高甘蔗对黑穗病抗性的方法,包括如下步骤:甘蔗种植前,对种植地土壤取样测定土壤有效硅含量,对缺硅土壤【根据国家0.025molL柠檬酸测定土壤有效硅的分级标准,120mgkg以有效成分SiO2计,下同作为临界标准】,一次性施用适量的可溶性硅酸盐,能有效降低甘蔗黑穗病的发病率,提高甘蔗黑穗病抗性,促进甘蔗生长。具体操作如下:1采用5点取样法,对拟种植地0~20cm耕层土壤取样,并测定土壤样品有效硅含量;2根据土样有效硅含量,适量补充可溶性硅酸盐使种植地0~20cm耕层土壤有效硅含量为230~430mgkg。3上述方法中,种植前将所需可溶性硅酸盐作基肥一次性施用,硅酸盐施后需适量淋水与土壤均匀混合,并在自然条件下进行两周以上的土壤反应,确保硅酸盐与土壤充分反应。与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:1本发明所提供的方法通过在甘蔗种植前对缺硅土壤施用适量可溶性硅酸盐,既能显著降低甘蔗黑穗病发病率、提高甘蔗对黑穗病抗性,又能促进甘蔗的生长。2与化学药剂防治相比,本发明施加的可溶性硅酸盐无味无毒,绿色环保,不会对环境造成污染。3与抗病育种相比,甘蔗抗黑穗病育种周期长一般育成一个抗病品种需8~10年,而本发明仅需对种植地取样测定有效硅含量,根据土壤有效硅的丰缺程度,适量施用外源可溶性硅酸盐即可显著提高甘蔗黑穗病抗性,有效控制甘蔗黑穗病的发生。本发明所述方法简单、适用、可操作性强,成本低廉,可在农业生产上广泛推广应用。附图说明图1为实施例1中甘蔗黑穗病菌单倍体“+”、“-”交配型担孢子菌落。图2为实施例1中硅酸钠对甘蔗黑穗病菌单倍体“+”担孢子OD值的影响。图3为实施例1中硅酸钠对甘蔗黑穗病菌单倍体“-”担孢子OD值的影响。图4为实施例1中各处理液体培养基对甘蔗黑穗病菌单倍体生长的影响。图5为实施例1中硅酸钠对甘蔗黑穗病菌配合菌丝生长速度的影响图6为实施例2中施硅接菌处理对Badila叶片几丁质酶活性的影响。图7为实施例2中施硅接菌处理对Badila叶片β-1,3-葡聚糖酶活性的影响。图8为实施例2中施硅接菌处理对Badila叶片SOD活性的影响。图9为实施例2中施硅接菌处理对Badila叶片CAT活性的影响。图10为实施例2中施硅接菌处理对Badila叶片POD活性的影响。图11为实施例3中施硅接菌处理对ROC22叶片几丁质酶活性的影响。图12为实施例3中施硅接菌处理对ROC22叶片β-1,3-葡聚糖酶活性的影响。图13为实施例3中施硅接菌处理对ROC22叶片SOD活性的影响。图14为实施例3中施硅接菌处理对ROC22叶片CAT活性的影响。图15为实施例3中施硅接菌处理对ROC22叶片POD活性的影响。具体实施方式下面结合说明书附图及具体实施例对本发明作出进一步地详细阐述,所述实施例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明,均为常规方法;所使用的材料、试剂等,如无特殊说明,为可从商业途径得到的试剂和材料。实施例1硅酸钠对甘蔗黑穗病菌生长的影响本实施例研究了不同浓度的硅酸钠对甘蔗黑穗病菌生长的影响,具体实验步骤如下:1、甘蔗黑穗病菌活化甘蔗黑穗病菌活化用YEPS琼脂糖16gL,蔗糖20gL,蛋白胨20gL,酵母浸出物10gL固体培养基含50μgmL氨苄青霉素进行培养。试验分别对甘蔗黑穗病菌单倍体“+”、“-”交配型担孢子进行活化,得到酵母状的单倍体担孢子菌落如图1所示。2、硅酸钠对甘蔗黑穗病菌单倍体OD值的影响甘蔗黑穗病菌单倍体用YEPS蔗糖20gL,蛋白胨20gL,酵母浸出物10gL液体培养基含50μgmL氨苄青霉素进行培养。