硅對(duì)甘蔗黑穗病菌的體外抑菌效果研究

王文舉 孫婷婷 岑光莉 婁文月 陳燕玲 闕友雄 尤垂淮 蘇亞春

摘 ?要：由鞭黑粉菌（Sporisorium scitamineum）引起的黑穗病是甘蔗（Saccharum spp.）生產(chǎn)上最重要的真菌病害。硅是植物生長(zhǎng)過程中的有益礦質(zhì)元素，能夠提高植物對(duì)生物和非生物脅迫的抗性。目前，關(guān)于外源硅對(duì)甘蔗黑穗病菌的體外抑菌作用尚未見報(bào)道。本研究以硅酸鈉（sodium silicate， Na2SiO3）和硅酸鉀（potassium silicate， K2SiO3）處理甘蔗黑穗病菌，觀察黑穗病菌的孢子萌發(fā)、菌落直徑和菌絲生長(zhǎng)情況，評(píng)價(jià)不同硅劑和pH對(duì)甘蔗黑穗病菌的體外抑菌效果。結(jié)果顯示，0.5～20.0 mmol/L Na2SiO3和K2SiO3均完全抑制甘蔗黑穗病菌的孢子萌發(fā)，但1.0 mmol/L Na2SiO3促進(jìn)甘蔗黑穗病菌菌落和菌絲的生長(zhǎng)，10.0、20.0 mmol/L Na2SiO3和K2SiO3則顯著抑制菌落和菌絲的生長(zhǎng)，表明Na2SiO3和K2SiO3均會(huì)影響甘蔗黑穗病菌的生長(zhǎng)，高濃度Na2SiO3和K2SiO3的抑菌效果明顯。在不同pH條件下，低pH（5.87～10.86）處理下的甘蔗黑穗病菌孢子有萌發(fā)，但其萌發(fā)率隨著pH的增大逐漸降低，高pH（≥10.96）完全抑制孢子萌發(fā)，此外，pH為9.40和11.57對(duì)菌落直徑的抑制效果明顯。調(diào)整pH為6.0的低濃度Na2SiO3（0～5.0 mmol/L）和K2SiO3（0～3.5 mmol/L）對(duì)孢子萌發(fā)影響小，但pH為6.0的高濃度Na2SiO3（7.0～20.0 mmol/L）和K2SiO3（5.0～20.0 mmol/L）顯著抑制孢子萌發(fā)，表明相同pH水平下的K2SiO3比Na2SiO3及其對(duì)應(yīng)pH處理對(duì)甘蔗黑穗病菌孢子萌發(fā)的抑制作用更為明顯。研究結(jié)果為外源硅在甘蔗抗黑穗病的藥效試驗(yàn)和防治機(jī)理研究提供參考。

關(guān)鍵詞：甘蔗黑穗病菌;硅;pH;抑菌作用

中圖分類號(hào)：S435.661 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： Smut caused by Sporisorium scitamineum is the most important fungal disease in Saccharum spp. production. Silicon is a beneficial mineral element in plant growth， which can improve plant resistance to biotic and abiotic stresses. At present， the antifungal effect of exogenous silicon on S. scitamineum in vitro has not been reported. In this study， the spore germination， colony diameter and mycelium growth of the S. scitamineum were observed using sodium silicate （Na2SiO3） and potassium silicate （K2SiO3） to evaluate the antifungal effects of different silicon agents and pH on S. scitamineum in vitro. The spore germination of S. scitamineum was completely inhibited by 0.5–20.0 mmol/L Na2SiO3 and K2SiO3. The colony and hyphal growth of S. scitamineum were promoted by 1.0 mmol/L Na2SiO3， but was significantly inhibited by 10.0 mmol/L and 20.0 mmol/L Na2SiO3 and K2SiO3. The results suggested that Na2SiO3 and K2SiO3 could affect the growth of S. scitamineum， and high concentrations exhibited obvious antifungal effects. The spores could germinate at low pH （5.87–10.86）， but the germination rate gradually decreased with the increase of pH. High pH （≥10.96） completely inhibited the spore germination. In addition， pH 9.40 and pH 11.57 significantly inhibited the colony growth. After adjusting pH to 6.0， low concentrations of Na2SiO3 （0–5.0 mmol/L） and K2SiO3 （0–3.5 mmol/L） had little effects on the spore germination， but high concentrations of Na2SiO3 （7.0–20.0 mmol/L） and K2SiO3 （5.0–20.0 mmol/L） significantly inhibited the spore germination. The results indicated that at the same pH level， the inhibition effect of K2SiO3 on the spore germination of S. scitamineum was better than that of Na2SiO3 and the corresponding pH treatment. This study would provide references for further pesticide effect test and control mechanism research on the resistance of sugarcane to smut.

