Effects of Plant Immune Elicitor VDAL on Disease Resistance and Yield of Rice

MIUKang, SHUZhaolin, ZHANGFuqiang, ZHANGGuo, YUJulong, XIANGLirui, XUChao, ZHAOLaicheng

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Journal of Agriculture ›› 2024, Vol. 14 ›› Issue (12) : 8-13. DOI: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2023-0166

Effects of Plant Immune Elicitor VDAL on Disease Resistance and Yield of Rice

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Abstract

In order to further verify the efficacy of VDAL on rice yield and disease resistance, and provide scientific basis for its popularization and application in rice production, different application time (before sowing stage, rice seedling stage, rice burst stage, rice full heading stage) and different application methods (seed dressing, stem and leaf spray) were set. The results indicated that the disease index of rice sheath blight treated with different treatments were significantly lower than that of clean water control. The best control effect of rice blast was seed dressing + spraying at rice burst stage + spraying at full heading stage, and the control effect of diseased fingers reached 76.53%. At the same time, this treatment combination also showed the most significant improvement in rice yield, with an increase of 13.27%. The effects of different treatments on characters of rice plants were significantly different. Therefore, in rice production, it is recommended to use VDAL for seed dressing, and spray 150 g / hm2 of stems and leaves at rice burst stage and full heading stage.

Key words

rice / VDAL / disease resistance / yield / rice sheath blight disease

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MIU Kang , SHU Zhaolin , ZHANG Fuqiang , ZHANG Guo , YU Julong , XIANG Lirui , XU Chao , ZHAO Laicheng. Effects of Plant Immune Elicitor VDAL on Disease Resistance and Yield of Rice. Journal of Agriculture. 2024, 14(12): 8-13 https://doi.org/10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2023-0166

0 引言

水稻是世界三大粮食作物之一，也是中国最主要的粮食作物之一，在农业农村经济发展中有着不可或缺的作用[1]。据统计，2022年中国水稻的播种面积达29450000 hm2，占中国粮食作物的1/3，产量达20849万t[2]。随着中国人口的不断增加以及消费水平的不断提升，水稻作物的产量和品质受到广泛关注[3]。水稻纹枯病是由立枯丝核菌引起的一类真菌病害，主要危害叶片和叶鞘，一般可导致作物减产15%以上，严重的甚至会造成绝收[4-5]。水稻稻瘟病是危害水稻产量的重要病害，从苗期到抽穗期均会发生，在中国水稻种植区普遍发生，稻瘟病发生以后，轻度发生可造成水稻减产10%~20%，严重的可减产30%~50%，甚至颗粒无收[6-7]。目前，控制上述病害仍依靠化学药剂防治为主，但不科学的使用化学药剂会导致药剂残留超标、产生药害造成水稻产量减少，带来一系列农业污染等问题。因此，迫切需要探索新型植保方法，用于减少农药使用量，提升作物产量和品质，降低农民生产成本，提高积极性，更好地保障农业的可持续发展。植物免疫诱抗剂又称植物疫苗，具有防病、增产、改善作物品质等效果，它对农作物病虫害并没有直接的灭杀作用，而是由外源生物或分子通过诱导或激活植物所产生的抗性物质，对某些病原物产生抗性或抑制病菌的生长[8-9]。维大力是由中捷四方生物科技股份有限公司与中国农业大学生物学院合作研发的一类新型植物免疫激活蛋白（大丽轮枝孢激活蛋白），源于棉花黄萎病菌[10]。通过调控植物体内多种激素信号通路，激活病原相关分子触发的免疫反应(PTI)及效应分子触发的免疫反应(ETI)，提升植株的抗病抗逆能力，促进产量和品质的提升[11]。已有相关研究表明，使用维大力进行苗期叶面喷雾，可以显著提高黄瓜苗的贮藏性[10]；在苹果的果实膨大期施用维大力，可以显著提高果实的品质[12]；在小麦的冬灌期喷施维大力，可以显著提升小麦在越冬过程中的抗逆性[13]；维大力与三环唑混用对稻瘟病有着显著的防治效果，同时增产效果明显[14]；维大力叶喷处理后，可有效提升马铃薯对黄萎病、晚疫病的抗性[15]；在东北五常水稻种植区，维大力浸种后可提升秧苗素质，提高秧苗对逆境的抗性[16]。本试验通过设置不同施用时间及不同施用方法组合的处理，研究其对水稻纹枯病、稻瘟病的控制效果以及对水稻产量的影响，以期探索出维大力在水稻上的最佳使用方法，为其推广应用提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验条件