试验设置4个硅酸钠水平0、0.15、0.30、0.45g100mLYEPS液体培养基100mLYEPS液体培养基质量为100g,处理代号依次为Sis0、Sis15、Sis30、Sis45。分别吸取各处理灭菌液体培养基2mL于离心管,挑取1个酵母状单菌落于离心管中,充分振荡后得到均匀的菌液,吸取1mL菌液于液体培养基中,在28℃、190rmin条件下振荡培养。用分光光度计波长600nm分别检测0、6、12、18、24、30、36、42、48h培养液的OD值,以比较甘蔗黑穗病菌在各处理液体培养基中生长情况。由图2和图的3结果可以看出,随着硅酸钠用量增加,能有效抑制甘蔗黑穗病菌生长,其中Sis45的各时间段甘蔗黑穗病菌OD值均没有变化;图4为各处理培养基48h时的甘蔗黑穗病菌单倍体生长情况,随着硅酸钠用量增加,各处理培养基中甘蔗黑穗病菌的浓度逐渐降低,其中Sis45处理下培养基呈现澄清状态。3、硅酸钠对甘蔗黑穗病菌配合菌丝生长的影响YEPS琼脂糖16gL,蔗糖20gL,蛋白胨20gL,酵母浸出物10gL固体培养基含50μgmL氨苄青霉素进行培养。试验设置4个硅酸钠水平0、0.15、0.30、0.45g100mLYEPS固体培养基100mLYEPS固体培养基质量为100g,处理代号依次为Sis0、Sis15、Sis30、Sis45。分别吸取各处理灭菌液体培养基2mL于离心管,挑取1个“+”、“-”交配型担孢子酵母状单菌落于离心管中,充分振荡后得到均匀的菌液,分别吸取1μL菌液于YEPS固体平板上进行相互配合,同一固体平板3种菌落分别为“+-”配合菌落、“+”担孢子菌落、“-”担孢子菌落,于生化培养箱28℃培养。从图5结果可以看出,随着硅酸钠用量增加,既能有效抑制甘蔗黑穗病菌生长,还能有效抑制甘蔗黑穗病菌配合菌丝生长。培养48h时,Sis0的“+-”配合菌落已经长出明显的白色羊毛状的菌丝,而Sis15、Sis30配合菌落仍然为酵母状,没有菌丝长出,Sis45的菌体几乎没有生长,更没有菌丝产生。实施例2一种提高甘蔗对黑穗病抗性的方法本实施例采用桶栽试验,采用浸渍接种法对健康甘蔗种茎进行甘蔗黑穗病菌接种,测定植蔗土壤有效硅含量,设置不同梯度有效硅含量试验处理,对各处理进行抗病效果分析、抗病相关蛋白及防御酶活性、甘蔗农艺性状测定。1、土壤有效硅含量测定采用五点取样法对华南农业大学甘蔗试验田0~20cm的耕层土壤取样,测定土壤主要养分含量土壤含全氮0.85gkg、全磷0.84gkg、全钾20.53gkg、碱解氮79.26mgkg、有效磷64.43mgkg、速效氮57.87mgkg、有效硅55.23mgkg。根据国家土壤有效硅分级标准,120mgkg作为临界标准,该土壤有效硅含量为55.23mgkg,属缺硅土壤。2、不同梯度有效硅含量试验处理取上述甘蔗试验田0~20cm耕层土壤置于温室内自然风干,混匀后作为桶栽试验土,所用容器高、上径、下径分别为32.0cm、33.5cm、28.0cm的塑料桶,每个桶底部钻有3个排水孔。每桶装上述土壤10kg约为桶高的23。试验设置4个施硅量硅酸钠0、15、30、45g桶,处理代号依次为Sis0、Sis15、Sis30、Sis45,其有效硅含量以有效成分SiO2计分别为:0、300、600、900mgkg,另外,原土壤中的有效硅含量为55.23mgkg,则上述各处理的有效硅含量原土壤中的有效硅+施入的有效硅依次为55.23mgkg,355.23mgkg,655.23mgkg,955.23mgkg。将预先称好的可溶性硅酸钠加入土中,淋少量清水后充分拌匀,于温室内进行土壤反应2周以上再进行后续试验。