Keywords： Sporisorium scitamineum; silicon; pH; antifungal effect

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.12.028

甘蔗（Saccharum spp.）是重要的糖料作物。由鞭黑粉菌（Sporisorium scitamineum）引起的甘蔗黑穗病是甘蔗生產(chǎn)上最重要的真菌病害，嚴(yán)重威脅甘蔗的產(chǎn)量和品質(zhì)[1-2]。通過分析甘蔗鞭黑粉菌的遺傳多樣性和群體遺傳結(jié)構(gòu)推測(cè)該病原菌起源于亞洲，后期可能通過感病甘蔗傳播到非洲和美洲[3-4]。鞭黑粉菌侵染種蔗后，導(dǎo)致萌芽早、分蘗增多、莖細(xì)小，且大部分的分蘗會(huì)抽出黑鞭，造成無可用的原料蔗，此外，該病害還會(huì)隨著宿根年限的延長(zhǎng)而加重[5-8]。目前，生產(chǎn)上采用加強(qiáng)栽培管理、實(shí)行種苗脫毒處理和更換良種等措施來防治甘蔗黑穗病，其中，培育抗黑穗病甘蔗新品種或?qū)ふ倚滦透咝Лh(huán)保的技術(shù)手段以控制甘蔗黑穗病具有重要意義[9]。

硅（silicon）是植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中的有益礦質(zhì)元素，它主要通過改善植物形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理過程，增加營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，抑制重金屬銅、鋅和鉛等有害元素的吸收，從而促進(jìn)植物生長(zhǎng)和發(fā)育，增強(qiáng)植物對(duì)逆境脅迫的響應(yīng)[10-12]。此外，增加硅的施用會(huì)提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，且目前已知硅通過物理、生物化學(xué)和分子水平防御機(jī)制等作用于植物[13]。已有研究報(bào)道，硅劑如硅酸鈉（sodium silicate， Na2SiO3）、硅酸鉀（potassium silicate， K2SiO3）和硅酸鈣（calcium silicate， CaSiO3）等可有效控制某些病原體及其相應(yīng)疾病的發(fā)展，在植物抗病方面發(fā)揮重要作用[14-15]。Bi等[16]研究顯示，Na2SiO3在體外可以顯著抑制鏈格孢菌（Alternaria alternata）、半裸鐮刀菌（Fusarium semitectum）和粉紅單端孢（Trichothecium roseum）等單孢的生長(zhǎng)。Mostowfizadeh-Ghalamfarsa等[17]發(fā)現(xiàn)Na2SiO3和K2SiO3可以抑制黃連疫霉菌（Phytophthora pis-taciae）的菌絲體生長(zhǎng)、孢子囊產(chǎn)生以及囊腫萌發(fā)，但Na2SiO3處理比K2SiO3處理對(duì)開心果（Pistacia vera）疫霉病的防治更有利。郭玉蓉等[18]發(fā)現(xiàn)Na2SiO3和正硅酸乙酯（tetraethyl orthosilicate， TEOS）可以顯著抑制粉紅單端孢的活性，但納米硅（nc-Si：H）則無影響。梁巧蘭等[14]揭示低濃度（25 μg/mL）的K2SiO3、Na2SiO3和水楊酸（salicylicacid， SA）對(duì)豆鏈格孢菌（Alternaria azukiae）的抑制率低，最高不超過4.59%，但其誘導(dǎo)白三葉草（Trifolium repens）的抗葉斑病率分別高達(dá)53.73%、48.69%和53.18%。由此可見，硅對(duì)病原物的抑制作用具有廣譜性，且不同硅劑的抑菌效果存在差異，其對(duì)植物病蟲害的作用機(jī)理涉及誘導(dǎo)寄主的防衛(wèi)反應(yīng)或?qū)Σ≡锏闹苯右种菩в肹19-20]。此外，由于硅溶液呈堿性，推測(cè)其抑菌機(jī)理還可能與pH相關(guān)[17， 21-22]。