1.1.1 试验对象、作物和品种选择

调查对象：水稻稻瘟病、水稻纹枯病。作物品种：水稻，‘南粳9108’。

1.1.2 试验田基本情况

本试验于江苏省镇江市句容市镇江市农业科学院农业科技创新中心进行，该试验基地土壤肥沃、肥力均匀、管理水平一致，水稻纹枯病、稻瘟病历年均有发生。试验田前茬为小麦，水稻育秧方式为旱育秧，栽培方式为手插秧，2022年6月18日进行移栽。各小区管理一致，移栽前，每公顷大田撒施48%复合肥300 kg作为基肥。移栽后7 d，每公顷施用尿素225 kg作为追肥，拔节孕穗期追施尿素150 kg。

1.1.3 试验药剂

植物免疫诱抗剂：维大力（0.4%大丽轮枝孢激活蛋白，中捷四方生物科技有限公司）

1.2 试验设计

试验设计详见表1，试验各小区面积为50 m2，重复3次。利用中国市下喷雾器有限公司生产的背负式电动喷雾器(SX-MD5DA)进行施药。
表1 供试药剂试验设计
处理 药剂名称 处理时期 处理方式 使用剂量
1 清水 - -
2 维大力 播种前 拌种 1 g/4 kg种子
3 苗期 喷雾 150 g/hm2，兑水15 L
4 水稻破口期 喷雾
5 播种前，苗期 拌种+喷雾 1 g/4 kg种子，150 g/hm2，兑水15 L
6 播种前，水稻破口期 拌种+喷雾
7 苗期，水稻破口期 喷雾 150 g/hm2，兑水15 L
8 播种前，水稻齐穗期 拌种+喷雾 1 g/4 kg种子，150 g/hm2，兑水15 L
9 苗期，水稻齐穗期 喷雾 150 g/hm2，兑水15 L
10 水稻破口期，水稻齐穗期 喷雾
11 播种前，苗期，水稻齐穗期 拌种+喷雾 1 g/4 kg种子，150 g/hm2，兑水15 L L
12 播种前，水稻破口期，水稻齐穗期 拌种+喷雾
13 苗期，水稻破口期，水稻齐穗期 喷雾 150 g/hm2，兑水15 L

1.3 调查取样方法

1.3.1 调查时间与调查方法

于破口期打药后10 d调查记录水稻纹枯病发病情况，分级标准参照《田间药效试验准则（一）杀菌剂防治水稻纹枯病》执行。水稻纹枯病病级记载标准：0级，全株无病；1级，第4片叶及其以下各叶鞘、叶片发病（以剑叶为第1片叶）；3级，第3片叶及其以下各叶鞘、叶片发病；5级，第2片叶及其以下各叶鞘、叶片发病；7级，第1片叶及其以下各叶鞘、叶片发病；9级，全株发病，提早枯死。
于齐穗期打药后15 d调查记录稻瘟病发病情况，分级标准参照《田间药效试验准则（一）杀菌剂防治水稻叶部病害》执行，具体分级标准为，0级，无病；1级，每穗损失5%以下（个别枝梗发病）；3级，每穗损失6%~20%（三分之一左右枝梗发病）；5级，每穗损失21%~50%（穗颈或主轴发病，谷粒半瘪）；7级，每穗损失51%~70%（穗颈发病，大部瘪谷）；9级，每穗损失71%~100%（穗颈发病，造成白穗）。
各小区调查10点，每点2丛，记录分蘖数和发病等级。

1.3.2 药效计算方法

病情指数和防治效果计算公式见式(1)、(2)。
病情指数=∑(各级病株穗数×相对级数值)调查总株穗数×最高病级数×100
(1)
防治效果=空白区施药后病情指数-处理区施药后病情指数空白区施药后病情指数×100%
(2)

1.3.3 取样、测产方法

在水稻收割前5 d，每处理田块采用5点取样法，每点选取15穴水稻，在室内阴干后，考查各处理农艺性状。同时每处理取3个1 m2割方测定产量，并计算各处理每公顷产量。

