納米二氧化鈦對炭疽病菌的生物學效應

王連平，許杰，金立新，方麗，謝昀燁，武軍，王漢榮*

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學院 植物保護與微生物研究所，浙江 杭州 310021；2.杭州市富陽區(qū)農(nóng)林局，浙江 杭州 311400)

炭疽菌屬(Colletotrichumspp.)是一種常見的植物病原真菌，其分布廣泛，寄主植物繁多。炭疽病是一種常見病害，危害植物的葉、花、果、莖，影響農(nóng)作物的生長發(fā)育，降低農(nóng)產(chǎn)品品質，嚴重時造成落花、落果乃至植株死亡。銳態(tài)型納米二氧化鈦具有良好的光催化能力，能使水自由基化[1-2]，有較強的抗菌能力[3]，有研究應用于黃瓜白粉病和柑橘貯藏期病害[4]。本文選取梨炭疽病菌(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種病菌為對象，室內(nèi)生物測定1%納米二氧化鈦水劑的抗菌能力，探討其用于病害控制的潛力。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試菌株有LTJ2014-32、LT2015-14、LT2015-24等3個梨炭疽病菌菌株，MT2014-07、MT2014-25、MT2015-09等3個草莓炭疽病菌菌株，GT2014-11、GT2014-18、GT2015-05等3個西瓜炭疽病菌菌株，JT2014-21、JT2014-30、JT2015-09等3個菊炭疽病菌菌株。均由本研究室在浙江省采病樣分離所得。

供試材料為1%納米二氧化鈦水劑(江蘇天行新材料有限公司)。

1.2 供試病原真菌培養(yǎng)

按室內(nèi)生物測定要求培養(yǎng)供試病原真菌[5]。將1%納米二氧化鈦水劑與溶化的PSA培養(yǎng)基混合，制得含0、200、400、800 mg·kg-1納米二氧化鈦PSA平板。上述供試真菌在PSA平板上培養(yǎng)7 d后，打孔器取直徑6 mm菌片，將菌片放置在上述納米二氧化鈦PSA平板中央，每個濃度處理9片(9個平板)。

將制得的含藥含菌平板室溫(20～25 ℃)培養(yǎng)。培養(yǎng)48 h后，設不同照射條件處理。自然光處理(自然晝夜光暗處理)、長波紫外照射處理(340～315 nm長波紫外照射6 h，暗18 h，光暗交替)、短波紫外照射處理(280～100 nm短波紫外照射6 h，暗18 h，光暗交替)。每個濃度處理3個平板。

1.3 觀測與數(shù)據(jù)處理

1.3.1 納米二氧化鈦對炭疽病菌生長的作用

以不含納米二氧化鈦PSA平板為對照平板，當對照平板菌直徑長至8 cm左右時，測定各處理的菌落直徑，計算各處理對真菌的抑制率。所得數(shù)據(jù)采用DPS軟件處理。以抑制率的概率值為自變量，以PSA平板納米二氧化鈦含量的自然對數(shù)為因變量，擬合獲得對某菌的毒力直線方程y=a+bx，計算致死中量(EC50)。

1.3.2 納米二氧化鈦對炭疽病菌產(chǎn)孢的作用

選取梨炭疽病菌菌株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個在常規(guī)PSA平板培養(yǎng)不產(chǎn)生分生孢子的菌株觀測納米二氧化鈦對炭疽病菌產(chǎn)孢的作用。在病菌平板培養(yǎng)10 d后，每個病菌平板每次用20 mL水洗滌，連續(xù)5次，收集水洗液并以紗布過濾，得含分生孢子的濾液，將濾液稀釋至適于顯微觀測的分生孢子濃度，顯微觀測統(tǒng)計每毫升分生孢子的數(shù)量。計算每個平板(皿)分生孢子產(chǎn)量。分生孢子產(chǎn)量=每毫升孢子數(shù)×濾液量×稀釋倍數(shù)/108。

在城鄉(xiāng)教育一體化的推進過程中，在農(nóng)村辦學條件的提高，城鄉(xiāng)教育資源的合理配置等方面，取得了顯著成效，但仍然由于城鄉(xiāng)二元體制的長期影響，以及地理位置、經(jīng)濟環(huán)境與社會發(fā)展等多方制約，想要全面實現(xiàn)城鄉(xiāng)教育一體化仍然面臨很大挑戰(zhàn)。

所得數(shù)據(jù)采用DPS軟件處理，采用單因素隨機試驗法分析處理數(shù)。

2 結果與分析

2.1 納米二氧化鈦對梨炭疽病菌生長的作用

菌片法室內(nèi)生物測定1%納米二氧化鈦水劑對3個供試梨炭疽病菌生長的作用，得到梨炭疽病菌菌落生長抑制率的概率值與1%納米二氧化鈦水劑使用量的自然對數(shù)值的回歸方程。

由表1可知，1%納米二氧化鈦水劑對梨炭疽病菌有一定的抑制作用，但所需的使用量較大，EC50在3 897.43～10 349.53 mg·kg-1。1%納米二氧化鈦水劑對梨炭疽病菌的抑制作用與照射條件有關，短波紫外>長波紫外>自然光。1%納米二氧化鈦水劑對梨炭疽病菌的抑制作用還因不同的菌株呈現(xiàn)較大差異。