目前，關(guān)于外源硅對(duì)甘蔗黑穗病菌的體外直接作用尚未見報(bào)道。因此，本研究離體測(cè)定10個(gè)不同濃度Na2SiO3和K2SiO3及其對(duì)應(yīng)pH處理（即針對(duì)不同硅劑濃度的pH所設(shè)置的不含硅劑的相對(duì)應(yīng)pH溶液）對(duì)甘蔗黑穗病菌的孢子萌發(fā)、菌落直徑和菌絲生長(zhǎng)的影響，評(píng)價(jià)不同硅劑和pH對(duì)甘蔗黑穗病菌的體外抑菌效果，為進(jìn)一步研究甘蔗抗黑穗病藥效試驗(yàn)及其機(jī)理提供科學(xué)依據(jù)。

1 ?材料與方法

1.1  材料

甘蔗黑穗病菌混合孢子采集于福建農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部福建甘蔗生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室甘蔗基地，黑穗病鞭子置37 ℃烘干后分裝于紙袋密封，4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 ?方法

1.2.1 ?試驗(yàn)處理 ?試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理：（1）不同濃度Na2SiO3溶液處理;（2）不同濃度K2SiO3溶液處理;（3）不同濃度Na2SiO3溶液對(duì)應(yīng)pH處理;（4）不同濃度K2SiO3溶液對(duì)應(yīng)pH處理;（5）pH為6.0的不同濃度Na2SiO3溶液處理;（6）pH為6.0的不同濃度K2SiO3溶液處理。Na2SiO3和K2SiO3溶液的終濃度分別設(shè)置為0、0.5、1.0、1.7、2.0、3.5、5.0、7.0、10.0、20.0 mmol/L。試驗(yàn)用硅劑為購自西隴科學(xué)股份有限公司的Na2SiO3·9H2O粉末（分析純）和K2SiO3晶體（分析純）。

