植物生长调节剂与杀菌剂互作防治棉花枯萎病及增效作用探究

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0576

中国农学通报 ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (18): 136-141.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0576

植物生长调节剂与杀菌剂互作防治棉花枯萎病及增效作用探究

郑德有¹^,²(), 左东云², 王巧莲², 吕丽敏², 程海亮², 顾爱星¹, 宋国立²()

¹ 新疆农业大学农学院/棉花教育部工程研究中心，乌鲁木齐 830000
² 中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室，河南安阳 455000

收稿日期:2022-07-11 修回日期:2022-09-07 出版日期:2023-06-25 发布日期:2023-06-25
通讯作者: 宋国立，男，1968年出生，河南西平人，研究员，博士生导师，博士，主要从事棉花遗传育种和棉花生物技术工作。通信地址：455000 河南安阳黄河大道38号中国农业科学院棉花研究所，E-mail：songguoli@caas.cn。
作者简介:
郑德有，男，1996年出生，山东平邑人，硕士研究生，研究方向：棉花病害防治。通信地址：455000 河南安阳黄河大道38号中国农业科学院棉花研究所，Tel：1825498509，E-mail：2970836442@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金创新研究群体项目“棉花种质创新和高产分子育种”(31621005); 中国农业科学院科技创新工程(CAAS-ASTIP-CCRI)

Interaction Between Plant Growth Regulator and Fungicide to Control Cotton Fusarium wilt and the Synergy Mechanism

ZHENG Deyou¹^,²(), ZUO Dongyun², WANG Qiaolian², LV Limin², CHENG Hailiang², GU Aixing¹, SONG Guoli²()

¹ Engineering Research Centre of Cotton, Ministry of Education/College of Agriculture, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830000
² State Key Laboratory of Cotton Biology/Institute of Cotton Research of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Anyang, Henan 455000

Received:2022-07-11 Revised:2022-09-07 Online:2023-06-25 Published:2023-06-25

摘要/Abstract

摘要：

本实验旨在筛选出能有效防治棉花枯萎病的植物生长调节剂与杀菌剂组合，并探究其增效机理，为植物生长调节剂与杀菌剂互作防治棉花枯萎病提供技术指导和理论依据。通过室内毒力测定挑选EC₅₀最小的2种杀菌剂；通过种子活力和分生孢子萌发实验确定植物生长调节剂的最适浓度；两者混用进行室内盆栽试验，测定两者互作的防治效果及增效作用；通过qRT-PCR测定茉莉酸(jasmonic acid，JA)和水杨酸(salicylic acid，SA)途径相关基因在棉花中的表达量。试验结果发现，5种杀菌剂中多菌灵和萎锈灵的EC₅₀最小，对枯萎病菌的毒力最强，EC₅₀分别为13.894 mg/L和29.566 mg/L；综合苄氨基嘌呤和萘乙酸2种植物生长调节剂对种子活力的影响和对枯萎病菌分生孢子萌发的影响，得到其最适防治浓度分别为5 mg/L和50 mg/L。杀菌剂与植物生长调节剂互作防治棉花枯萎病效果最好的为苄氨基嘌呤与多菌灵组合，防效可达80.95%，且具有显著增效作用；qRT-PCR结果显示，JA和SA途径相关基因在药剂处理的棉花中的相对表达显著增加。综上所述，植物生长调节剂与杀菌剂互作中苄氨基嘌呤与多菌灵组合可对棉花枯萎病进行有效防治，其可通过诱导棉花启动自身的JA和SA防御途径增强对棉花枯萎病的防治效果。

关键词: 棉花枯萎病, 植物生长调节剂, 杀菌剂, 互作, 机理

Abstract:

We designed this study to explore the combination of plant growth regulator and fungicide, which could benefit the cotton resistance to Fusarium wilt. Moreover, the synergy mechanism of the combination was investigated, to provide insights into enhancing cotton resistance to Fusarium wilt. Through indoor toxicity test, two fungicides with the minimum EC₅₀ were selected. The most suitable plant growth regulators were also identified by seed vigor testing and conidial germination statistic of Fusarium wilt. The combination of fungicide and plant growth regulator was applied during the plant growth in greenhouse to evaluate the synergy effect. To explore the mechanism underlying the combination of fungicide and plant growth regulator, we detected the expression levels of genes involving in jasmonic acid-related and salicylic acid-related pathways by qRT-PCR. The results of fungicide selection showed that carbendazim and carboxin had the minimum EC₅₀ and the strongest virulence to Fusarium wilt, the EC₅₀ was 13.894 mg/L and 29.566 mg/L, respectively. Plant growth regulator selection indicated that the optimal concentration 6-Benzylaminopurine and naphthylacetic acid was 5 mg/L and 50 mg/L, respectively. Finally, the most suitable combination was 6-Benzylaminopurine-carbendazim, which had the control effect of 80.95% and significant synergy effect. The results of qRT-PCR also showed that genes in jasmonic acid-related and salicylic acid-related pathways had significantly higher expression levels in the treated group than those in blank control group. In conclusion, the 6-Benzylaminopurine-carbendazim combination could enhance the cotton resistance to Fusarium wilt by activating transcription of genes in jasmonic acid-related and salicylic acid-related pathways.

