提高玉米对南方根结线虫抗性的方法及所用的植物源抗性诱导剂

1.本发明涉及生物农药应用领域，特别涉及顺-3-己烯醛、顺-3-己烯-1-醇及其混合物在防治南方根结线虫方面的应用。


背景技术：

2.根结线虫(meloidogyne)是一种杂食性植物病原线虫，可侵染大多数粮食和经济作物，侵染后可导致作物减产20％-30％，甚至绝产，被列为全球十大植物寄生线虫之首。根结线虫主要通过吸取植物根部营养，导致植物根部形成不均等的球状根瘤，使植物地上部分吸收营养困难，从而造成植株萎蔫、发育迟缓甚至整株死亡的情况，病害严重时还可诱发青枯病、黑胫病和根黑腐病等其他土传病害。
3.南方根结线虫(meloidogyne incognita)作为我国分布最广泛的根结线虫之一，每年对我国农副产品造成大量减产等严重经济损失。为了有效控制南方根结线虫的危害，国内外在化学防治、物理防治和生物防治等方面已展开了相关研究。目前对于南方根结线虫的防治仍以化学手段为主，但由于化学试剂高污染、高残留、高毒性等的副作用，化学杀线虫剂也逐渐被淘汰或限制使用。随着公众环保意识的增强以及绿色环保农业的发展需要，运用绿色、安全、高效的生物防治手段就愈发重要，其中植物源抗性诱导剂可成为防治南方根结线虫的一个重要研究方向。
4.玉米作为我国种植范围最广、面积最大、总产量最高的农作物。近年来，由于单一种植以及集约化生产导致南方根结线虫病害在玉米中加速蔓延，极大制约了玉米产业的健康和可持续繁种发展。
5.顺-3-己烯醛(顺式-3-己烯醛)，无色液体。沸点20℃(2666pa)。呈强烈青香、草香和苹果似香气。微溶于水，溶于乙醇和油类。gb 2760-96规定为允许使用的食品用香料。主要用于花香和草香型香精。此外，顺-3-己烯醛还可作为预警信号物质，激发植物的免疫和抗性，增强植物的抗病和抗虫能力。
6.顺-3-己烯-1-醇(顺式-3-己烯醇)，无色油状液体，有强烈新鲜的青叶香气。gb 2760—96规定为允许使用的食用香料，广泛应用于日化香精和食用香精的配方，也常用于烘烤食品、肉制品、冰冻乳制品。与此同时，顺-3-己烯-1-醇还被广泛用作抗氧化剂、着色剂、芳香剂和调味剂等。cn113383773a告知了一种草地贪夜蛾高效引诱剂，所述草地贪夜蛾引诱剂组分为左旋-α蒎烯和顺-3-己烯-1-醇，二者的质量比为0.5～1∶1.3～4。


技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题是提供一种提高玉米对南方根结线虫抗性的方法及所用的植物源抗性诱导剂，本发明采用环境生态友好型植物源抗性诱导剂，且对南方根结线虫具有积极防治效果。
8.为解决上述技术问题，本发明提供一种提高玉米对南方根结线虫抗性的植物源抗
性诱导剂，所述植物源抗性诱导剂为以下任一：顺-3-己烯醛、顺-3-己烯-1-醇、顺-3-己烯醛与顺-3-己烯-1-醇组成的混合物。
9.作为本发明的植物源抗性诱导剂的改进：混合物中，顺-3-己烯醛：顺-3-己烯-1-醇的体积用量比为1:1。
10.本发明还同时提供了利用上述植物源抗性诱导剂进行的提高玉米对南方根结线虫抗性的方法：在玉米生长期间对玉米叶片喷施植物源抗性诱导剂。
11.作为本发明的提高玉米对南方根结线虫抗性的方法的改进：抗性作用包括抑制南方根结线虫的入侵、减少玉米根部卵囊的形成以及增强玉米根系对线虫的排斥作用。
12.作为本发明的提高玉米对南方根结线虫抗性的方法的进一步改进：在玉米种植14天后，对玉米叶片进行喷施处理，连续喷施两天，用量为每株玉米叶片喷施1
±
0.1毫升植物源抗性诱导剂。
13.化合物顺-3-己烯醛、顺-3-己烯-1-醇均源于植物受到生物和非生物胁迫时所释放出的挥发性有机物，其化学结构式分别为式1和式2；
[0014][0015]
化合物顺-3-己烯醛、顺-3-己烯-1-醇及其混合物喷施处理玉米后对南方根结线虫生理活性的影响，包括南方根结线虫入侵数、玉米根结数以及南方根结线虫对玉米的取食偏好性。
[0016]
当植物受到生物和非生物胁迫时，会向环境中释放顺-3-己烯醛、顺-3-己烯-1-醇等挥发性有机化合物。顺-3-己烯醛和顺-3-己烯-1-醇可以诱导植物产生防御反应以增强植物对食草动物和病原体的抗性，甚至还可以直接对细菌和真菌产生毒性作用。但至今为止，还尚无顺-3-己烯醛和顺-3-己烯-1-醇调控植物对南方根结线虫抗性的相关报道。