1.2.2 ?不同濃度Na2SiO3和K2SiO3溶液pH的測(cè)定 ?分別用高壓的無菌蒸餾水和馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基（potato dextrose agar， PDA）配置10個(gè)濃度分別為0、0.5、1.0、1.7、2.0、3.5、5.0、7.0、10.0、20.0 mmol/L的Na2SiO3和K2SiO3溶液，置于28 ℃恒溫水浴鍋中30 min，然后用pH計(jì)（亞速旺，中國(guó)上海）測(cè)定0～20 mmol/L Na2SiO3和K2SiO3溶液對(duì)應(yīng)的pH（表1）。參照表1，以下試驗(yàn)中的PDA培養(yǎng)基或無菌蒸餾水中與10個(gè)不同濃度Na2SiO3和K2SiO3溶液對(duì)應(yīng)的pH（5.66～ 10.91、5.87～11.69、5.66～11.57、5.87～12.17）采用經(jīng)高壓滅菌的1.0%氫氧化鈉（sodium hydroxide， NaOH）、1.0%氫氧化鉀（potassium hydroxide， KOH）和1.0%鹽酸（hydrochloric acid， HCl）溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1.2.3 ?不同濃度Na2SiO3和K2SiO3溶液及其對(duì)應(yīng)pH處理對(duì)甘蔗黑穗病菌孢子萌發(fā)的影響 ?借助血球計(jì)數(shù)板，用無菌蒸餾水將甘蔗黑穗病菌孢子懸浮至5×106個(gè)/mL（含0.01%吐溫–20作表面活性劑，V/V），取100 L孢子懸浮液與8 mL高壓滅菌后的10個(gè)不同濃度的Na2SiO3和K2SiO3水溶液或其對(duì)應(yīng)pH（5.87～11.69和5.87～12.17）的無菌水溶液或pH為6.0的不同濃度Na2SiO3和K2SiO3水溶液于15 mL試管中混合均勻。置于28 ℃下，100 r/min震蕩培養(yǎng)，6 h和12 h分別取80 μL培養(yǎng)液于單凹玻片上，使用光學(xué)顯微鏡（20×倍鏡，Leica，徠卡儀器有限公司）觀察計(jì)算孢子萌發(fā)率，每個(gè)處理隨機(jī)觀察5個(gè)視野且孢子總數(shù)不少于300個(gè)，每個(gè)處理重復(fù)3次。計(jì)數(shù)時(shí)，當(dāng)芽管長(zhǎng)度超過甘蔗黑穗病菌冬孢子直徑的一半時(shí)，則認(rèn)為該孢子已萌發(fā)。

1.2.4 ?不同濃度Na2SiO3和K2SiO3溶液及其對(duì)應(yīng)pH處理對(duì)甘蔗黑穗病菌菌落直徑的影響 ?將100 μL甘蔗黑穗病菌孢子懸浮液涂布于PDA培養(yǎng)基（含75 μg/mL鏈霉素），置于28 ℃培養(yǎng)3～5 d。挑選甘蔗黑穗病菌單孢，分別接種于含10個(gè)不同濃度的Na2SiO3和K2SiO3溶液或其對(duì)應(yīng)pH（5.66～10.91和5.66～11.57）或pH為6.0的含不同濃度Na2SiO3和K2SiO3溶液的PDA培養(yǎng)基上，置于28 ℃培養(yǎng)。利用十字交叉法分別測(cè)定接種后0、1、2、3、5、7、10、15、20 d的菌落直徑，記錄數(shù)值，并拍照，每個(gè)處理重復(fù)5次。計(jì)算抑制率，抑制率=[1-（處理組菌落直徑-初始菌落直徑）/（對(duì)照組菌落直徑-初始菌落直徑）]×100%，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。

1.2.5 ?不同濃度Na2SiO3和K2SiO3溶液及其對(duì)應(yīng)pH處理對(duì)甘蔗黑穗病菌菌絲生長(zhǎng)的影響 ?將稀釋后的100 μL甘蔗黑穗病菌孢子懸浮液涂布于PDA培養(yǎng)基（含75 μg/mL鏈霉素），置于28 ℃培養(yǎng)3～5 d。挑選甘蔗黑穗病菌單孢，置于25 mL含75 μg/mL鏈霉素的馬鈴薯葡萄糖水（potato dextrose water， PDW），于28 ℃搖床震蕩培養(yǎng)至菌液濃度達(dá)OD600=0.6。參考Kaiser等[22]的方法，取100 μL菌液涂布于含10個(gè)不同濃度的Na2SiO3和K2SiO3溶液或其對(duì)應(yīng)pH（5.66～10.91和5.66～ 11.57）或pH為6.0的含不同濃度Na2SiO3和K2SiO3溶液的PDA培養(yǎng)基上，每個(gè)處理重復(fù)5次。置于28 ℃培養(yǎng)0、1、2、3、5、7、10、15、20 d，分別拍照記錄菌絲生長(zhǎng)情況。

