水稻稻瘟病的植物源誘抗劑研究進(jìn)展

鄔臘梅，柏連陽

（湖南人文科技學(xué)院，湖南 婁底 417000）

水稻稻瘟病（Magnaporthe grisea）是由半知菌亞門真菌入侵水稻而引起一種真菌性病害，居水稻三大病害（稻瘟病、紋枯病、稻曲?。┲譡1]。稻瘟病分布極為廣泛，在全球80余個(gè)國家和地區(qū)廣泛流行，我國南北稻區(qū)也經(jīng)常發(fā)生。在病害流行年份，一般減產(chǎn)10%～20%，較嚴(yán)重可達(dá)40%～50%，大發(fā)生時(shí)甚至顆粒無收[2]。目前，稻瘟病的防治措施主要有選育抗病品種選育、藥劑防治和栽培管理防治等[3]。近年來，由于化學(xué)藥劑大量的、長期的使用，湖南、四川、貴州等省份的部分稻區(qū)的稻瘟病菌菌種已對稻瘟靈、三環(huán)唑等常規(guī)藥劑產(chǎn)生了不同程度的抗藥性[4-6]，同時(shí)殺菌劑的使用也會產(chǎn)生一定程度的環(huán)境污染。在這種情況下，化學(xué)誘抗劑應(yīng)運(yùn)而生[7]，在農(nóng)作物病害防治中已有許多成功運(yùn)用的例子[8-10]，植物源誘抗劑屬于化學(xué)誘抗劑中的一類[11]，雖然這種誘導(dǎo)抗性不能穩(wěn)定遺傳，但因其具有廣譜性和系統(tǒng)性，引起了學(xué)者們濃厚的興趣；而且植物源誘抗劑有用量小、環(huán)境相容性好、使用安全等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是植物保護(hù)的新途徑和新技術(shù)，逐步成為國際上重要的農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域[12]。

1 植物源誘抗劑的起源與發(fā)展

植物誘導(dǎo)抗病性也稱系統(tǒng)獲得抗性（SAR），是植物的某些部位在受到低毒或弱毒的病原菌或病原菌代謝物處理后，可誘導(dǎo)植物體產(chǎn)生一些保護(hù)物質(zhì)，從而使植物由原來的易感轉(zhuǎn)變?yōu)榫植炕蛘w對抗某種或某類病原物侵染的現(xiàn)象[13-14]。這些能誘導(dǎo)植物產(chǎn)生植保素，使植物獲得誘導(dǎo)抗病性的物質(zhì)被稱之為誘抗劑（elicitor）。誘導(dǎo)抗病性的研究始于1901年，Ray報(bào)道了利用銹菌的弱毒種接種小麥來抵抗銹菌的進(jìn)一步侵染[15]；1909年，Bernard發(fā)現(xiàn)在蘭科植物鱗莖組織上接種根腐病菌的弱毒株，可使整個(gè)鱗莖免遭強(qiáng)毒株的侵染[16]；1933年，ChesterK首次提出了“獲得免疫”這一概念，植物病害誘導(dǎo)抗性開始得到飛速發(fā)展[17-18]；1972年，Keen等人提出誘抗劑的概念。自此，相繼發(fā)現(xiàn)了許多誘抗劑，如水楊酸、二氯環(huán)丙烷、2，6-二氯異煙酸（INA）、草酸、磷酸鹽、苯并噻唑（BTH）等[19-20]。植物源誘抗劑的研究始于上個(gè)世紀(jì)末，20世紀(jì)90年代，羅寬等人從幾十種中草藥中篩選出兩種可作為植物源誘抗劑的原材料——前胡和白芷，這兩種植物的提取物不僅能激活水稻的防御反應(yīng)，誘導(dǎo)水稻植株產(chǎn)生對稻瘟病的抗性，同時(shí)對水稻的抗寒性也有一定的誘導(dǎo)作用，且對水稻生長有一定的促進(jìn)作用[21-22]。在此研究的基礎(chǔ)上，陳桂華等人采用不同的提取方法從前胡中提取出具有誘抗活性的三種物質(zhì)，分別為前胡香豆素Ⅱ、前胡香豆素Ⅲ和北美芹素，其中前胡香豆素Ⅲ為國內(nèi)首次從前胡中分離得到[23-24]。

2 前胡誘導(dǎo)水稻抗稻瘟病的研究進(jìn)展

2.1 前胡誘導(dǎo)水稻抗稻瘟病的活性研究

前胡對水稻稻瘟病誘導(dǎo)抗性的好壞取決于前胡提取物的濃度大小，有報(bào)道稱，不同濃度的前胡提取物對水稻稻瘟病都有一定程度的誘抗效果。用丙酮提取時(shí)，濃度在1～10 mg/L時(shí)，誘導(dǎo)抗性隨著濃度的升高而逐漸增強(qiáng)；當(dāng)濃度為10 mg/L時(shí)，誘導(dǎo)效果達(dá)到最好，有超過43%的供試材料顯示出抗性；當(dāng)濃度在10～100 mg/L時(shí)，誘導(dǎo)抗性隨著濃度的升高反而減弱[25]。而筆者所在課題組的田間試驗(yàn)結(jié)果顯示，前胡粉碎物與水煮液均能促進(jìn)水稻生長，對稻瘟病的防治效果分別為30%和15%，前胡粉碎物對水稻的促進(jìn)作用和對稻瘟病的防治效果優(yōu)于前胡水煮液，這一結(jié)果為此后的劑型研究奠定了基礎(chǔ)。