Key words: cotton Fusarium wilt, plant growth regulator, fungicide, interaction, mechanism

郑德有, 左东云, 王巧莲, 吕丽敏, 程海亮, 顾爱星, 宋国立. 植物生长调节剂与杀菌剂互作防治棉花枯萎病及增效作用探究[J]. 中国农学通报, 2023, 39(18): 136-141.

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图/表 9

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杀菌剂	有效成分含量（质量浓度）/%	剂型	生产厂家
甲基立枯磷	95	原药	宁夏三丰化工有限公司
萎锈灵	98	原药	河南金鹏化工有限公司
甲基硫菌灵	97	原药	河北赛丰生物科技有限公司
苯菌灵	95	原药	河北冠龙农化有限公司
多菌灵	98	原药	河北冠龙农化有限公司
萘乙酸	95	原药	鹤壁全丰生物科技有限公司
苄氨基嘌呤	99	原药	郑州先利达化工有限公司

杀菌剂	有效成分含量（质量浓度）/%	剂型	生产厂家
甲基立枯磷	95	原药	宁夏三丰化工有限公司
萎锈灵	98	原药	河南金鹏化工有限公司
甲基硫菌灵	97	原药	河北赛丰生物科技有限公司
苯菌灵	95	原药	河北冠龙农化有限公司
多菌灵	98	原药	河北冠龙农化有限公司
萘乙酸	95	原药	鹤壁全丰生物科技有限公司
苄氨基嘌呤	99	原药	郑州先利达化工有限公司

基因	引物名称	引物序列(5′→3′)
GhJAZ	GhJAZ-F	GGTTCCTCTAACGCCAACGGAG
GhJAZ	GhJAZ-R	AAGATCTTCCGATGGGACGGGT
GhMYC2	GhMYC2-F	TGAACCACGTAGAAGCAGAGCG
GhMYC2	GhMYC2-R	ATACGTTAGGAACCACGGCACG
GhLOX1	GhLOX1-F	ATGTTCCTGGTCGAGGTCCCAT
GhLOX1	GhLOX1-R	GGGAGCCTTCCCAAATCGTTGT
GhAOS	GhAOS-F	AATCATCTGGTTCCATTCAAG
GhAOS	GhAOS-R	CTCCGTTGCTAATCTATTGTG
GhNPR1	GhNPR1-F	ACCACGACTGAGTTGCTTGACC
GhNPR1	GhNPR1-R	ATACACAACCTGTCCTTCGGCG
GhTGA	GhTGA-F	GCTGCTCGTAAAAGTCGGTTGC
GhTGA	GhTGA-R	ACCCTGTTGCGTTACTCGTTGA
GhUBQ7	GhUBQ7-F	GGAATCCACTCTACACCTT
GhUBQ7	GhUBQ7-R	GCTTGACCTTCTTCTTCTTG

基因	引物名称	引物序列(5′→3′)
GhJAZ	GhJAZ-F	GGTTCCTCTAACGCCAACGGAG
GhJAZ	GhJAZ-R	AAGATCTTCCGATGGGACGGGT
GhMYC2	GhMYC2-F	TGAACCACGTAGAAGCAGAGCG
GhMYC2	GhMYC2-R	ATACGTTAGGAACCACGGCACG
GhLOX1	GhLOX1-F	ATGTTCCTGGTCGAGGTCCCAT
GhLOX1	GhLOX1-R	GGGAGCCTTCCCAAATCGTTGT
GhAOS	GhAOS-F	AATCATCTGGTTCCATTCAAG
GhAOS	GhAOS-R	CTCCGTTGCTAATCTATTGTG
GhNPR1	GhNPR1-F	ACCACGACTGAGTTGCTTGACC
GhNPR1	GhNPR1-R	ATACACAACCTGTCCTTCGGCG
GhTGA	GhTGA-F	GCTGCTCGTAAAAGTCGGTTGC
GhTGA	GhTGA-R	ACCCTGTTGCGTTACTCGTTGA
GhUBQ7	GhUBQ7-F	GGAATCCACTCTACACCTT
GhUBQ7	GhUBQ7-R	GCTTGACCTTCTTCTTCTTG