1.3 ?數(shù)據(jù)處理

利用Image-Pro Plus 6.0、DPS 7.05和Excel 2016軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理，顯著性分析采用Duncan’s新復(fù)極差法，借助Power point 2016和Origin 8.0軟件作圖。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?不同硅劑和pH對(duì)甘蔗黑穗病菌孢子萌發(fā)的影響

表2和表3顯示，低pH（5.87～10.86）溶液處理下的甘蔗黑穗病菌孢子有萌發(fā)，但其萌發(fā)率隨著pH的增大逐漸降低，而0.5～20.0 mmol/L Na2SiO3（10.21≤pH≤11.69）和K2SiO3（10.49≤pH≤12.17）以及高pH（≥10.96）處理均能抑制孢子萌發(fā)。經(jīng)pH為6.0的10個(gè)不同濃度Na2SiO3和K2SiO3處理后，甘蔗黑穗病菌孢子萌發(fā)率均大于76.19%，其中，pH為6.0的低濃度

Na2SiO3溶液（0～5.0 mmol/L）和K2SiO3溶液（0～ 3.5 mmol/L）對(duì)黑穗病菌孢子萌發(fā)影響不大，但pH為6.0的高濃度Na2SiO3溶液（7.0～20.0 mmol/L）和K2SiO3溶液（5.0～20.0 mmol/L）顯著降低黑穗病菌孢子的萌發(fā)。由此可見，Na2SiO3、K2SiO3和pH均會(huì)影響甘蔗黑穗病菌孢子的萌發(fā)，但pH處理液對(duì)孢子萌發(fā)的抑制效果不及同一pH水平下添加Na2SiO3和K2SiO3處理液的抑制效果，且同一pH水平下添加K2SiO3處理液對(duì)孢子萌發(fā)的抑制效果優(yōu)于添加相同濃度的Na2SiO3和對(duì)應(yīng)pH處理的抑制效果。

2.2 ?不同硅劑和pH對(duì)甘蔗黑穗病菌菌落直徑的影響

甘蔗黑穗病菌單孢在不同濃度Na2SiO3及其對(duì)應(yīng)pH處理和pH為6.0的不同濃度Na2SiO3處理下的菌落長(zhǎng)勢(shì)存在差異（圖1A～圖1C）。用1.0 mmol/L Na2SiO3培養(yǎng)的菌落長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)較好，其菌落直徑整體較大，且在培養(yǎng)10～20 d時(shí)顯著大于對(duì)照，而該培養(yǎng)時(shí)間段的0.5、1.7～5.0 mmol/L Na2SiO3處理組之間對(duì)單孢生長(zhǎng)的抑制率整體差異不顯著。用10.0、20.0 mmol/L Na2SiO3培養(yǎng)液處理的菌落直徑普遍低于對(duì)照，抑制率介于（15.19±4.71）%～（55.64±1.75）%之間（表4）。不同濃度Na2SiO3溶液對(duì)應(yīng)pH（5.66～10.91）處理對(duì)菌落生長(zhǎng)影響較小。培養(yǎng)7 d后，pH為6.0的1.7 mmol/L Na2SiO3處理的菌落直徑顯著大于對(duì)照，抑制率均小于（–9.11±4.48）%（表4）?？偟膩碚f，不同濃度Na2SiO3溶液對(duì)應(yīng)pH（5.66～10.91）處理對(duì)甘蔗黑穗病菌菌落生長(zhǎng)影響較小，1.0 mmol/L Na2SiO3和pH為6.0的1.7 mmol/L Na2SiO3溶液促進(jìn)甘蔗黑穗病菌菌落生長(zhǎng)，而高濃度Na2SiO3（10.0～20.0 mmol/L）顯著抑制菌落生長(zhǎng)。