2.2 前胡誘導(dǎo)水稻抗稻瘟病的機(jī)理研究

20世紀(jì)80年代就有相關(guān)報(bào)道稱：利用生物因子和非生物因子誘導(dǎo)植物產(chǎn)生植保素是植物產(chǎn)生誘導(dǎo)抗病性的重要機(jī)制[26]。郭建榮等人[27]認(rèn)為前胡能誘導(dǎo)水稻體內(nèi)抑菌物質(zhì)的積累，且經(jīng)前胡誘導(dǎo)后的水稻植株再接種比未經(jīng)誘導(dǎo)只接種的水稻植株產(chǎn)生更多的抑菌物質(zhì)；李靜波等人[28]的研究表明，經(jīng)前胡活性成分處理后，水稻體內(nèi)與抗病性有關(guān)的MDA（丙二醛）的含量有所提高；與抗病性有關(guān)的酶如POD（過氧化物酶）、PPO（多酚氧化酶）、SOD（超氧化物歧化酶）、PAL（苯丙氨酸解氨酶）、LOX（脂氧合酶）五種酶的活性均有不同程度的上升。但植物的誘導(dǎo)抗病性不是幾個(gè)因素的單獨(dú)作用，而是一個(gè)系統(tǒng)性工程，目前還沒有對這種系統(tǒng)性研究的報(bào)道。

3 植物源誘抗劑的制劑研究

與大多數(shù)農(nóng)藥原藥一樣，前胡作為誘抗劑不能直接施用于田間，需加工成具有穩(wěn)定性狀的劑型。某些生物工程公司將氨基寡糖素制成有效成分含量為2%的氨基寡糖素水劑，應(yīng)用于煙草、番茄和白菜等作物上，能提高作物自身的免疫力和防衛(wèi)反應(yīng)，對預(yù)防煙草病毒病、番茄病毒病、番茄晚疫病和白菜軟腐病有很好的效果；中國科學(xué)院成都生物研究所研發(fā)的0.006%S-誘抗素新型水稻浸種劑，可提高秧苗的抗寒、抗旱性和抗病性，提高稻米品質(zhì)，同期研發(fā)的0.1%S-誘抗素水劑，對枯萎病、灰霉病、根腐病及疫病的防御效果特別顯著，并能有效提高蔬菜、煙草、棉花、水稻等農(nóng)作物的抗旱、抗寒能力；蔡海林等人將前胡提取物經(jīng)過配方篩選與優(yōu)化，制成了15%的前胡香豆素水乳劑，該誘抗劑稀釋50～200倍范圍內(nèi)，對水稻稻瘟病具有良好的誘抗效果，最高防效可達(dá)到了80.58%[29]。

4 植物源誘抗劑的發(fā)展前景與展望

植物在長期的進(jìn)化過程中，已普遍形成了可誘導(dǎo)激活的抗逆境潛能，植物源誘抗劑在低濃度下即可被作物識別為信號物質(zhì)，誘發(fā)作物自身的免疫功能，使作物最終獲得抵御病害的能力。所以，植物誘抗劑可稱作作物的“疫苗”，以預(yù)防作用為主，在作物發(fā)病之前施用，能促進(jìn)作物生長，提高抗病害的能力，從而減少或避免殺菌劑的使用。尤其是近年以來，學(xué)者們開始在分子水平上探索誘導(dǎo)抗性的機(jī)理，并取得了一定成績，但研究還不完善，制約了植物源誘抗劑的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展與推廣應(yīng)用，且相應(yīng)的田間試驗(yàn)數(shù)據(jù)也有待進(jìn)一步完善與驗(yàn)證。由于植物的誘導(dǎo)抗病性屬于多因素共同調(diào)控的抗性，且誘抗劑的主要作用是預(yù)防而不是防治，因此植物源誘抗劑不可能完全代替化學(xué)農(nóng)藥的應(yīng)用，但它可作為病害防治的一種重要的補(bǔ)充手段，且隨著分子學(xué)領(lǐng)域研究的不斷深入，高效、安全、低成本和穩(wěn)定的誘抗劑將會不斷地被開發(fā)并應(yīng)用于農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，成為21世紀(jì)新型的生態(tài)農(nóng)藥。

[1]高 臣.納米SiO2增強(qiáng)水稻對稻瘟病抗性機(jī)制的研究[D].長春：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文2011.