[0017]
本发明克服现有技术存在的缺点和不足，提供了顺-3-己烯醛、顺-3-己烯-1-醇及其混合物在防治南方根结线虫方面的应用。
[0018]
本发明具有以下优点和积极效果：
[0019]
(1)本发明选用的化合物均来源于自然界，易于获得且经济实惠，也不存在药剂残留问题，对环境安全友好；
[0020]
(2)顺-3-己烯醛、顺-3-己烯-1-醇及其混合物喷施处理玉米叶片后，均对南方根结线虫具有抗性作用，主要包括抑制南方根结线虫的入侵、减少玉米根部卵囊的形成以及增强玉米根系对线虫的排斥作用；
[0021]
(3)从经济、环保、省时、省力等方面综合来看，顺-3-己烯醛和顺-3-己烯-1-醇可作为最高效的环境生态友好型植物源抗性诱导剂在田间推广应用。
[0022]
综上，植物源化合物顺-3-己烯醛和顺-3-己烯-1-醇具有经济、成本低廉、环境友好等优点，科学合理开发并利用这两种化合物，在未来南方根结线虫病害防治方面具有广阔的应用前景。
附图说明
[0023]
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
[0024]
图1为顺-3-己烯醛喷施处理后对南方根结线虫入侵数、根结数和取食偏好性的影响；
[0025]
图2为顺-3-己烯-1-醇喷施处理后对南方根结线虫入侵数、根结数和取食偏好性的影响；
[0026]
图3为2种混合物喷施处理后对南方根结线虫入侵数、根结数和取食偏好性的影响；
[0027]
图4为南方根结线虫对玉米根系取食嗜好性示意图。
具体实施方式
[0028]
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
[0029]
顺-3-己烯醛(纯度为97％)、顺-3-己烯-1-醇(纯度为97％)，均为常规市购获得。
[0030]
实施例1：顺-3-己烯醛提高玉米对南方根结线虫的抗性
[0031]
(1)南方根结线虫的培养和收集
[0032]
采用盆栽空心菜进行培养，将空心菜种植在含70％沙子和30％基质的混合沙壤土中，空心菜生长15天后，在距离空心菜根部1-2cm处接种线虫悬浮液，定期进行水肥管理，30天后将根系挖出，挑取卵囊，进行孵化。
[0033]
将挑取的卵囊放入肥皂盒内，加入少量无菌水，在25-28℃避光条件下孵化72小时。72小时后，收集肥皂盒底部线虫溶液，浓度约为500头/毫升，用于线虫接种实验。
[0034]
(2)玉米植株的种植
[0035]
将玉米种子种植在含70％沙子和30％基质的盆栽中(每盆重250克)，随后在温度为28℃，湿度为60％，二氧化碳浓度为500ppm的人工气候培养室进行培养，期间根据盆栽干湿程度进行常规的水肥管理。
[0036]
(3)顺-3-己烯醛的施用
[0037]
玉米种植14天后(此时已形成第四片叶～第五片叶)，将顺-3-己烯醛(纯度为97％)倒入喷瓶中，随后均匀的喷洒在玉米叶片表面。处理组每株玉米喷洒1毫升顺-3-己烯醛，连续喷施两天，对照组每株玉米喷洒相同体积的蒸馏水。
[0038]
(4)南方根结线虫的接种
[0039]
喷洒顺-3-己烯醛/蒸馏水2小时后，在距离玉米根部1-2cm处接种线虫悬浮液：将收集到的浓度约为500头/毫升的j2幼龄线虫分四次接种到玉米根部，每次接种500微升，即每株接种约1000头j2幼龄线虫。
[0040]
(5)南方根结线虫入侵玉米根系的测定
[0041]
接种线虫3天后，冲洗、收集玉米根部；将玉米根系放在-20℃的冰箱中冷冻至少24小时，待根解冻后将根样品剪碎放入搅拌器中，根据生物量和搅拌器的体积添加一定量的自来水(一般每2克的玉米根系添加20毫升的自来水)；将搅拌过后的根混合物倒入上100目下500目嵌套网筛中，将500目网筛上的残留物洗入50毫升离心管中，随后在显微镜下观察、计数入侵的线虫数目。每组实验设置15个重复。
[0042]
(6)南方根结线虫侵染玉米根结形成情况
[0043]
接种线虫10天后，冲洗、收集玉米根部，对玉米根部进行根结计数。每组实验设置15个重复。