觀察不同濃度K2SiO3溶液及其對(duì)應(yīng)pH處理對(duì)甘蔗黑穗病菌菌落直徑的影響（圖1D～圖1F，表5），結(jié)果顯示，pH為6.0的不同濃度K2SiO3處理下的菌落直徑之間的差異較小。在2～3 d時(shí)，除0.5 mmol/L K2SiO3培養(yǎng)的菌落直徑與對(duì)照差異不顯著外，其余K2SiO3濃度培養(yǎng)的菌落直徑顯著低于對(duì)照，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)（5～20 d）和K2SiO3濃度的增加（0.5～7.0 mmol/L），菌落直徑抑制率逐漸下降且處理間的差異趨于不顯著，但高濃度K2SiO3（10.0、20.0 mmol/L）下的菌落生長(zhǎng)抑制效果明顯，其抑制率介于（17.14±2.48）%～ （85.57±0.48）%之間。在不同pH條件下，3.5、20.0 mmol/L K2SiO3對(duì)應(yīng)pH處理，即pH為9.40和11.57培養(yǎng)基處理下的菌落直徑顯著小于對(duì)照。從整體上看，相較于對(duì)照，低濃度K2SiO3（<10.0 mmol/L）、pH為6.0的不同濃度K2SiO3和低pH對(duì)甘蔗黑穗病菌菌落生長(zhǎng)的影響較小，而高濃度K2SiO3（10.0、20.0 mmol/L）和高pH（9.40、11.57）的抑菌效果明顯。

2.3 ?不同硅劑和pH對(duì)甘蔗黑穗病菌菌絲生長(zhǎng)的影響

不同濃度Na2SiO3及其對(duì)應(yīng)pH處理下的甘蔗黑穗病菌菌絲生長(zhǎng)情況如圖2A～圖2C所示。相比對(duì)照組，0.5～1.0 mmol/L Na2SiO3處理的甘蔗黑穗病菌的菌絲濃密，長(zhǎng)勢(shì)較好，隨著Na2SiO3濃度的增大和培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，菌絲生長(zhǎng)逐漸變慢，形態(tài)稀疏，長(zhǎng)勢(shì)減弱，當(dāng)Na2SiO3濃度大于10.0 mmol/L時(shí)，菌絲生長(zhǎng)明顯被抑制（圖2A）。不同濃度Na2SiO3對(duì)應(yīng)pH處理（圖2B）和pH為6.0的0～20.0 mmol/L Na2SiO3處理（圖2C）的甘蔗黑穗病菌菌絲均能生長(zhǎng)，且各處理之間的菌絲長(zhǎng)勢(shì)差別不明顯。

圖2D～圖2F顯示，0.5～1.7 mmol/L K2SiO3處理的甘蔗黑穗病菌的菌絲長(zhǎng)勢(shì)與對(duì)照組相比差異不明顯，但當(dāng)K2SiO3濃度在2.0～5.0 mmol/L時(shí)，菌絲生長(zhǎng)隨著K2SiO3濃度的增大逐漸減弱，K2SiO3濃度在7.0～20 mmol/L時(shí)對(duì)菌絲生長(zhǎng)的抑制作用明顯（圖2D）。不同濃度K2SiO3對(duì)應(yīng)pH處理（圖2E）和pH為6.0的不同濃度K2SiO3處理（圖2F）之間的甘蔗黑穗病菌菌絲長(zhǎng)勢(shì)差別不明顯。

3 ?討論

已有大量研究表明，外源硅對(duì)離體培養(yǎng)的病原菌的孢子萌發(fā)和菌絲生長(zhǎng)具有抑制作用[16-17， 22]，且硅可提高在生物和非生物脅迫下植物體內(nèi)酶和激素含量以及抗性基因表達(dá)等，增強(qiáng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[17-23]。甘蔗黑穗病病原菌為黑粉菌，孢子大小5～6 μm，近圓形，棕色或黑色，單孢均有乳突[24]，其菌絲呈黃、褐、白和黑色的有分隔的分枝。目前，甘蔗黑穗病已成為世界各植蔗區(qū)的流行病害，嚴(yán)重影響甘蔗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[25]。研究不同硅制劑對(duì)甘蔗黑穗病菌的體外抑菌效果，可為外源硅在甘蔗抗黑穗病中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

