PQQ誘導(dǎo)水稻對(duì)紋枯病的抗性研究

　　摘　要：為篩選出誘導(dǎo)水稻對(duì)紋枯病抗性的最佳誘導(dǎo)因子及其誘導(dǎo)最佳條件，在水稻苗期分別噴施不同濃度苯并噻二唑(BTH)、殼寡糖(COS)、吡咯喹啉醌(PQQ)、前胡提取液、益農(nóng)和翆倍加，開展不同誘導(dǎo)因子及誘導(dǎo)方式對(duì)水稻紋枯病抗性影響研究。通過調(diào)查發(fā)病度，計(jì)算病情指數(shù)和相對(duì)防效，篩選出最佳誘導(dǎo)因子及其誘導(dǎo)條件(濃度、方式、誘導(dǎo)時(shí)間)。結(jié)果表明，BTH、COS、PQQ、前胡提取液、益農(nóng)和翆倍加均能減輕紋枯病的發(fā)生，其中以濃度為 2.0 μmol/L 的 PQQ 處理防治效果最好，相對(duì)防效達(dá)到 51.0%，遠(yuǎn)高于其他誘導(dǎo)因子的相對(duì)防效，也顯著優(yōu)于對(duì)照井岡霉素。PQQ 誘導(dǎo)作用的最優(yōu)條件為苗期噴施、濃度 2.0 μmol/L、誘導(dǎo)時(shí)間 72 h，其相對(duì)防效可達(dá) 50% 以上。

　　本文源自歐陽茹; 李巳夫; 魯湘; 劉洋; 歐陽翔; 張玉燭， 雜交水稻 發(fā)表時(shí)間：2021-05-27《雜交水稻》雜志，于1986年經(jīng)國(guó)家新聞出版總署批準(zhǔn)正式創(chuàng)刊，CN:43-1137/S，本刊在國(guó)內(nèi)外有廣泛的覆蓋面，題材新穎，信息量大、時(shí)效性強(qiáng)的特點(diǎn)，其中主要欄目有：、新組合、簡(jiǎn)訊 、國(guó)外動(dòng)態(tài)等。

　　關(guān)鍵詞：吡咯喹啉醌;水稻紋枯病;誘導(dǎo)抗病性

　　紋枯病是世界性的水稻病害，平均每年造成水稻減產(chǎn) 10% ～ 20%，嚴(yán)重時(shí)減產(chǎn)高達(dá) 45%[1]。該病在中國(guó)各稻區(qū)均有分布，特別是長(zhǎng)江以南稻區(qū)發(fā)病嚴(yán)重 [2]。近年來，過量施用氮肥、矮稈密植的高產(chǎn)栽培模式導(dǎo)致水稻紋枯病的危害愈發(fā)嚴(yán)重 [3]。目前生產(chǎn)中缺少免疫和高抗紋枯病水稻品種，對(duì)于紋枯病的防治以化學(xué)藥劑為主 [4]，但長(zhǎng)時(shí)間使用易導(dǎo)致病原菌產(chǎn)生抗藥性，迫使化學(xué)藥劑用量不斷增加，對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此，迫切需要低污染高防效的紋枯病防治新方法，以保證水稻的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)和環(huán)境安全。植物經(jīng)過與病原體的長(zhǎng)期協(xié)同進(jìn)化，會(huì)激發(fā)一系列的防衛(wèi)機(jī)制抵御病原體的侵害，植物在未受脅迫時(shí)防衛(wèi)機(jī)制不會(huì)啟動(dòng)，而在物理、化學(xué)和生物等誘導(dǎo)因子的作用下，植物自身的防衛(wèi)機(jī)制被激發(fā)，進(jìn)而增強(qiáng)對(duì)病害的抗性，這種方法叫做植物誘導(dǎo)抗病性 [5]。通過利用植物本身的抗性機(jī)制來防治病害，是一種經(jīng)濟(jì)有效且對(duì)環(huán)境安全的防治措施，可能有效解決目前防治水稻紋枯病的困境。