1.3.4 药剂对作物的其他影响

观察作物是否有药害产生，如有药害要记录药害的程度，准确描述作物药害症状（矮化、褪绿、畸形等），药剂对作物生长、灌浆和成熟期的影响。

1.4 数据处理与分析

采用Excel 2016和SPSS 2.0软件处理和分析数据。

2 结果与分析

2.1 维大力不同处理对水稻纹枯病的防治效果

表2结果显示，维大力处理后，各处理间水稻纹枯病病情指数在3~5之间，显著低于清水对照。其中以拌种+破口期喷雾处理对水稻纹枯病的防治效果最优，病指防效为58.30%，以单独拌种对纹枯病的防治效果最差，病指防效仅有34.57%。
表2 维大力处理后对水稻纹枯病防治效果
处理 病情指数 病指防效/%
拌种 4.77 b 34.57 a
苗期喷雾 3.49 bc 52.12 ab
水稻破口期喷雾 3.65 b 49.93 a
拌种+苗期喷雾 4.41 b 39.51 a
拌种+水稻破口期喷雾 3.04 c 58.30 b
苗期喷雾+水稻破口期喷雾 4.08 b 44.03 a
清水(CK) 7.29 a -
注：表内数据为3次重复平均数，不同的字母表示各试验处理之间在5%水平上具有显著性差异，下同。

2.2 维大力不同处理对水稻稻瘟病的防治效果

调查结果显示，清水对照稻瘟病病情指数最高，为8.31，显著高于其他各处理。其中以拌种+苗期喷雾+齐穗期喷雾处理和拌种+破口期喷雾+齐穗期喷雾处理对稻瘟病的防治效果最好，病指防效分别达到72.44%和76.53%，以单独拌种的防治效果最差，病指防效仅有39.71%（表3）。
表3 维大力对水稻稻瘟病防治效果
处理 病情指数 病指防效/%
拌种 5.04 bc 39.71 bc
苗期喷雾 3.88 b 53.31 b
破口期喷雾 5.87 c 29.36 c
拌种+苗期喷雾 3.15 a 62.09 a
拌种+破口期喷雾 4.41 b 46.93 b
苗期喷雾+破口期喷雾 4.40 b 47.05 b
拌种+齐穗期喷雾 3.48 b 58.12 b
苗期喷雾+齐穗期喷雾 3.96 b 52.35 b
破口期喷雾+齐穗期喷雾 3.96 b 52.35 b
拌种+苗期喷雾+齐穗期喷雾 2.29 a 72.44 a
拌种+破口期喷雾+齐穗期喷雾 1.95 a 76.53 a
苗期喷雾+破口期喷雾+齐穗期喷雾 3.22 ab 61.25 ab
清水(CK) 8.31 a -

2.3 维大力不同处理对水稻产量的影响

经取样实测产量结果表明，维大力拌种+苗期喷雾+齐穗期喷雾处理，拌种+破口期喷雾+齐穗期喷雾处理以及苗期喷雾+破口期喷雾+齐穗期喷雾三者水稻实测单产最高，分别为10705.35 kg/hm2、11105.55 kg/hm2以及10905.45 kg/hm2，比清水对照分别增产9.18%、13.27%以及11.22%，三者间无显著差异，但均显著高于其他处理及空白对照（表4）。
表4 维大力不同处理对水稻品种实测产量结果
处理 1 m2小区产量/(kg/m2) 实测产量/(kg/hm2) 比对照增减/%
拌种 1.04 ab 10405.20 b 6.12 b
苗期喷雾 1.00 b 10005.00 b 2.04 b
破口期喷雾 0.99 b 9904.95 b 1.02 b
拌种+苗期喷雾 1.02 b 10205.10 b 4.08 b
拌种+破口期喷雾 0.99 b 9904.95 b 1.02 b
苗期喷雾+破口期喷雾 0.99 b 9904.95 b 1.02 b
拌种+齐穗期喷雾 1.04 ab 10405.20 b 6.12 b
苗期喷雾+齐穗期喷雾 1.03 b 10305.15 b 5.10 b
破口期喷雾+齐穗期喷雾 1.05 ab 10505.25 b 7.14 b
拌种+苗期喷雾+齐穗期喷雾 1.07 a 10705.35 a 9.18 a
拌种+破口期喷雾+齐穗期喷雾 1.11 a 11105.55 a 13.27 a
苗期喷雾+破口期喷雾+齐穗期喷雾 1.09 a 10905.45 a 11.22 a
清水(CK) 0.98 b 9804.90 b -