3、接种及种植试验所用的材料为果蔗主栽品种黑皮果蔗Badila热带原种之一,原为甘蔗黑穗病抗原,由于病菌致病力分化,现为感甘蔗黑穗病品种。选取长势一致、蔗芽新鲜饱满、无病虫害的的甘蔗茎,将蔗茎砍成单芽茎段作为蔗种。砍种时,蔗段的切面平滑、种茎无裂痕、蔗芽没有损伤。采用浸渍接种法,所用黑穗病冬孢子取自广东省湛江雷州市的主栽甘蔗品种发病新抽出的黑穗病病鞭,于实验室室温条件自然风干,将病鞭上的冬孢子轻轻刮下,过400目筛去除杂质后,充分混匀,用滤纸袋保存。将检测合格的冬孢子制成5×106个mL的悬浮液2g冬孢子粉兑1L水,将上述甘蔗种在菌液中浸泡30min后取出,用塑料袋封好保湿,28℃催芽24h后种植。每桶种4个单芽,每个处理种植4桶,每处理3次重复。4、抗病效果在种植后,当第一次发现甘蔗抽出黑穗病病鞭时,开始进行病情调查,以后每周调查1次每次调查后将发病植株连根拔除,以免重复调查,直到没有新病株出现约3个月,终止调查。计算公式如下:表1硅对Badila甘蔗黑穗病发病潜伏期、株发病率和抗病效果的影响注:同列不同小写字母表示处理间差异显著P0.05。结果如表1所示,从发病潜伏期从甘蔗黑穗病菌侵入到植株首次出现黑穗病病穗的天数看,试验甘蔗品种的发病潜伏期为60~74d,施硅15g与30g的发病潜伏期长于不施硅处理,而且直到病情统计结束施硅45g都没有出现病症,表明施硅处理的发病潜伏期长于不施硅的处理,而且发病潜伏期随着施硅量的增加而延长。从发病率来看,施硅15、30、45g的发病率较不施硅处理降幅分别为59.46%、67.86%、100%。说明施硅处理发病率均显著低于不施硅处理,且随着施硅量的增加,发病率随之下降。从抗病效果来看,施硅15、30、45g处理的抗病效果分别达55.56±13.87%、70.00±15.27%、100%。由此可知,施硅45g处理的抗病效果显著优于施硅15g,而施硅15g与施硅30g之间则无显著差异。5、农艺性状测定病情统计结束后,每处理随机选取3株蔗株进行农艺性状测定。株高的测定由蔗株基部土面至蔗株最高可见肥厚带的高度;茎径测量蔗茎中部的茎径代表全茎平均茎径;地上、下部干重的测定,取样后将蔗株按地上部与地下部分开舍去种芽带有的旧蔗茎,110℃杀青30min后在80℃下烘干至恒重,称量。结果如表2所示:表2硅对Badila株高、茎径及地上部、地下部干重的影响注:同列不同小写字母表示处理间差异显著P0.05。由表2可看出,在甘蔗黑穗病胁迫下,与对照相比,施硅15g处理显著提高植株的株高、茎径及地上部、地下部干重,增幅分别为14.33%、21.91%、26.46%、24.69%;施硅30g处理的株高、地上部干重、地下部干重显著降低,降幅分别为22.00%、34.50%、25.68%,而茎径没有显著降低;施硅45g处理的的株高、地上部干重、地下部干重显著降低,降幅分别为26.00%、49.59%、39.08%,而茎径无显著降低。以上结果表明,适量施硅可提高Badila的株高、茎径及地上部、地下部干重;但施硅过量,株高、地上部干重、地下部干重则显著降低。6、抗病相关蛋白及防御酶活性测定每处理随机选取3株蔗株,分别采集植株苗期、分蘖期、拔节期的+1叶心叶下第一片完全展开功能叶,测定各生长时期甘蔗叶片的抗病相关蛋白几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶及防御酶过氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、过氧化物酶POD活性。