杀菌剂	毒力回归方程	EC₅₀/(mg/L)	决定系数R²
多菌灵	y=-1.089+0.953x	13.894	0.938
萎锈灵	y=-2.621+1.782x	29.566	0.931
苯菌灵	y=-1.417+0.892x	38.748	0.913
甲基立枯磷	y=-1.023+0.627x	42.655	0.914
甲基硫菌灵	y=-6.925+3.745x	70.612	0.934

植物生长调节剂与杀菌剂互作防治棉花枯萎病及增效作用探究

Interaction Between Plant Growth Regulator and Fungicide to Control Cotton Fusarium wilt and the Synergy Mechanism

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质量浓度/(mg/L)	发芽率/%	发芽指数	活力指数	根长/cm	茎长/cm	鲜重/g
1	65.33±4.16 c	29.53±1.71 c	157.38±16.53 c	5.32±0.28 c	2.38±0.01 b	0.27±0.03 bc
2.5	80.00±10.00 b	38.84±1.46 b	244.74±28.63 b	6.29±0.56 b	2.52±0.42 b	0.30±0.05 b
5	96.67±5.77 a	47.87±4.10 a	342.22±19.22 a	7.16±0.21 a	3.28±0.26 a	0.32±0.00 a
10	86.67±15.28b	46.00±1.57 a	260.02±17.32 b	5.65±0.23 bc	2.78±0.28 b	0.31±0.02 ab
25	82.67±3.06 b	45.34±2.18 a	190.01±17.14 c	4.19±0.38 d	2.92±0.76 ab	0.29±0.03 b
CK	63.33±3.55 c	30.29±1.23 c	166.97±18.47 c	5.51±0.53 c	1.94±0.17 c	0.23±0.02 c

质量浓度/(mg/L)	发芽率/%	发芽指数	活力指数	根长/cm	茎长/cm	鲜重/g
1	72.22±5.09 bc	59.32±5.28 b	221.44±71.15 d	6.80±0.85 b	1.75±0.55 c	0.41±0.02 b
5	81.11±1.92 b	60.23±3.46 b	343.03±53.01 bc	7.35±0.36 ab	3.72±0.19 a	0.43±0.02 b
25	85.56±5.09 ab	66.01±6.34 ab	429.54±70.08 b	8.08±0.25 a	3.57±0.39 a	0.50±0.01 ab
50	93.33±5.77 a	72.60±4.49 a	587.21±51.18 a	6.50±0.80 b	4.05±0.60 a	0.46±0.03 a
100	78.89±8.39 b	61.23±6.34 b	449.58±42.84 b	5.67±0.58 bc	3.96±0.26 a	0.34±0.06 b
CK	65.33±1.55 c	32.93±3.77 c	217.16±35.54 d	4.90±0.44 cd	3.73±0.51 a	0.32±0.05 c

处理	质量浓度/(mg/L)	孢子萌发率/%	相对抑制率/%
苄氨基嘌呤	1	71.77±1.81	9.15±2.29
	5	57.81±1.40	26.83±1.77
	10	75.82±1.11	4.03±1.41
	25	81.71±1.22	-3.43±1.55
	50	68.70±2.09	13.03±2.64
CK	无菌水	79.00±2.96	-

处理	质量浓度/(mg/L)	孢子萌发率/%	相对抑制率/%
萘乙酸	1	81.33±0.50	4.09±0.59
	5	78.52±0.61	7.41±0.71
	10	74.55±1.22	12.09±1.44
	25	71.11±0.94	16.14±1.11
	50	63.05±5.85	25.65±6.90
CK	无菌水	84.80±5.57	-

药剂	质量浓度/(mg/L)	病情指数	防治效果/%	增效系数
萘乙酸	50	19.97±1.36 b	25.12±5.10 c	-
苄氨基嘌呤	5	19.10±0.79 b	28.38±2.98 c	-
萎锈灵	15	16.33±0.76 b	38.76±2.86 bc	-
多菌灵	10	16.17±0.76 b	39.38±2.86 bc	-
苄氨基嘌呤+萎锈灵	5+15	16.17±1.26 b	39.38±4.72 bc	-22.65
萘乙酸+多菌灵	50+10	15.93±0.51 b	40.26±1.92 bc	-21.19
萘乙酸+萎锈灵	50+15	9.50±2.00 c	55.10±4.68 b	1.42
苄氨基嘌呤+多菌灵	5+10	4.00±0.87 d	80.95±4.36 a	26.03
CK	无菌水	26.67±2.31 a	-	-

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