表1 1%納米二氧化鈦水劑對梨炭疽病菌生長的抑制作用

2.2 納米二氧化鈦對草莓炭疽病菌生長的作用

菌片法室內(nèi)生物測定了1%納米二氧化鈦水劑對3個供試草莓炭疽病菌生長的作用，得到草莓炭疽病菌菌落生長抑制率的概率值與1%納米二氧化鈦水劑使用量的自然對數(shù)值的回歸方程。

由表2可知，1%納米二氧化鈦水劑對草莓炭疽病菌有一定的抑制作用，但所需的使用量較大，EC50在4 774.45～12 831.08 mg·kg-1。1%納米二氧化鈦水劑對草莓炭疽病菌的抑制作用與照射條件有關，短波紫外>長波紫外>自然光。1%納米二氧化鈦水劑對草莓炭疽病菌的抑制作用還因不同的菌株呈現(xiàn)較大差異。

表2 1%納米二氧化鈦水劑對草莓炭疽病菌生長的抑制作用

2.3 納米二氧化鈦對西瓜炭疽病菌生長的作用

菌片法室內(nèi)生物測定了1%納米二氧化鈦水劑對3個供試西瓜炭疽病菌生長的作用，得到西瓜炭疽病菌菌落生長抑制率的概率值與1%納米二氧化鈦水劑使用量的自然對數(shù)值的回歸方程。

由表3可知，1%納米二氧化鈦水劑對西瓜炭疽病菌有一定的抑制作用，但所需的使用量較大，EC50在5 309.53～14 109.77 mg·kg-1。1%納米二氧化鈦水劑對西瓜炭疽病菌的抑制作用與照射條件有關，短波紫外>長波紫外>自然光。1%納米二氧化鈦水劑對西瓜炭疽病菌的抑制作用還因不同菌株呈現(xiàn)較大差異。

表3 1%納米二氧化鈦水劑對西瓜炭疽病菌生長的抑制作用

2.4 納米二氧化鈦對菊炭疽病菌生長的作用

由表4可知，1%納米二氧化鈦水劑對菊炭疽病菌有一定的抑制作用，但所需的使用量較大，EC50在4 373.68～11 457.45 mg·kg-1。1%納米二氧化鈦水劑對菊炭疽病菌的抑制作用與照射條件有關，短波紫外>長波紫外>自然光。1%納米二氧化鈦水劑對菊炭疽病菌的抑制作用還因不同的菌株呈現(xiàn)較大差異。

表4 1%納米二氧化鈦水劑對菊炭疽病菌生長的抑制作用

2.5 納米二氧化鈦對梨炭疽病菌分生孢子產(chǎn)量的作用

室內(nèi)生物測定了供試梨炭疽病菌LT2014-32在含不同劑量1%納米二氧化鈦水劑的PSA平板上培養(yǎng)10 d后的分生孢子產(chǎn)量。

由表5可知，供試梨炭疽病菌LT2014-32在常規(guī)培養(yǎng)下不產(chǎn)生分生孢子，1%納米二氧化鈦水劑大幅提高梨炭疽病菌分生孢子的產(chǎn)量，其產(chǎn)量范圍在0.78×108～1.98×108；在同等條件下，不使用1%納米二氧化鈦而采用常規(guī)的劃線誘導產(chǎn)孢法的分生孢子的產(chǎn)量為0.58×108。1%納米二氧化鈦水劑的使用劑量越高，梨炭疽病菌分生孢子產(chǎn)量越大。1%納米二氧化鈦水劑對梨炭疽病菌分生孢子產(chǎn)量的增產(chǎn)作用表現(xiàn)為短波紫外>長波紫外>自然光。

表5 1%納米二氧化鈦水劑對梨炭疽病菌分生孢子產(chǎn)量的增產(chǎn)作用

2.6 納米二氧化鈦對草莓炭疽病菌分生孢子產(chǎn)量的作用

室內(nèi)生物測定了供試草莓炭疽病菌MT2014-25在含不同劑量1%納米二氧化鈦水劑的PSA平板上培養(yǎng)10 d后的分生孢子產(chǎn)量。

由表6可知，供試草莓炭疽病菌MT2014-25在常規(guī)培養(yǎng)下不產(chǎn)生分生孢子，1%納米二氧化鈦水劑大幅提高草莓炭疽病菌分生孢子的產(chǎn)量，其產(chǎn)量范圍在0.35×108～1.64×108；在同等條件下，不使用1%納米二氧化鈦而采用常規(guī)的劃線誘導產(chǎn)孢法的分生孢子的產(chǎn)量為0.31×108。1%納米二氧化鈦水劑的使用劑量越高，草莓炭疽病菌分生孢子產(chǎn)量越大。1%納米二氧化鈦水劑對草莓炭疽病菌分生孢子產(chǎn)量的增產(chǎn)作用表現(xiàn)為短波紫外>長波紫外>自然光。