结果如图6~10所示。由图6、图7可看出,在黑穗病菌胁迫下,施硅处理后Badila叶片的几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶活性在各生长时期均随着施硅量的增加而显著升高,其中各生长时期均以施硅45g处理的酶活性最高,这与甘蔗黑穗病发病率降低一致。表明施硅可使接种黑穗病菌的Badila叶片几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶活性维持较高水平,有助于提高Badila对黑穗病的抗性。由图8可看出,在黑穗病菌胁迫下,Badila叶片的SOD活性在各生长时期均随着施硅量的增加而显著升高,其中以拔节期施硅45g处理的酶活性最高。表明接种黑穗病菌后,随着病菌的侵染,叶片细胞的脂过氧化和质膜透性水平较高,积累较多活性氧或过氧化物,施硅处理会使Badila叶片SOD活性显著升高,减轻病菌对植株细胞的伤害。由图9可看出,在黑穗病菌胁迫下,不施硅处理Badila苗期叶片CAT活性显著高于施硅处理;而拔节期,施硅处理的Badila叶片的CAT活性显著升高,其中施硅15g处理的活性最高。由图10可看出,在黑穗病菌胁迫下,不施硅处理Badila苗期叶片POD活性显著高于施硅处理;而分蘖期、拔节期,施硅15g处理的Badila叶片的POD活性显著升高。上述表明接种黑穗病菌后,在侵染前期,施硅会抑制Badila叶片CAT、POD活性,使得过氧化物积累,启动植株防卫反应;随着侵染持续,积累较多活性氧或过氧化物,施硅会使CAT、POD活性显著升高,减轻病菌对细胞的侵害。综上所述,施硅酸钠量为15g桶土壤有效硅含量为355.23mgkg能有效提高Badila对黑穗病的抗性,且有利于促进Badila的生长使得株高、茎径及地上部、地下部干重显著提高;但当施硅为30g桶、45g桶,即土壤有效硅含量分别为655.23mgkg和955.23mgkg,虽然也能有效提高Badila对黑穗病的抗性,但严重影响Badila生长,其株高、茎径及地上部、地下部干重均显著降低。因此,每桶施硅15g土壤有效硅含量为355.23mgkg既能提高抗病相关蛋白及相关防御酶活性,从而提高Badila对黑穗病的抗性,又能促进其生长。实施例3一种提高甘蔗对黑穗病抗性的方法本实例以糖蔗主栽品种ROC22高感甘蔗黑穗病品种为材料,采用桶栽试验,应用浸渍接种法对健康甘蔗种茎进行甘蔗黑穗病菌接种,测定植蔗土壤有效硅含量,设置不同梯度有效硅含量试验处理,对各处理进行抗病效应分析、抗病相关蛋白及防御酶活性、甘蔗农艺性状测定。1、土壤有效硅含量测定采用五点取样法对华南农业大学甘蔗试验田0~20cm的耕层土壤取样,测定土壤主要养分含量土壤含全氮0.88gkg、全磷0.97gkg、全钾19.35gkg、碱解氮72.63mgkg、有效磷48.17mgkg、速效氮53.43mgkg、有效硅42.39mgkg。根据国家土壤有效硅分级标准,120mgkg作为临界标准,该土壤有效硅含量为42.39mgkg,属缺硅土壤。2、不同梯度有效硅含量试验处理取上述甘蔗试验田0~20cm耕层土壤置于温室内自然风干,混匀后作为桶栽试验土,所用容器高、上径、下径分别为32.0cm、33.5cm、28.0cm的塑料桶,每个桶底部钻有3个排水孔。每桶装上述土壤10kg约为桶高的23。试验设置3个施硅量硅酸钠0、5、10g桶,处理代号依次为Sis0、Sis5、Sis10,其有效硅含量分别为:0、100、200mgkg,另外,原土壤中的有效硅含量为42.39mgkg,则上述各处理的有效硅含量原土壤中的有效硅+施入的有效硅依次为42.39mgkg,142.39mgkg,242.39mgkg。