　　植物誘導(dǎo)抗病性現(xiàn)已應(yīng)用于植物病害防治，許多誘導(dǎo)因子被證實(shí)能夠誘導(dǎo)植物抗病性，如水楊酸(SA)、乙烯、茉莉酸(JA)、脫落酸(ABA)、硅(Si)、前胡提取液、二氯環(huán)丙烷、2,6- 二氯異煙酸(INA)、草酸、磷酸鹽、苯并噻二唑(BTH)、殼寡糖(COS)、褪黑素(MT)和茉莉酸甲酯(MeJA)等 [6-8]。其中前胡提取液被證實(shí)能有效提高水稻抗瘟性 [9]，MT 對(duì)小豆抗銹病誘導(dǎo)防效達(dá) 61.05%[10]，SA、INA、BTH 均可以誘導(dǎo)小麥產(chǎn)生對(duì)葉銹病、白粉病、赤霉病等多種病害的廣譜抗性 [11]，ABA 溶液處理水稻的種子與幼苗可以顯著提高水稻對(duì)立枯病的抗病性 [12]。誘導(dǎo)因子硅、乙烯、JA、BTH、COS 均能夠誘導(dǎo)水稻對(duì)紋枯病抗性，有效減少水稻紋枯病的發(fā)生。硅能夠提高水稻對(duì)稻瘟病、稻曲病、紋枯病、白葉枯病等多種病害的抵抗力 [13]，而 BTH 是第 1 個(gè)成功商品化的誘導(dǎo)劑，也是最早應(yīng)用于水稻紋枯病防治的誘導(dǎo)劑 [14]。白春微研究表明 0.75 mmol/L 的 BTH 和 50 μg/mL 的 COS 均能誘導(dǎo)水稻對(duì)紋枯病抗性 [15]。鐘慶燕研究則認(rèn)為 0.2 mmol/L 的乙烯和 0.1 mmol/L 的 JA 處理對(duì)水稻紋枯病具有明顯誘導(dǎo)抗性 [16]。目前多種植物誘導(dǎo)劑已經(jīng)商品化，如阿泰靈、碧護(hù)、煙望素和抗病豐等。植物誘導(dǎo)抗病性具有抗性穩(wěn)定、持久、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn) [17]，在植物病害防治方面具有重大應(yīng)用和潛在價(jià)值。

　　雖然多種誘導(dǎo)因子均能誘導(dǎo)水稻對(duì)紋枯病抗性，但誘導(dǎo)效果存在差異。本文以易感紋枯病水稻品種 Lemont 為研究對(duì)象，在水稻 3 葉 1 心期分別噴施不同濃度誘導(dǎo)因子，接種紋枯病后調(diào)查病情指數(shù)和相對(duì)防效，篩選出最佳的誘導(dǎo)因子。在最佳誘導(dǎo)因子處理下，分別采用浸種、浸根、噴施 3 種誘導(dǎo)方式處理水稻，不同時(shí)間誘導(dǎo)處理水稻，以確定最佳誘導(dǎo)因子的最佳誘導(dǎo)條件(濃度、方式、誘導(dǎo)時(shí)間)，以期為植物誘導(dǎo)抗病的田間應(yīng)用及水稻紋枯病抗性誘導(dǎo)機(jī)理提供一定理論及技術(shù)支撐，為綠色高效防治水稻紋枯病提供新思路。

　　1　材料與方法

　　1.1　材料

　　供試水稻品種：Lemont。供試紋枯病菌菌株： C30 菌種，由湖南省水稻研究所李小湘研究員提供。供試藥劑：苯并噻二唑(簡(jiǎn)稱 BTH)化學(xué)純 CP(98%)，由阿拉丁試劑(上海)有限公司生產(chǎn);殼寡糖(簡(jiǎn)稱 COS)分析純 AR，由東京化成工業(yè)株式會(huì)社生產(chǎn);吡咯喹啉醌(簡(jiǎn)稱 PQQ)，由上海醫(yī)學(xué)生命科學(xué)研究中心提供;前胡提取液，由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院羅坤老師提供;益農(nóng)、翆倍加，由湖南省農(nóng)科院植物保護(hù)研究所光合細(xì)菌課題組提供。

　　1.2　方法

　　1.2.1　水稻培育和接種方法

　　將水稻種子用 1% 的次氯酸鈉消毒 20 min，再用無菌水沖洗掉殘留的次氯酸鈉，浸種 24 h 后置于溫度 30 ℃下催芽 48 h，選取萌發(fā)一致的種子播種于 96 孔播種板上。水培營(yíng)養(yǎng)液配方參照國(guó)際水稻研究所(IRRI)推薦的標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)條件溫度為 14 h 30 ℃ /10 h 28 ℃，濕度為 70%，光照強(qiáng)度為 14 h 20 000 lx/10 h 0lx。

