不同浓度ZNC免疫诱抗剂对4种作物种子芽长和根长的影响

    张晓英 王庆彬 丁新华 王洪凤 孔波 耿全政

    

    

    摘要 ? ?试验研究了不同浓度ZNC免疫诱抗剂拌种对小麦、大豆、玉米、棉花种子的胚根长和芽长的影响。结果表明，3 种不同浓度的ZNC免疫诱抗剂对作物种子的胚根长和芽长均表现出促进作用，但每种作物的最适促进浓度各不相同。小麦根长促生的最适浓度为0.02 mg/kg，芽长的最适浓度为0.01 mg/kg，增长率分别为22.3%和63.9%;大豆根长促生的最适浓度为0.005 mg/kg，增长率为17.1%，且随着浓度的增加，根长的促生作用逐渐减弱;玉米根长和芽长的最适浓度均为0.005 mg/kg，增长率分别为18.9%和47.3%;棉花根长的最适浓度为0.02 mg/kg，增长率为19.4%，且随着浓度的增加，促生作用逐渐增强。说明ZNC免疫诱抗剂能广谱地促进各种作物种子的根长和芽长的生长，该结果可为ZNC免疫诱抗剂的田间施用提供依据。

    关键词 ? ?ZNC免疫诱抗剂;作物;种子萌发;促生浓度

    中图分类号 ? ?S482.99 ? ? ? ?文献标识码 ? ?A

    文章编号 ? 1007-5739（2020）20-0006-03 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?开放科学（资源服务）标识码（OSID）

    Abstract ? ?The experiment studied the effects of seed dressing with different concentrations of ZNC immune inducer agent on the radicle and bud length of wheat， soybean， corn and cotton seeds. The results showed that three different concentrations of ZNC immune inducers could promote the radicle length and bud length of crop seeds， but the optimal concentrations for each crop were different. The optimum concentration of ZNC immune inducer for promoting wheat root length growth was 0.02 mg/kg， the optimum concentration of ZNC immune inducer for sprout length was 0.01 mg/kg， the growth rate were 22.3% and 63.9% respectively; the optimum concentration of ZNC immune inducer for promoting soybean root length growth was 0.005 mg/kg， the growth rate was 17.1%， and with the increase of concentration， the promoting effect of root length gradually weakens; the optimum concentration ratio of corn root length and sprout length was 0.005 mg/kg， the growth rate were 18.9% and 47.3% respectively; the optimum concentration of cotton root length was 0.02 mg/kg， the growth rate was 19.4%， and with the increase of concentration， the growth promoting effect gradually increased. The results indicated that ZNC immune inducer could promote the growth of root and bud of all kinds of crop seeds， and provide the basis for the field application of ZNC immune inducer.

    Keywords ? ?ZNC immune inducer; crop; seed germination; concentration

    植物免疫誘抗剂也叫植物疫苗，植物内生菌在与植物长期共进化过程中发展了多种多样的有益于植物生长与适应环境的因子，除了提高植物的抗病性之外，还能够合成植物生长激素类物质或促进植物对营养物质的吸收来刺激植物的生长，达到促生作用[1]。植物免疫诱抗剂在肥料、农药及栽培技术中是重要的增产催化剂要素，已成为粮食增产的关键因子之一。

    传统意义的植物调节剂具有以下缺点：一是植物体内各种内源激素间可以发生增效或拮抗作用，只有各种激素协调配合[2]，才能保证植物正常生长发育，而市场流行的产品多是化学合成类似植物激素的物质，成分单一，不能发生协同作用，不能很好地促进作物生长;二是植物激素一般都是直接作用于靶标，且用量较大[3]，容易由于施用不当，造成药害毒性残留难以解决[4-5];三是市场上的现行产品很多酸碱性不一致，产品偏酸或偏碱，与其他农药混合使用时往往破坏其他药效[6]。此外，化学合成除了上述缺点外，还有其本身中间体合成造成的高污染及高成本特性[7]。