表6 1%納米二氧化鈦水劑對草莓炭疽病菌分生孢子產(chǎn)量的增產(chǎn)作用

2.7 納米二氧化鈦對西瓜炭疽病菌分生孢子產(chǎn)量的作用

室內(nèi)生物測定了供試西瓜炭疽病菌GT2015-05在含不同劑量1%納米二氧化鈦水劑的PSA平板上培養(yǎng)10 d后的分生孢子產(chǎn)量。

由表7可知，供試西瓜炭疽病菌GT2015-05在常規(guī)培養(yǎng)下不產(chǎn)生分生孢子，1%納米二氧化鈦水劑大幅提高西瓜炭疽病菌分生孢子的產(chǎn)量，其產(chǎn)量范圍在0.83×108～2.56×108；在同等條件下，不使用1%納米二氧化鈦而采用常規(guī)的劃線誘導產(chǎn)孢法的分生孢子的產(chǎn)量為0.74×108。1%納米二氧化鈦水劑的使用劑量越高，西瓜炭疽病菌分生孢子產(chǎn)量越大。1%納米二氧化鈦水劑對西瓜炭疽病菌分生孢子產(chǎn)量的增產(chǎn)作用表現(xiàn)為短波紫外>長波紫外>自然光。

表7 1%納米二氧化鈦水劑對西瓜炭疽病菌分生孢子產(chǎn)量的增產(chǎn)作用

2.8 納米二氧化鈦對菊炭疽病菌分生孢子產(chǎn)量的作用

室內(nèi)生物測定了供試菊炭疽病菌JT2014-30在含不同劑量1%納米二氧化鈦水劑的PSA平板上培養(yǎng)10 d后的分生孢子產(chǎn)量。

由表8可知，供試菊炭疽病菌JT2014-30在常規(guī)培養(yǎng)下不產(chǎn)生分生孢子，1%納米二氧化鈦水劑大幅提高菊炭疽病菌分生孢子的產(chǎn)量，其產(chǎn)量范圍在0.28×108～1.09×108；在同等條件下，不使用1%納米二氧化鈦而采用常規(guī)的劃線誘導產(chǎn)孢法的分生孢子的產(chǎn)量為0.19×108。1%納米二氧化鈦水劑的使用劑量越高，菊炭疽病菌分生孢子產(chǎn)量越大。1%納米二氧化鈦水劑對菊炭疽病菌分生孢子產(chǎn)量的增產(chǎn)作用表現(xiàn)為短波紫外>長波紫外>自然光。

表8 1%納米二氧化鈦水劑對菊炭疽病菌分生孢子產(chǎn)量的增產(chǎn)作用

3 小結與討論

3.1 納米二氧化鈦對炭疽病菌生長的抑制作用

1%納米二氧化鈦水劑對炭疽病菌生長有一定的抑制作用，且與照射條件有關，表現(xiàn)為短波紫外>長波紫外>自然光。1%納米二氧化鈦水劑對炭疽病菌生長的抑制作用還因不同病菌及其不同的菌株而異，梨炭疽病菌、草莓炭疽病菌、西瓜炭疽病菌、菊炭疽病菌的EC50分別為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 納米二氧化鈦對炭疽病菌產(chǎn)孢的促進作用

1%納米二氧化鈦水劑對炭疽病菌分生孢子有極強的促進作用，且與照射條件有關，表現(xiàn)為短波紫外>長波紫外>自然光。在含200～800 mg·kg-1納米二氧化鈦水劑的PSA平板上培養(yǎng)，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產(chǎn)量分別為0.78×108～1.98×108、0.35×108～1.64×108、0.83×108～2.56×108、0.28×108～1.09×108；在不含納米二氧化鈦水劑PSA的平板上培養(yǎng)，并采用劃線誘導產(chǎn)孢法產(chǎn)孢，分別為0.58×108、0.31×108、0.74×108、0.19×108；不含納米二氧化鈦水劑PSA的平板上培養(yǎng)并不采用劃線誘導產(chǎn)孢法產(chǎn)孢的對照則均不產(chǎn)孢。

3.3 納米二氧化鈦對炭疽病菌的應用潛力

室內(nèi)生物測定結果顯示，1%納米二氧化鈦水劑4種12株炭疽病菌的EC50在3 897.43～14 109.77 mg·kg-1，是一般應用于炭疽病防治藥劑百倍以上；其有效含量僅1%，是一般應用于炭疽病防治藥劑1/10以下?？傊?%納米二氧化鈦水劑田間防病用藥量應在一般炭疽病防治藥劑千倍以上，故不具備防病應用潛力。

炭疽病菌在1%納米二氧化鈦水劑的PSA平板上的產(chǎn)孢量高于劃線誘導產(chǎn)孢法的產(chǎn)孢量，是一種簡單的、高效的自然炭疽病菌分生孢子產(chǎn)孢法。納米二氧化鈦誘導自然產(chǎn)孢可應用于農(nóng)作物對炭疽病抗性鑒定。由于炭疽病菌分生孢子具有較強的抗原特性，納米二氧化鈦誘導自然產(chǎn)孢有應用于誘導抗病的可能。