　　挑選大小一致的紋枯病菌菌核(約 1 mm)，用消毒后的鑷子輕輕拉開水稻的不完全葉的葉鞘，將菌核放在葉鞘上，接種后將水培盒用保鮮膜罩住保持濕度，培養(yǎng)濕度由 70% 改為 92%，其他培養(yǎng)條件與培育條件一致。病情調(diào)查參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 2720—2015 水稻抗紋枯病鑒定技術(shù)規(guī)范。

　　發(fā)病度 =(病斑高度 / 苗挺高)9。具體分級(jí)為： 0 級(jí)—全株無病;1 級(jí)—0 < 發(fā)病度≤ 1.0;3 級(jí)— 1.0 < 發(fā)病度≤ 3.0;5 級(jí)—3.0 < 發(fā)病度≤ 5.0; 7 級(jí)—5.0 < 發(fā)病度≤ 7.0;9 級(jí)—>7.0< 發(fā)病度。

　　病情指數(shù) DI= ∑ (Bi×Bd) M×9 ×100。式中，Bi—各級(jí)病株數(shù);Bd—病情級(jí)別數(shù);M—總株數(shù)。相對(duì)防效 = 對(duì)照病情指數(shù) - 處理病情指數(shù)對(duì)照病情指數(shù) ×100%。

　　1.2.2　誘抗物的篩選

　　稱 取 1.361 7 g BTH 于 50 mL 甲 醇 中， 充分溶解配制成濃度為 0.2 mol/L 母液，分別量取 25.0、50.0、250.0、500.0 μL 的 BTH 母液于去離子水中，使其終濃度分別為 50.0、100.0、500.0、 1 000.0 μmol/L;稱取 2.5 g COS 于 50 mL 去離子水中，充分溶解配制成濃度為 50 mg/mL 母液，分別量取 20.0、100.0、200.0、2 000.0 μL 的 COS 母液于去離子水中，使其終濃度分別為 10.0、 50.0、100.0、1 000.0 μg/mL;稱取 0.074 8 g PQQ 于 50 mL 去離子水中，充分溶解配制成濃度為 4.0 mmol/L 母液，分別量取 12.5、50.0、200.0、 500.0 μL 的 PQQ 母液于去離子水中，使其終濃度分別為 0.5、2.0、8.0、20.0 μmol/L;將前胡提取液分別稀釋 25、50、100、200 倍;將益農(nóng)分別稀釋 200、300、400、500 倍;將翆倍加分別稀釋 200、300、400、500 倍。

　　待水稻長(zhǎng)至 3 葉 1 心期分別噴施不同濃度的誘導(dǎo)因子，同時(shí)噴施清水、井岡霉素作為對(duì)照。噴施方法采用噴霧塔噴霧，參數(shù)設(shè)置為：96 mm/r、行走距離 1 200 mm、前進(jìn)速度 482 mm/s、回零點(diǎn)速度 150 mm/s。噴施 72 h 后接種紋枯病菌。接種菌核 120 h 后調(diào)查發(fā)病度。

　　1.2.3　不同濃度 PQQ 處理紋枯病菌

　　將過濾滅菌的 PQQ 加入已滅菌的 PDA 培養(yǎng)基中，使培養(yǎng)基中 PQQ 的終濃度分別為 0.5、1.0、 2.0、4.0、8.0 μmol/L，對(duì)照為正常的 PDA 培養(yǎng)基。待培養(yǎng)基平板冷卻后，用滅菌的鑷子夾取直徑為 1 mm 的紋枯病菌菌核接種于平板中央，28 ℃光照培養(yǎng) 24 和 48 h 后測(cè)量菌落直徑。

　　1.2.4 PQQ 最佳誘導(dǎo)方式的篩選

　　浸種：將消毒后的水稻種子浸泡在濃度為 0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 μmol/L 的 PQQ 溶液中 24 h，清水浸泡作為對(duì)照，正常催芽、播種，待水稻長(zhǎng)至 3 葉 1 心時(shí)接種紋枯病菌，接種菌核 120 h 后調(diào)查發(fā)病度。