将预先称好的可溶性硅酸钠加入土中,淋少量清水后充分拌匀,于温室内进行土壤反应2周以上再进行后续试验。3、接种及种植试验所用的材料为糖蔗主栽品种ROC22。选取长势一致、蔗芽新鲜饱满、无病虫害的甘蔗茎,将蔗茎砍成单芽茎段作为蔗种。砍种时,蔗段的切面平滑、种茎无裂痕、蔗芽没有损伤。采用浸渍接种法,所用黑穗病冬孢子取自广东省湛江雷州市的主栽甘蔗品种发病新抽出的黑穗病病鞭,于实验室室温条件自然风干,将病鞭上的冬孢子轻轻刮下,过400目筛去除杂质后,充分混匀,用滤纸袋保存。将检测合格的冬孢子制成5×106个mL的悬浮液2g冬孢子粉兑1L水,将上述甘蔗种在菌液中浸泡30min后取出,用塑料袋封好保湿,28℃催芽24h后种植。每桶种4个单芽,每个处理种植4桶,每处理3次重复。4、抗病效果在种植后,当第一次发现甘蔗抽出黑穗病病鞭时,开始进行病情调查,以后每周调查1次每次调查后将发病植株连根拔除,以免重复调查,直到没有新病株出现约3个月,终止调查。计算公式如下:表3硅对ROC22甘蔗黑穗病发病潜伏期、株发病率和抗病效果的影响注:同列不同小写字母表示处理间差异显著P0.05。结果如表3所示,从发病潜伏期从黑穗病菌侵入到甘蔗植株首次出现黑穗病病穗的天数看,试验甘蔗品种的发病潜伏期为71~78d,每桶施硅5g与不施硅处理的发病潜伏期相同,而每桶施硅10g的发病潜伏期长于每桶施硅5g及不施硅处理的发病潜伏期。从发病率来看,每桶施硅5g的发病率较不施硅处理发病率无显著降低,而每桶施硅10g的发病率较不施硅处理发病率显著降低,降幅为55.56%。从抗病效果来看,每桶施硅5、10g处理的抗病效果分别达29.26±10.15%、56.02±7.22%,均与对照达显著水平。因此,施硅有利于提高ROC22对黑穗病的抗性。5、农艺性状测定病情统计结束后,每处理随机选取3株蔗株进行农艺性状测定。株高的测定由蔗株基部土面至蔗株最高可见肥厚带的高度;茎径测量蔗茎中部的茎径代表全茎平均茎径;地上、下部干重的测定,取样后将蔗株按地上部与地下部分开舍去种芽带有的旧蔗茎,110℃杀青30min后在80℃下烘干至恒重,称量。表4硅对ROC22株高、茎径及地上部、地下部干重的影响注:同列不同小写字母表示处理间差异显著P0.05由表4可看出,在甘蔗黑穗病胁迫下,与对照相比,每桶施硅10g处理株高、茎径及地上部、地下部干重显著提高,增幅分别为17.29%、19.64%、27.41%、21.12%;而每桶施硅5g处理提高不显著。表明施硅能显著提高ROC22的株高、茎径及地上部、地下部干重,促进其生长。6、抗病相关蛋白及防御酶活性测定每处理随机选取3株蔗株,分别采集甘蔗植株苗期、分蘖期、拔节期的+1叶心叶下第一片完全展开功能叶,测定上述3个生长时期甘蔗叶片的抗病相关蛋白几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶及防御酶过氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、过氧化物酶POD活性。结果如图11~15所示。由图11、图12可看出,在黑穗病菌胁迫下,施硅处理后ROC22叶片的几丁质酶与β-1,3-葡聚糖酶活性在各生长时期均随着施硅量的增加而显著升高,其中各时期均以每桶施硅10g处理的酶活性最高。表明施硅可使接种黑穗病菌的ROC22叶片几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶活性活性维持较高水平,有助于提高ROC22对黑穗病的抗性。