2.4 维大力不同处理对水稻农艺性状的影响

考种结果表明，每公顷有效穗数以拌种+苗期喷雾+齐穗期喷雾及拌种+破口期喷雾+齐穗期喷雾处理最多，分别为360.90万穗/hm2和370.50万穗/hm2，显著高于其他处理；维大力拌种+苗期喷雾+齐穗期喷雾处理的穗长最长，为19.76 cm，显著高于除维大力苗期喷雾+破口期喷雾+齐穗期喷雾处理外的其他处理；每穗实粒数以苗期喷雾+破口期喷雾+齐穗期喷雾处理最高，为145.56粒/穗，显著高于其他处理千粒重各处理间均无显著差异，与清水对照亦无显著差异；理论产量以苗期喷雾+齐穗期喷雾、拌种+破口期喷雾+齐穗期喷雾及苗期喷雾+破口期喷雾+齐穗期喷雾处理这3个处理最高，分别为11610.30 kg/hm2、11510.55 kg/hm2和11460.45 kg/hm2，显著高于其他处理和清水对照（表5）。
表5 维大力对不同处理对水稻植株性状的影响
处理 每公顷有效穗数/万穗 穗长/cm 每穗实粒数/粒 千粒重/g 理论产量/(kg/hm2)
拌种 345.90 b 16.38 b 131.53 b 23.53 a 10702.50 b
苗期喷雾 347.55 b 16.16 b 124.20 b 23.43 a 10111.50 c
破口期喷雾 350.25 b 16.38 b 131.44 b 23.88 a 10992.60 b
拌种+苗期喷雾 351.45 b 15.20 b 121.27 b 23.77 a 10132.20 c
拌种+破口期喷雾 312.15 b 16.40 b 132.89 b 24.96 a 10355.25 bc
苗期喷雾+破口期喷雾 336.15 b 15.47 b 126.84 b 25.05 a 10682.40 b
拌种+齐穗期喷雾 338.10 b 16.45 b 130.54 b 24.76 a 10930.50 b
苗期喷雾+齐穗期喷雾 351.45 b 16.42 b 136.24 b 24.24 a 11610.30 a
破口期喷雾+齐穗期喷雾 322.20 b 16.40 b 136.87 b 24.42 a 10765.95 b
拌种+苗期喷雾+齐穗期喷雾 360.90 a 19.76 a 133.56 b 23.00 a 11085.45 b
拌种+破口期喷雾+齐穗期喷雾 370.50 a 16.76 b 130.56 b 23.79 a 11510.55 a
苗期喷雾+破口期喷雾+齐穗期喷雾 328.20 b 18.56 ab 145.56 a 23.99 a 11460.45 a
清水(CK) 332.85 b 15.82 b 129.40 b 23.43 a 10091.55 c

2.5 维大力对水稻的安全性分析

经观察，使用维大力处理的水稻田块，对水稻生长无不良影响。

3 结论

本研究设置了维大力不同时期、不同处理方式的组合，研究对水稻抗病性、产量及品质方面的影响。结果发现，维大力拌种（1 g/4 kg稻种）并在水稻破口期、齐穗期每公顷150 g茎叶喷雾，能显著提高水稻抗性，降低稻瘟病危害，病指防效达76.53%，同时对水稻生殖生长有促进作用，可加速水稻灌浆速度，相较于清水对照，穗长、实粒数、和千粒重分布增加了17.32%、12.49%和2.33%，可在水稻生产上扩大示范应用。