　　浸根：正常浸種、催芽、播種，待水稻長(zhǎng)至 3 葉 1 心期，向水培液中加入 PQQ 使水培液中 PQQ 濃度分別為 0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 μmol/L，正常水培液培養(yǎng)作為對(duì)照。培養(yǎng)處理 72 h 后接種紋枯病菌，接種菌核 120 h 后調(diào)查發(fā)病度。

　　噴施：正常浸種、催芽、播種，待水稻長(zhǎng)至 3 葉 1 心期進(jìn)行 PQQ 噴施，噴施濃度為 0.5、1.0、 2.0、4.0、8.0 μmol/L，清水噴施作為對(duì)照。噴施方式與 1.2.2 一致，噴施 72 h 后接種紋枯病菌，接種菌核 120 h 后調(diào)查發(fā)病度。

　　不同誘導(dǎo)時(shí)間：正常浸種、催芽、播種，在水稻 3 葉 1 心期分別噴施濃度為 2.0 μmol/L 的 PQQ 和 清 水， 在 噴 施 24、48、72、96、120、 144 h 后分別接種水稻紋枯病菌，接種菌核 120 h 后調(diào)查發(fā)病情況。

　　1.2.5　數(shù)據(jù)處理

　　試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel 2010 軟件進(jìn)行處理，采用 SPSS 22.0 軟件進(jìn)行差異顯著性分析，雙因素方差分析圖采用 R 語言的 HH 包分析，使用 GraphPad Prism 8.0.1 軟件作圖。

　　2　結(jié)果與分析

　　2.1　誘抗物的篩選

　　通過不同濃度誘導(dǎo)因子處理水稻發(fā)現(xiàn) BTH、 COS、PQQ、前胡提取液、益農(nóng)、翆倍加均能誘導(dǎo)水稻對(duì)紋枯病抗性，紋枯病的發(fā)生均有不同程度的減輕(表 1)。BTH 處理的相對(duì)防效均低于 25.0%;COS 處理中只有濃度 50.0 μg/L 的相對(duì)防效大于 30.0%，其余濃度處理的相對(duì)防效均低于 15.0%;PQQ 處理中除濃度 20.0 μmol/L 的相對(duì)防效低于 15.0%，其他濃度處理的相對(duì)防效均高于 25.0%;前胡提取液處理中稀釋 100 倍的相對(duì)防效大于 35.0%，其余濃度處理相對(duì)防效均低于 20.0%;翆倍加處理的相對(duì)防效均低于 25.0%;益農(nóng)處理中只有稀釋 300 倍的相對(duì)防效大于30.0%，其余濃度處理相對(duì)防效均低于 25.0%。

　　不同誘導(dǎo)因子均存在各自的最適處理濃度。 BTH、COS、PQQ、前胡提取液、益農(nóng)和翆倍加的最適處理濃度分別為 500.0 μmol/L、50.0 μg/L、 2.0 μmol/L、稀釋 100 倍、稀釋 400 倍和稀釋 300 倍(表 1)。不同誘導(dǎo)因子最適濃度處理間的相對(duì)防效存在差異(圖 1)，最適處理濃度相對(duì)防效最低的誘導(dǎo)因子為 BTH 和益農(nóng)，相對(duì)防效分別為 22.8% 和 23.1%;前胡提取液、翆倍加和 COS 最適處理濃度的相對(duì)防效分別為 36.2%、34.2% 和 30.1%，而 PQQ 最適處理濃度的相對(duì)防效達(dá)到 51.0%，明顯高于其他誘導(dǎo)因子的相對(duì)防效，同時(shí)也明顯優(yōu)于對(duì)照井岡霉素的相對(duì)防效(46.3%)。表明 PQQ 為本試驗(yàn)中的最佳誘導(dǎo)因子。

　　2.2 PQQ 對(duì)紋枯病菌菌絲生長(zhǎng)的影響

　　通過不同濃度 PQQ 處理紋枯病菌發(fā)現(xiàn) PQQ 對(duì)紋枯病菌菌絲生長(zhǎng)沒有抑制作用(圖 2)。在不同濃度 PQQ 處理 24 h 后，濃度 2.0、4.0、8.0 μmol/L 處理的菌核均可正常萌發(fā)且菌落直徑均大于空白處理，但與空白無顯著性差異;處理 48 h 后，濃度 2.0、4.0、8.0 μmol/L 處理的菌落直徑均顯著大于空白處理，說明 PQQ 對(duì)水稻紋枯病菌菌絲生長(zhǎng)沒有抑制作用，在高濃度處理下甚至?xí)龠M(jìn)菌絲生長(zhǎng)。PQQ 可能是直接作用于水稻，誘導(dǎo)水稻對(duì)紋枯病抗性，激發(fā)水稻自身免疫系統(tǒng)，提高水稻抗逆性，從而減輕水稻紋枯病的發(fā)生。