由图13可看出,在黑穗病菌胁迫下,ROC22叶片的SOD活性在各生长时期均随着施硅量的增加而显著升高。表明施硅能提高SOD活性,从而有效抵御甘蔗黑穗病菌的侵染。由图14可看出,在黑穗病菌胁迫下,苗期、分蘖期的CAT活性均随着施硅量的增加而升高,拔节期的CAT活性随着施硅量的增加而降低;每桶施硅10g处理的苗期、分蘖期、拔节期CAT活性与对照均达差异显著水平,而每桶施硅5g处理的上述3个生长期的CAT活性与对照均未达差异显著水平。表明接种黑穗病菌后,在侵染前期,施硅有利于提高甘蔗叶片CAT活性,清除侵染过程中产生的活性氧物质,提高甘蔗植株对黑穗病的抗性。由图15可看出,在黑穗病菌胁迫下,苗期甘蔗叶片POD活性随着施硅量的增加而降低,分蘖期、拔节期POD活性随着施硅量的增加而升高;与对照相比,每桶施硅10g处理的苗期、分蘖期、拔节期POD活性均达差异显著水平,而每桶施硅5g处理在上述3个生长时期均未达差异显著水平。表明接种黑穗病菌后,在侵染前期,施硅抑制ROC22叶片POD活性,促进过氧化物积累,启动植株防卫反应;随着侵染持续,植株积累较多活性氧或过氧化物,施硅促进POD活性显著升高,减轻病菌对植株细胞的伤害。综上所述,每桶施硅酸钠10g土壤有效硅含量为242.39mgkg能有效提高ROC22抗病相关蛋白及相关防御酶活性,从而提高ROC22对黑穗病的抗性;还能促进ROC22生长,其株高、茎径及地上部、地下部干重均显著高于不施硅的处理。最后所应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,对于本领域的普通技术人员来说,在上述说明及思路的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动,这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

权利要求:1.可溶性硅酸盐在防治甘蔗鞭黑粉菌中的应用。2.可溶性硅酸盐在防治甘蔗黑穗病中的应用。3.可溶性硅酸盐在提高甘蔗对黑穗病抗性中的应用。4.可溶性硅酸盐在制备延长甘蔗黑穗病发病潜伏期的制剂中的应用。5.可溶性硅酸盐在制备提高甘蔗黑穗病抗病相关蛋白及防御酶活性的制剂中的应用。6.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述抗病相关蛋白为几丁质酶或β-1,3-葡聚糖酶中的任一种;所述防御酶为超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶中的任一种。7.根据权利要求1~6任一所述的应用,其特征在于,所述可溶性硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾中的任一种。8.一种提高甘蔗对黑穗病抗性的方法,其特征在于,包括如下步骤:在甘蔗种植前对缺硅土壤施用可溶性硅酸盐,使土壤中有效硅含量为230~430mgkg;再加水与土壤均匀混合,进行土壤反应,最后种植甘蔗。9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述土壤反应的时间为两周以上。10.根据权利1~6任一所述的应用,其特征在于,所述甘蔗的品种为黑皮果蔗Badila或糖蔗ROC22。

百度查询: 华南农业大学 一种提高甘蔗对黑穗病抗性的方法

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