[2]胡景濤，黃文章，嚴(yán)明建.分子標(biāo)記輔助選擇在稻瘟病抗性育種中的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（16）：8347-8349.

[3]張傳清，周明國，朱國念.稻瘟病化學(xué)防治藥劑的歷史沿革與研究現(xiàn)狀[J].農(nóng)藥學(xué)學(xué)報(bào)，2009，11（1）：72-80.

[4]吳志華，李 蘋，柏連陽，等.湖南省水稻稻瘟病菌對稻瘟靈抗藥性研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（28）：17279-17280.

[5]席亞東，劉波微，彭化賢.四川省稻瘟病菌對稻瘟靈的抗藥性研究[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009，22（1）：77-80.

[6]袁 潔，楊學(xué)輝，何海永，等.貴州省稻瘟病菌對稻瘟靈的抗藥性研究[J].植物保護(hù)，2006，32（1）：66-68.

[7]李 莉，郭曉麗，劉振蛟，等.β-氨基丁酸誘導(dǎo)水稻稻瘟病抗性的初步探討[J].吉林農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，32（3）：45-47.

[8]Bokshi A I，Morris S C，Deverall B J.Effects of benzothiadiazole and acetylsalicylic acid on β-1，3-glucanase activity and disease resistance in potato[J].Plant Pathology，2003，52（1）：22-27.

[9]Nzojiyobiri J B，徐 同，宋鳳鳴，等.哈茨木霉NF9菌株對水稻的誘導(dǎo)抗病性[J].中國生物防治，2003，19（3）：111-l14.

[10]Pajot E，Corre D L，Silue D.Phytogard and DL-β-amino butyric acid （BABA）induce resistance to downy mildew（Bremia lactucae）in lettuce （Lactuca sativa L.）[J].European Journal of Plant Pathology，2001，3（9）：861-869.

[11]林 麗，張春宇，李 楠，等.植物抗病誘導(dǎo)劑的研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，34（22）：5912-5914.

[12]陳桂華，唐文邦，柏連陽，等.前胡誘導(dǎo)水稻抗稻瘟病的活性及其有效成分[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，43（9）：1807-18141.

[13]趙繼紅，孫淑君，李建中.植物誘導(dǎo)抗病性與誘抗劑研究進(jìn)展[J].植物保護(hù)，2003，29（4）：7-10.

[14]陳 捷.植物病理生理學(xué)[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1994.

[15]葛銀林，李德葆.植物抗病性的誘導(dǎo)、機(jī)制、分子生物學(xué)研究進(jìn)展[J].中國生物防治，1995，11（3）：134-141.

[16]董漢松.植物誘導(dǎo)抗性原理和研究[M].北京：科學(xué)出版社，1995.

[17]秦慶明，陳萬權(quán).一類可激活小麥基因表達(dá)和抗病性并使植株獲得系統(tǒng)抗性的新型誘導(dǎo)劑——苯并噻二唑[J].農(nóng)藥譯叢，1998，20（5）：45-51.

[18]王生榮，朱克恭.植物系統(tǒng)獲得抗病性研究進(jìn)展[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2002，10（2）：32-35.

[19]邵素琴，李建中.植物誘抗劑研究進(jìn)展[J].農(nóng)藥，2002，41（6）：12-14.

[20]王海華，康 健.植物誘導(dǎo)抗病性的應(yīng)用研究與展望[J].湘潭師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，25（3）：85-88.

[21]郭建榮，羅 寬．水稻品種抗瘟性誘導(dǎo)效果研究[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1994，20（1）：66-70.

[22]王國平，羅 寬.水稻品種抗瘟性誘導(dǎo)研究I——非生物誘導(dǎo)物的篩選及誘導(dǎo)方法初探[J].植物病理學(xué)報(bào)，1994，24（2）：123-127.

[23]陳桂華，李靜波，柏連陽，等.前胡誘導(dǎo)水稻抗稻瘟病菌活性成分的提取與測定[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，29（3）：287-291.

[24]陳桂華，唐文邦，柏連陽，等.前胡誘導(dǎo)水稻抗稻瘟病的活性及其有效成分[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，43（9）：1807-1814.

[25]陳桂華，肖艷松，柏連陽.中藥前胡提取物對水稻幼苗抗稻瘟病的誘導(dǎo)作用[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，33（5）：602-604.

[26]Shssel P，Magolato D.Phytoalexius in phaseolus vulgaris and Glycine max induced by chemical treatment，microbial contamination and fungal infection[J].Experienta，1983，39（7）：153-154

[27]郭建榮，羅 寬.水稻品種抗瘟性誘導(dǎo)機(jī)制研究[J].湖南農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，1994，20（3）：255-262.

[28]李靜波.前胡提取物誘導(dǎo)水稻抗稻瘟病和抗寒性機(jī)理研究[D].長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文，2008.

[29]龔天波，蔡海林，柏連陽.15%前胡香豆素水乳劑配方篩選[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，22（4）：78-80.