　　2.3 PQQ 誘導(dǎo)方式對(duì)誘導(dǎo)效果的影響

　　浸種、浸根和噴施 3 種誘導(dǎo)方式均可降低水稻紋枯病的發(fā)生(表 2)，其中以 3 葉 1 心期地上部噴施 PQQ 的誘導(dǎo)方式防治效果最好，浸種次之，浸根效果最差，不同誘導(dǎo)方式處理間差異達(dá)到極顯著水平(p<0.01)(圖 3)。誘導(dǎo)方式和處理濃度之間并無交互作用，影響病情指數(shù)的主因?yàn)檎T導(dǎo)方式，濃度處理影響較小。從圖 3 可以看出 3 種誘導(dǎo)方式的病情指數(shù)隨濃度變化趨勢(shì)一致，隨著濃度升高病情指數(shù)明顯降低，2.0 μmol/L 時(shí)病情指數(shù)達(dá)到最低，而濃度繼續(xù)增加導(dǎo)致病情指數(shù)呈升高趨勢(shì)。說明 PQQ 誘導(dǎo)水稻對(duì)紋枯病抗性存在最適濃度范圍。浸種和噴施處理的最佳作用濃度均為 2.0 μmol/L，浸種處理的病情指數(shù)為 35.55%，相對(duì)防效為 43.68%;噴施處理的病情指數(shù)為 31.86%，相對(duì)防效達(dá)到了 49.57%。浸根處理濃度間沒有明顯差異，但病情指數(shù)最低的處理濃度為 4.0 μmol/L，相對(duì)防效為 17.91%。表明 PQQ 最適的誘導(dǎo)方式為噴施，最適噴施濃度為 2.0 μmol/L。

　　不同誘導(dǎo)時(shí)間處理下，誘導(dǎo) 48、72、96、 120、144 h 后的水稻病情指數(shù)均低于空白對(duì)照(圖 4)，其中 48、72、96、120、144 h 的處理病情指數(shù)均顯著(p<0.05)低于空白對(duì)照。說明 PQQ 誘導(dǎo)水稻對(duì)紋枯病抗性能持續(xù) 144 h 以上。病情指數(shù)隨誘導(dǎo)時(shí)間的增加呈先降后升的趨勢(shì)。PQQ 噴施 24 h 后相對(duì)防效幾乎為 0，隨著誘導(dǎo)時(shí)間增加，病情指數(shù)逐漸降低，處理 72 h 后病情指數(shù)最低，相對(duì)防效達(dá)到 50% 以上，噴施 96 h 后病情指數(shù)逐漸上升。表明 PQQ 需要一定時(shí)間才能誘導(dǎo)水稻產(chǎn)生紋枯病抗性，并且存在最佳的誘導(dǎo)時(shí)間，PQQ 誘導(dǎo)處理 72 h 后對(duì)水稻紋枯病的防治效果最好。

　　3　討論

　　紋枯病作為水稻三大病害之一，近年來發(fā)病范圍擴(kuò)大且發(fā)病程度愈發(fā)嚴(yán)重，是水稻減產(chǎn)的重要原因之一。實(shí)際生產(chǎn)缺少免疫和抗性品種，對(duì)于紋枯病的防治以化學(xué)藥劑為主，但長(zhǎng)期使用會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞，而植物誘導(dǎo)抗病性可以通過植物本身的抗性機(jī)制來防治病害，是一種經(jīng)濟(jì)有效且對(duì)環(huán)境安全的防治措施，能夠兼顧病害防治與環(huán)境安全問題。本試驗(yàn)篩選出的最佳誘導(dǎo)因子 PQQ 在水稻苗期相對(duì)防效可達(dá) 51.0%，遠(yuǎn)高于其他誘導(dǎo)因子的相對(duì)防效，顯著優(yōu)于對(duì)照井岡霉素，為 PQQ 的田間應(yīng)用提供了技術(shù)及理論支撐，也為綠色高效防治水稻紋枯病提供新思路。