    ZNC免疫诱抗剂由山东蓬勃生物科技有限公司自主研发，该免疫诱抗剂来源于植物内生菌的发酵产物。近年来，关于ZNC免疫诱抗剂，研究人员做了大量试验，发现其具有高活性、纯天然且稳定性极高的特点，使用浓度极低即可达到很好的促生效果，且提取产物呈现中性，与其他农药和肥料混合使用时均不影响其使用效果。贾春花等[8]研究发现，ZNC免疫诱抗剂可显著提高萝卜块根产量、干物质积累量、根冠比、可溶性蛋白总量;秦瑞劼等[9]提出ZNC免疫诱抗剂可显著提高小麦生育关键期土壤氮素供应强度、产量、氮肥利用率;LU等[10]进行了ZNC免疫诱抗剂的促生及抗病机制研究，发现ZNC免疫诱抗剂可诱导水杨酸（SA）生物合成，提高作物根尖生长素水平，激活植物免疫系统，增强植物防御反应等;齐林锁[11]提出施用ZNC免疫诱抗剂水溶肥能够大幅度改良农产品品质，减轻病害的危害程度;赵 ?鹏等[12]研究表明，马铃薯施用ZNC免疫诱抗剂含氨基酸水溶肥能有效提高产量，改善马铃薯性状和品质;PENG等[13]研究结果显示，低浓度ZNC能够促进过氧化氢及SA的积累，从而增强烟草对病毒（PVX，TMV）的抗性。本试验在之前研究的基础上，探索适宜4种作物种子拌种的最佳ZNC浓度，以期为大田作物种子的ZNC拌种使用提供参考。

    1 ? ?材料与方法

    1.1 ? ?试验概况

    试验于2019年4月11—20日在山东省泰安市高新区泰山创新谷进行。试验条件为人工气候室，光周期16 h/8 h，温度25 ℃。

    1.2 ? ?试验材料

    供试种子：小麦（山农29号）、大豆（圣豆5号）、玉米（山农206）、棉花（山农圣棉1号），均来自山东农业大学实验室。

    ZNC免疫诱抗剂：ZNC免疫诱抗剂原液（5 mg/mL），山东蓬勃生物科技有限公司生产。

    仪器用品：移液枪、游标卡尺、直尺、容量瓶、培养皿、发芽纸、纱布、小喷壶、遮光布等。

    1.3 ? ?试验设计

    试验共设4个处理，分别为处理1（CK），清水拌种;处理2，ZNC免疫诱抗剂1 mg拌种200 kg种子;处理3，ZNC免疫诱抗剂1 mg拌种100 kg种子;处理4，ZNC免疫诱抗剂1 mg拌种50 kg种子。3次重复，每种作物种子各12皿。

    1.4 ? ?试验过程

    配制2个质量浓度梯度的ZNC免疫诱抗剂溶液（母液浓度为5 mg/mL）。溶液1：取0.1 mL ZNC免疫诱抗剂母液加入100 mL容量瓶，用蒸馏水定容至100 mL，配成0.005 mg/mL的溶液1。溶液2：取上述10 mL溶液1加入100 mL容量瓶中，用蒸馏水定容至100 mL，配成0.000 5 mg/mL的溶液2。

    分别取小麦、大豆、玉米、棉花的种子各600、360、360、360粒，称重后分成四等份，根据重量按照4个处理的浓度用溶液1或溶液2进行拌种，使每粒种子均沾有等量ZNC免疫诱抗剂，在培养皿内晾干后将每个处理的种子均分成3份平铺在3个新的培养皿的发芽纸上（发芽纸下面垫上适量的纱布，增加保水效果），上铺用水浸湿的滤纸，用黑布遮光后放于25 ℃人工气候室内进行培养。试验于2019年4月11日处理，分别于处理后的第4、5、5、4天测定数据。

    2 ? ?结果与分析

    2.1 ? ?不同处理对小麦根长和芽长的影响

    由表1可以看出，小麦在根长和芽长方面，处理4的根长最长，比处理1平均高出1.0 cm，与CK相比增长了22.3%，差异显著;其次为处理2和处理3，与CK相比，分别增长了12.7%和13.4%，差异性均達到显著水平。在芽长方面，处理3最好，增长率高达63.9%;处理2和处理4其次，3个处理与CK相比，差异性均达到显著水平。