4 讨论

水稻是中国的主要粮食作物，全国约有60%左右的人口以稻米作为主粮，且多年以来，水稻的产量一直位列中国三大主要粮食作物（水稻、小麦和玉米）中的第1名，因此保障水稻高产稳产的重要性不言而喻。随着人口的不断增长、人民消费水平的不断提升，农产品的质量安全愈发受人重视，而水稻病虫害种类繁多，常规化学药剂防治会带来环境污染、农药残留超标等问题，不利于农业的可持续发展[17-18]。
植物自身也拥有一套功能完善的免疫系统来抵抗外界不利因素的干扰，其分为非特异性免疫（细胞壁）与特异性免疫（防御蛋白）[19-20]。植物免疫诱抗剂是一类新型的生物农药，具有提高农作物抗性和有效防控农作物病害的能力，对人畜无害、不污染环境。当前，植物免疫诱抗剂主要包括蛋白类、寡糖类、脂类、小分子代谢物类、水杨酸及其类似物等类型，通过不同类型的激发子来激活植物的免疫反应[21-22]。如6%寡糖·链蛋白质可湿性粉剂（阿泰灵）通过信号传导系统诱导植物抗病相关基因的表达，进而促进防御物质的产生，提高植物免疫力，减轻病害的发生[23]；氨基寡糖素是植物识别病原真菌入侵的非特异性信号，对许多植物显示出强烈的免疫诱导活性，可以激发植物的基因表达，产生抗病的甲壳素酶、壳聚糖酶、植保素和免疫蛋白，这些物质能抑制病菌生长和杀灭病菌，达到抗病目的[24-25]；智能聪(ZNC)是野生沙棘内生真菌的提取物，其具有促进植物生长，提高作物产量和抗逆性的作用，ZNC作为一种激发子，通过活性氧爆发、胼胝质沉积、抗病相关基因上调、激活水杨酸生物合成及信号通路等途径提高植物防御病原菌的能力[26]。在东北五常水稻种植区，维大力浸种和破口期喷雾对秧苗的素质、分蘖数、抗逆性和产量均有显著提升[16]，本试验针对江苏地区水稻种植，设计了多个施用方式与时期的组合，同时对水稻纹枯病与稻瘟病的防治效果进行评价，最终明确了维大力对水稻生长和抗病性有着显著的提升效果，但不同处理之间效果差异显著，因此针对水稻生产，须明确维大力最佳施用时间和施用方式，从而制定适宜水稻增产、提质的最佳施用技术，以推动农业绿色、高效的可持续发展。

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【目的】揭示氨基寡糖素不同处理对绿豆生长的影响。【方法】采用三因素五水平正交试验设计,设浸种浓度（A）、喷施浓度（B）和喷施时期（C）3个因素,每个因素设5个水平,比较分析氨基寡糖素不同处理对绿豆叶片防御酶（SOD、POD、PPO）活性、SPAD值和产量的影响。【结果】浸种浓度（A）对绿豆叶片SOD活性、POD活性和SPAD值的影响高于其他2个因素处理,喷施浓度（B）对绿豆叶片PPO活性的影响略高于其他2个因素处理。每个因素的不同水平下,浸种浓度A3对应的绿豆产量最高,为2 050.83 kg/hm<sup>2</sup>;喷施浓度B4对应的绿豆产量最高,为1 989.17 kg/hm<sup>2</sup>;喷施时期C3对应的绿豆产量最高,为1 931.67 kg/hm<sup>2</sup>。【结论】氨基寡糖素不同处理对绿豆产量的影响顺序为浸种浓度&#x0003E;喷施浓度&#x0003E;喷施时期,产量最优处理组合为A3B4C3,即浸种浓度为0.4 g/100 mL、喷施浓度为1.8 g/L、喷施时期为盛花期喷施2次。
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https://doi.org/10.3969/j.issn.1006-8082.2022.02.013
本文引用 [1] 摘要
免疫诱抗剂ZNC是一种宛氏拟青霉菌的乙醇提取物,具有促进植物生长、提高植物产量和抗逆性的能力。于水稻苗期和孕穗期喷施不同剂量的ZNC,试验了其对水稻增产抗逆的效果。结果表明, 喷施不同浓度ZNC均可以促进水稻生长,其中以浓度为10 ng/mL的处理效果最显著,芽长和根长较对照（不施ZNC）分别增加17.2%和33.7%;在200 ng/mL浓度处理下,成株期水稻根系干物质积累量最高,为3.14 g,较对照增加46.7%;浓度为200 ng/mL处理增产效果最好,实收产量达658.74 kg/667 m<sup>2</sup>,较对照增产8.45%。在10~200 ng/mL浓度范围内,喷施ZNC均可提高植株对水稻纹枯病的抗性,且以200 ng/mL浓度处理表现最佳。
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