[0044]
说明：上述实验的目的在于检测喷施植物源抗性诱导剂后，是否对根结线虫的入侵起到直接抑制作用。
[0045]
(7)南方根结线虫对玉米根系的取食偏好
[0046]
喷洒顺-3-己烯醛/蒸馏水2小时后，如图4所示，将处理盆栽与对照盆栽平行放置并用14厘米的黑色避光塑料管(内部装满沙子)将两组盆栽连接起来；在黑色避光塑料管正中央接种2000头j2幼龄线虫；10小时后分别收集处理组与对照组盆栽中的沙子，随后将沙子倒入带有滤膜的漏斗中，观察漏斗下端线虫的数目。每组实验设置15个重复。
[0047]
本实验目的在于研究线虫对喷施植物源抗性诱导剂处理后玉米根系的选择性。
[0048]
实施例2：顺-3-己烯-1-醇提高玉米对南方根结线虫的抗性
[0049]
与实施例1相比，其区别在于，将“顺-3-己烯醛”改成“顺-3-己烯-1-醇”，用量保持不变仍然为1毫升。其余等同于实施例1。
[0050]
实施例3：顺-3-己烯醛和顺-3-己烯-1-醇混合物提高玉米对南方根结线虫的抗性
[0051]
与实施例1相比，其区别在于，将“顺-3-己烯醛”改成“顺-3-己烯醛和顺-3-己烯-1-醇的混合溶液”，用量保持不变仍然为1毫升。所述混合溶液中：顺-3-己烯醛：顺-3-己烯-1-醇的体积用量比为1:1。其余等同于实施例1。
[0052]
实验结果
[0053]
测定玉米根部的线虫指标——入侵数、根结数以及南方根结线虫对处理前后玉米根系的取食偏好性。
[0054]
实施例1的结果如图1所示：
[0055]
顺-3-己烯醛喷施处理后，玉米根系在一定程度上抑制了南方根结线虫的入侵和繁殖，入侵抑制率为51.85％，繁殖抑制率为24.96％。通过南方根结线虫的取食偏好性可看出，南方根结线虫更趋向未处理组，与处理组相比取食偏好性降低了25.72％。
[0056]
入侵抑制率＝(南方根结线虫的入侵数目
对照组-南方根结线虫的入侵数目
处理组
)/南方根结线虫的入侵数目
对照组
*100％；
[0057]
繁殖抑制率＝(根结计数
对照组-根结计数
处理组
)/根结计数
对照组
*100％；
[0058]
实施例2的结果如图2所示：
[0059]
顺-3-己烯-1-醇喷施处理后，南方根结线虫对玉米根系的入侵率降低了36.41％，玉米根结数也相应地下降了16.33％。与此同时，线虫取食偏好性实验结果表明，顺-3-己烯-1-醇喷施处理后有效的减少了对线虫的吸引，取食偏好性降低了53.41％。
[0060]
实施例3的结果如图3所示：
[0061]
2种混合物喷施处理玉米植株后能有效的抑制南方根结线虫的侵染和繁殖，其中线虫入侵数降低了64.65％，玉米根结数下降了29.23％。相应地，喷施处理后，南方根结线虫对玉米根系的取食偏好性降低了35.45％。
[0062]
根据以上结果，2类化合物顺-3-己烯醛、顺-3-己烯-1-醇及其混合物处理后对线虫的生理活性指标的结果如表1所示。由表1可看出，2类化合物顺-3-己烯醛、顺-3-己烯-1-醇及其混合物喷施处理后对南方根结线虫的生理活性具有显著的抑制作用，主要包括抑制
南方根结线虫的入侵、减少玉米根部卵囊的形成以及增强玉米根系对线虫的排斥作用。顺-3-己烯醛和顺-3-己烯-1-醇对南方根结线虫的抑制效果与其混合物对南方根结线虫的抑制效果相差不大，并没有达到双倍的效果。因此，从经济、环保、省时、省力等方面综合来看，顺-3-己烯醛和顺-3-己烯-1-醇可作为最高效的环境生态友好型的植物源绿色抗性诱导剂在田间推广应用。
[0063]
表1顺-3-己烯醛、顺-3-己烯-1-醇及其混合物处理后对线虫的生理活性指标结果
[0064] 入侵数抑制率根结数抑制率取食偏好性顺-3-己烯醛/对照51.85％24.96％25.72％顺-3-己烯-1-醇/对照36.41％16.33％53.41％混合物/对照64.65％29.23％35.45％
[0065]
发明人在发明过程中还对吲哚等其他植物源挥发物进行了检测，所得结果发现其入侵数抑制率仅为约14％，繁殖数抑制率仅为约5.6％；即，不能有效的实现抑制南方根结线虫的入侵。
[0066]
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。