　　3.1　不同誘導(dǎo)因子對(duì)紋枯病誘導(dǎo)效果的影響

　　目前，誘導(dǎo)因子已被作為農(nóng)藥的替代品成功應(yīng)用于植物病害防控，BTH、COS 是最早發(fā)現(xiàn)并用于植物病害防治的誘導(dǎo)因子 [14,18]，但在本研究中這兩種誘導(dǎo)因子表現(xiàn)較差。這主要是因?yàn)橹参镎T導(dǎo)抗病雖具有廣譜抗性 [19]，但不同致病菌致病力有差異，不同水稻品種間抗病性也存在差異，這就導(dǎo)致同一種誘導(dǎo)因子在誘導(dǎo)不同水稻品種抗性時(shí)存在差異。前人對(duì)于誘導(dǎo)因子誘導(dǎo)效果的討論通常只針對(duì) 1 個(gè)水稻品種或 1 種水稻紋枯病菌，對(duì)于誘導(dǎo)因子對(duì)水稻紋枯病的廣適性研究還鮮有報(bào)道，這也是植物誘導(dǎo)抗病性難以大規(guī)模推廣的重要原因之一。

　　前胡提取液被證實(shí)能夠誘導(dǎo)水稻對(duì)稻瘟病抗性且有較好的防治效果 [9]，但在水稻紋枯病抗性誘導(dǎo)方面還未有報(bào)道，本研究中前胡提取液誘導(dǎo)效果并不理想。稻瘟病菌是活體營(yíng)養(yǎng)性病害，植物通過水楊酸信號(hào)途徑以激活系統(tǒng)獲得性抗性(SAR)，但紋枯病屬于死體營(yíng)養(yǎng)性真菌，植物抵御死體營(yíng)養(yǎng)性真菌主要通過響應(yīng)茉莉酸信號(hào)途徑引發(fā)誘導(dǎo)系統(tǒng)抗病性(ISR)[16,20]。對(duì)于不同病菌類型，植物響應(yīng)機(jī)制不同，導(dǎo)致同一誘導(dǎo)因子防治效果存在差異，這可能是本研究中前胡提取液誘導(dǎo)水稻對(duì)紋枯病抗性效果較差的主要原因。

　　PQQ 具有抗氧化應(yīng)激、促動(dòng)植物生長(zhǎng)發(fā)育的生物學(xué)功能 [21-22]。在冷脅迫條件下，PQQ 可以促進(jìn) SOD、APX 酶活性升高和抑制 GSH 含量的下降，從而減輕低溫脅迫對(duì)黃瓜幼苗的傷害 [23]。杜陽 [24] 研究表明 PQQ 在 1 000 μmol/L 濃度下能顯著降低四尾柵藻在 H2O2 脅迫下的氧化損傷。李鑫等 [25] 研究認(rèn)為噴施 200 nmol/L 的 PQQ 能顯著提高辣椒的耐旱能力。本研究也表明 PQQ 能夠顯著降低紋枯病菌對(duì)植株的損傷。這表明 PQQ 在植物抗性誘導(dǎo)方面具有重要作用，但其誘導(dǎo)水稻紋枯病抗性的生理和分子機(jī)制尚不清楚，需要進(jìn)一步深入研究。

　　目前，利用微生物高效合成 PQQ 已有大量報(bào)道 [26-27]，而 PQQ 與微生物互作的研究卻鮮有報(bào)道。本研究表明 PQQ 對(duì)紋枯病菌菌絲生長(zhǎng)沒有抑制作用，甚至在中高濃度下會(huì)促進(jìn)紋枯病菌菌絲的生長(zhǎng)。這可能是因?yàn)楦邼舛?PQQ 成為了病菌的碳源從而促進(jìn)其菌絲生長(zhǎng)，這其中的作用機(jī)制值得進(jìn)一步探討，PQQ 可能是通過提高植物本身抗性從而減輕紋枯病的發(fā)生，而非抑制紋枯病菌菌絲的生長(zhǎng)。