    2.2 ? ?不同处理对大豆根长的影响

    由表2可以看出，大豆在根长方面，处理2的根长最长，与CK相比差异性最为显著，较CK增长17.1%;其次为处理3，较CK增长11.1%，也达到了显著性差异;处理4的根长虽然比CK略好，但未达到显著性差异。由此说明，大豆种子在ZNC免疫诱抗剂拌种浓度较低时即可达到很好的促生效果，而且随着浓度的增加，根长的增幅降低。

    2.3 ? ?不同处理对玉米根长和芽长的影响

    由表3可以看出，玉米在根长和芽长方面，处理2的根长最长，与CK相比，增长18.9%，差异性最为显著;其次为处理4和处理3，也都达到了显著性差异，分别增长了12.4%和10.5%。在芽长方面，处理2最好，较CK增长了47.3%，处理4和处理3其次，3个处理与CK相比均有显著差异。由此可以看出，ZNC免疫诱抗剂对玉米根长和芽长的影响比较一致，均在较低浓度即可起到较好的促生效果。

    2.4 ? ?不同处理对棉花根长的影响

    由表4可以看出，棉花根长以处理4最长，较CK增长了19.4%，差异性最为显著;其次为处理3，与CK相比也差异显著;处理2较CK增长了9.4%，但差异不显著。

    3 ? ?结论与讨论

    该试验结果表明，使用ZNC免疫诱抗剂的各处理均好于清水处理，且每种作物种子的最佳促生浓度不同。小麦根长的最佳促生浓度为0.02 mg/kg，芽长的最佳促生浓度为0.01 mg/kg，说明小麦在萌芽初期的生长中，较高浓度的ZNC免疫诱抗剂可以促进小麦根长的生长，且随着浓度的增加促生作用逐渐增强;芽长的生长随着ZNC免疫诱抗剂浓度的增加，促生作用先增加后降低。大豆根长的最佳促生浓度为0.005 mg/kg，且随着浓度的增加促生作用逐渐降低，说明较低浓度的ZNC免疫诱抗剂即可促进大豆根长的增长。玉米根长和芽长的最佳促生浓度均为0.005 mg/kg。棉花的最佳促生浓度为0.002 mg/kg，且随着浓度的增加，促生作用逐渐增强。综上所述，不同作物的种子拌种ZNC均有显著的促生效果，但ZNC对每种作物的最佳促生浓度有所差异。

    粮食安全是我国最大的问题之一，我国化肥、农药使用量全球第一，但利用率低下，不能被作物吸收的化肥、农药通过蒸腾、残留和流失，污染着空气、土壤和地下水，又反过来威胁粮食安全。因此，国家制定了到2020年化肥农药零增长行动方案。

    野生植物内生菌代谢物的研究在国际上早就是热点问题，植物免疫诱抗剂是内生菌与植物互惠共生的产物，可以激发作物潜能，促进根系发育，并提高肥料利用率，减少化肥使用;诱导植物抗病性，减少农药使用;诱抗剂超高活性，对农作物普遍有效，促生、抗病、抗逆效果显著。ZNC免疫诱抗剂来源于野生药用植物内生菌的发酵产物，整个生产过程中无“三废”的产生。肥料减施增效使作物不减产的核心就是提高肥料利用率，提高肥料利用率离不开功能物质。ZNC的活性超高，使用浓度极低，使其作为肥料增效剂使用将有巨大的市场空间。将该免疫诱抗剂与传统肥料结合，可以开发新型功能型肥料，因而在免疫诱抗剂的产业化生产、活性物质的结构鉴定、活性物质作用机理研究以及新型肥料的生产、田间试验和示范开展研究等方面具有重要作用，可提升我国生物制品在国际上的竞争力，促进我国生物领域科技创新能力和生物产业的发展。

    4 ? ?参考文献

    [1] 路冲冲，储昭辉，丁新华.一种超高活性植物免疫诱抗剂促生及抗病机制研究[C]//中国植物病理学会2018年学术年会论文集.北京：中国植物病理学会，2018：394.

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