生產(chǎn)上人們施用硅肥來提高作物產(chǎn)量，改善土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)植物抗病性，但關(guān)于硅酸鹽對(duì)不同植物病原菌的抑制效果及處理濃度各不相同[26-27]。張志英等[28]研究表明，濃度為0.25、0.5、1.0、2.0 mmol/L Na2SiO3均會(huì)抑制番茄葉霉病菌絲的生長(zhǎng)，且濃度越高，其抑制作用越強(qiáng)。Bi等[16]通過配置濃度為12.5、25、50、100、200 mmol/L Na2SiO3（27% SiO2）的PDA培養(yǎng)基處理鏈格孢菌、半裸鐮刀菌和粉紅單端孢，結(jié)果顯示，100 mmol/L Na2SiO3能完全抑制3種病原菌的生長(zhǎng)，在Na2SiO3濃度為12.550 mmol/L時(shí)處理5 d后也抑制3種病原菌的生長(zhǎng)，而更高濃度的Na2SiO3（200 mmol/L）對(duì)植物具有毒性。徐紅霞[29]研究發(fā)現(xiàn)，納米硅、Na2SiO3和TEOS的硅源溶液對(duì)灰葡萄孢的孢子萌發(fā)率和菌落直徑與對(duì)照相比差異不顯著，且對(duì)灰葡萄孢生長(zhǎng)還有促進(jìn)作用。相類似，本研究發(fā)現(xiàn)0.5～20.0 mmol/L Na2SiO3和K2SiO3均完全抑制甘蔗黑穗病菌的孢子萌發(fā)（表2、表3），但1.0 mmol/L Na2SiO3促進(jìn)甘蔗黑穗病菌菌落和菌絲的生長(zhǎng)，而高濃度Na2SiO3和K2SiO3（10.0、20.0 mmol/L）則顯著抑制菌落和菌絲的生長(zhǎng)（圖1、圖2，表4、表5），表明Na2SiO3和K2SiO3會(huì)影響甘蔗黑穗病菌的生長(zhǎng)，高濃度Na2SiO3和K2SiO3的抑菌效果明顯。

關(guān)于硅酸鹽對(duì)病原菌的抑制性已有大量報(bào)道，但是該抑制作用是由硅酸鹽本身造成的還是解離時(shí)的pH造成的有待深入研究。王麗[30]研究表明，隨著pH增加，灰霉菌（Botrytis cinerea）和黑腐菌（Xanthomonas campestris）的孢子萌發(fā)率降低、菌絲直徑逐漸變小。Smilanick等[31]發(fā)現(xiàn)pH在4～7時(shí)對(duì)柑橘綠霉病菌（Penicillium digitatum）沒有抑制作用，但高pH時(shí)抑制其萌發(fā)。采用20、40、60、80、100 mmol/L Na2SiO3及其對(duì)應(yīng)pH處理均會(huì)抑制粉紅單端孢的生長(zhǎng)，但對(duì)應(yīng)pH處理的抑制效果不如Na2SiO3[32]。本研究中，不同濃度Na2SiO3溶液對(duì)應(yīng)低pH（5.87～10.86）處理下的甘蔗黑穗病菌孢子有萌發(fā)，但其萌發(fā)率隨著pH的增大逐漸降低，高pH（≥10.96）完全抑制了孢子萌發(fā)，此外，pH為9.40、11.57對(duì)菌落生長(zhǎng)的抑制效果明顯。然而，甘蔗黑穗病菌孢子萌發(fā)率在濃度為0.5 mmol/L以上的Na2SiO3和K2SiO3溶液中均為0，調(diào)整pH為6.0后的低濃度Na2SiO3（0～5.0 mmol/L）和K2SiO3（0～3.5 mmol/L）對(duì)孢子萌發(fā)影響小，但pH為6.0的高濃度Na2SiO3（7.0～20.0 mmol/L）和K2SiO3（5.0～20.0 mmol/L）顯著抑制孢子萌發(fā)（表2、表3），表明pH會(huì)影響甘蔗黑穗病菌的生長(zhǎng)，但Na2SiO3和K2SiO3的抑菌作用比pH處理更為明顯。Na2SiO3和K2SiO3均為強(qiáng)堿弱酸鹽，Halasz等[33]研究發(fā)現(xiàn)，Na2SiO3中的鈉離子和硅酸根離子會(huì)在溶液pH>11時(shí)解離，其中鈉離子通過滲透作用所引起的對(duì)粉紅單端孢的抑菌作用不大，反之，硅酸根離子起著主要作用。本研究顯示，pH為6.0的不同濃度Na2SiO3和K2SiO3對(duì)甘蔗黑穗病菌的菌絲生長(zhǎng)影響較?。▓D2C、圖2F），空白PDA培養(yǎng)基pH為5.66，而含20 mmol/L Na2SiO3和10 mmol/L K2SiO3的PDA培養(yǎng)基pH（分別為10.91、10.76）接近11（表1），其對(duì)甘蔗黑穗病菌的菌絲和菌落生長(zhǎng)具有明顯抑制作用（圖1、圖2），推測(cè)此硅酸鹽對(duì)甘蔗黑穗病菌的抑制效果除了與其對(duì)環(huán)境pH的改變有關(guān)外，更多涉及到硅酸根離子的影響，與前人研究結(jié)果[32]相符。