　　3.2　不同誘導(dǎo)方式對(duì)紋枯病誘導(dǎo)效果的影響

　　本研究對(duì)比了噴施、浸種、浸根3種誘導(dǎo)方式，發(fā)現(xiàn) PQQ 最優(yōu)的誘導(dǎo)方式為葉面噴施，浸種次之，浸根處理效果不顯著。李鑫等 [28] 研究也表明，PQQ 噴施處理相較于灌根更有利于辣椒生長(zhǎng)，這可能與 PQQ 的作用機(jī)制有關(guān)。研究認(rèn)為，PQQ 一般通過影響相關(guān)基因的表達(dá)而增加抗氧化酶的總量，減少動(dòng)植物體內(nèi)活性氧、自由基的含量，從而促進(jìn)動(dòng)植物的生長(zhǎng)發(fā)育 [23]。水稻根部可能少量存在或不存在 PQQ 作用的受體，導(dǎo)致浸根處理效果不明顯，這可能也是 PQQ 不同誘導(dǎo)方式的防治效果存在差異的原因。劉衛(wèi)群等 [29] 研究表明， PQQ 能夠提高煙草種子萌發(fā)率，使脂肪酶活性和種子呼吸速率升高。楊雪鵬等 [30] 發(fā)現(xiàn) PQQ 具有促進(jìn)水芹種子萌發(fā)的生理效應(yīng)。本研究也發(fā)現(xiàn)浸種處理的水稻種子較對(duì)照發(fā)芽率更高且抗病性更好，浸種處理最高防效可達(dá) 43.0% 以上。噴施與浸種處理均有較好的防治效果，如同時(shí)對(duì)水稻進(jìn)行噴施與浸種處理，是否具有更好的防治效果，還需要進(jìn)一步試驗(yàn)。

　　本研究發(fā)現(xiàn)不同誘導(dǎo)時(shí)間處理間的防治效果存在差異，PQQ 誘導(dǎo)處理 24 h 的相對(duì)防效幾乎為 0，本試驗(yàn)證實(shí) PQQ 至少需要 24 h 才能夠激發(fā)水稻自身的防衛(wèi)機(jī)制，并在 72 h 達(dá)到高峰。這與白春微 [15] 的研究結(jié)果一致。李張 [19] 的研究結(jié)果表明，農(nóng)抗 211 誘導(dǎo)水稻紋枯病抗性作用最佳時(shí)期為噴施藥液后 48 至 96 h。這表明誘導(dǎo)因子誘導(dǎo)植物抗性不會(huì)在處理后立刻表達(dá)，需要 24 h 以上或更長(zhǎng)時(shí)間才能誘導(dǎo)植物表達(dá)抗病性。

　　3.3 PQQ 的應(yīng)用前景

　　目前水稻紋枯病的防治還是以井岡霉素等藥劑為主，這些化學(xué)藥劑雖被證實(shí)對(duì)人體健康無毒副作用，但對(duì)糧食和環(huán)境安全性存在潛在危害，無法做到綠色安全的防治紋枯病。PQQ 作為新型輔基，已經(jīng)應(yīng)用在神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)、心臟保護(hù)、抗癌治療、調(diào)節(jié)免疫功能等方面，對(duì)微生物、動(dòng)植物具有廣泛的營(yíng)養(yǎng)作用 [31-32]，市場(chǎng)上已將 PQQ 作為營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑售賣 [33]。將 PQQ 應(yīng)用于植物病害防治，對(duì)人體健康無毒副作用，同時(shí)可以保證糧食和環(huán)境的安全性，不存在潛在危害，真正做到綠色高效防治紋枯病，且 PQQ 兼具微量高效、方便快捷和易于取得的特點(diǎn)，在植物病害防治方面具有重大的應(yīng)用價(jià)值。Ho 等 [34] 研究也表明，能產(chǎn)生吡咯硝菌素和吡咯并喹啉醌的內(nèi)生菌可以作為生物防治劑用于枯萎鐮刀菌的生物防治和植物推廣。本研究首次將 PQQ 應(yīng)用于水稻紋枯病防治，得到了顯著的防治效果。在水稻3葉1心期噴施2.0 μmol/L 的 PQQ 誘導(dǎo) 72 h 能顯著提高水稻對(duì)紋枯病抗性，減輕發(fā)病程度，有效防治水稻紋枯病的發(fā)生。這不僅表明了 PQQ 在植物生長(zhǎng)和抗逆方面的巨大潛能，也為防治水稻紋枯病提供了新思路。本文只研究了 PQQ 對(duì)水稻苗期紋枯病的防治效果，而紋枯病多發(fā)于水稻分蘗末期和灌漿期，對(duì)于田間應(yīng)用的效果及作用條件還需進(jìn)一步開展研究。