前人研究發(fā)現(xiàn)噴施300、400倍Na2SiO3稀釋液對(duì)黃瓜白粉病的防治效果分別為89.3%和78.2%，噴施300、400倍K2SiO3稀釋液對(duì)黃瓜白粉病的防治效果分別為87.3%和83.2%，而高濃度Na2SiO3和K2SiO3的200倍稀釋液會(huì)對(duì)植株產(chǎn)生毒害作用[34]。吳寅等[35]研究顯示，小麥生育后期噴施Na2SiO3和K2SiO3均能防治白粉病，其中K2SiO3防治效果較好。關(guān)于硅對(duì)病原菌直接產(chǎn)生毒害作用，還是硅通過物理防御機(jī)制、生物化學(xué)防御機(jī)制和分子水平防御機(jī)制作用于植物尚不明確[36-37]。在本研究中，同樣發(fā)現(xiàn)K2SiO3的抑菌效果優(yōu)于Na2SiO3，K2SiO3在更低濃度條件下即對(duì)甘蔗黑穗病菌的孢子萌發(fā)和菌絲生長(zhǎng)表現(xiàn)出體外抑制作用（表2、表3，圖2A、圖2D）。Araujo等[38]發(fā)現(xiàn)與0 mmol/L K2SiO3及無接種稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）處理相比，2.0 mmol/L K2SiO3培養(yǎng)的水稻葉片接種稻瘟病菌后，葉片組織中的Si濃度、Si沉積量和酚類化合物的沉積量較高，此外，葉片表面的稻瘟病菌的真菌菌絲和附著胞結(jié)構(gòu)較少。Rios等[39]研究表明，與對(duì)照組相比，經(jīng)pH為5.6的2.0 mmol/L K2SiO3培養(yǎng)的水稻葉片接種稻瘟病菌后，水稻植株發(fā)病程度降低了67.66%，同時(shí)增加了凈碳同化速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率和色素濃度等氣體交換參數(shù)。劉光玲等[40]研究表明，‘桂糖21號(hào)’（GT21）和‘ROC22’幼苗在pH為6.0的1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液中的株高、葉綠素、可溶性蛋白和可溶性糖含量最高。因此，后續(xù)可采用pH為6.0的2.0 mmol/L K2SiO3噴施不同基因型甘蔗品種，對(duì)其抗黑穗病防治效果和作用機(jī)理進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析，為采取經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、生態(tài)安全的防控措施治理甘蔗黑穗病提供理論依據(jù)。

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