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文档简介
1、植物抗逆诱导剂在绿色食品生产中的应用研究邹李文1付范军1朴春树2胡荣娟11沈阳农业大学2辽宁植保站植物抗逆性诱导剂是一种具有作用机制的植物保护产品,能诱导植物产生抗逆性,增强自身活力,全面提高植物对不良土壤和气候环境的适应性,维持植物的健康生长发育,避免病原体的感染。通过实验和示范,证明了植物抗逆性诱导剂碧湖(康凯)在绿色食品生产中具有广阔的前景。关键词:绿色食品作为植物胁迫诱导剂的应用研究长期以来,化学防治技术是应用最广泛的农作物病虫害防治技术,化学农药是应用最广泛的化学防治技术。化学农药因其击倒速度快、效果直观而被广泛应用于农作物病虫害的防治。随着单位面积化学农药使用量和使用频率的增加,农
2、业环境受到严重污染,农药残留超标、人畜中毒、农产品药害等问题日益突出,严重制约了农产品质量的提高,影响了农业生产的顺利进行和农业的可持续发展。近年来,随着全球经济的增长和社会的进步,人们越来越重视食品安全。美国、德国、英国、日本等发达国家先后开展了有机食品、生态食品和无公害食品的生产和开发,中国则提出了绿色食品的概念,并成立了“中国绿色食品发展中心”。绿色食品的生产和发展是在中国可持续发展的全球背景下建立的具有中国特色的“生态农业”模式,是一种化合物使用有限的可持续农业。然而,我们应该清醒地认识到,真正符合标准的食品仅限于个别地区和特定环境。特别是在中国,绿色食品的生产不能形成规模化生产,生产
3、加工过程中仍然存在化学农药污染的威胁,这是名不副实的。如何解决这个问题?这也是植物保护工作者一直在研究的一个课题。在众多研究内容中,“利用化学和生物手段(植物抗逆性诱导剂)提高作物多抗性(胁迫、病害、昆虫和药物)的研究”受到了广泛关注,其中最具代表性的是康凯碧湖植物抗逆性诱导剂,由德国联邦政府资助,由德国马克普兰生物技术公司研发。植物抗逆诱导剂的作用机制野生植物对逆境有很强的抵抗力,能在恶劣的条件下顽强地生存和生长。植物遇到细菌后可以合成植物抗毒素和各种抗菌蛋白。为了预防和抵抗昆虫叮咬,植物可以产生凝集素、蛋白酶抑制剂、淀粉酶抑制剂等;为了抵御非生物胁迫,植物具有活性氧清除系统,并能形成胁迫蛋
4、白,从而预防、减轻或修复胁迫对植物细胞的损伤。然而,人类对作物的长期育种和保护性栽培逐渐削弱或休眠了作物的许多抗逆机制,其抗病能力一直在下降。植物抗逆诱导剂是一种化学或生物制剂,能增强植物的生命力,全面提高植物对不良土壤和气候环境的适应性,维持植物的健康生长发育,避免病原体的感染。1.1植物抗性的主动诱导植物的抗逆性表现为形态适应性和生理抗性。这种生理抗性的形成包括从植物的一部分到植物的其他部分甚至整个植物的一系列信号传递。例如,在一只昆虫咬了一片叶子后,整个植物会产生抗虫物质。这种信息传输甚至可以发生在一个工厂和另一个工厂之间。例如,当一种植物被病原体感染后,它会产生一种叫做水杨酸甲酯的挥发
5、性信号物质,这种物质会被传递给其他植物,引起其他植物的抗逆反应。由于植物的抗逆性是客观存在的,并且依赖于某些化学物质的调节,如果人类能够合成和利用这些信号物质,他们就能主动诱导植物的抗逆性反应。植物有完整的抗性机制;这种机制可能是由化学因素引起的。某种化学诱导剂可以同时激活植物中的多种抗逆基因,从而对各种胁迫产生广泛的抗性。1.2诱导植物抗毒素的产生植物抗毒素是植物受到病原体侵袭时在体内合成的一种化合物,称为植物抗毒素,其抗性主要表现在抑制真菌孢子萌发和菌丝生长。据报道,植物抗毒素存在于22科植物中。根据Ebel6的统计,至少已经分离和纯化了150种植物抗毒素。从化学结构来看,它可分为六类:酚
6、类、黄酮类、异黄酮类、芪类、萜类和聚乙炔类。Hain等人7于1993年从葡萄中克隆了两个芪合酶基因,并将其整合到烟草染色体上,获得了对烟草有抗性的转基因植株,表现出对灰霉病的明显抗性。本研究证明,通过基因工程诱导外源植物化学物质在其他植物-病原系统中合成,从而提高植物抗病性是可行的。1.3诱导植物多重抗性逆境对植物的影响是一致的。因为各种逆境都会破坏植物的正常代谢功能,产生活性氧的积累,破坏膜结构,甚至引起代谢紊乱。应激蛋白具有一致性。胁迫蛋白是植物在胁迫下产生的特定蛋白。它们可以修复或消除受损的蛋白质,从而减少植物生理功能的损害并恢复其功能。植物的抗性,包括对生物、物理和化学胁迫的适应,是一
7、致的。也就是说,它们可以被同样的物质诱导,这叫做植物抗逆性的“交叉反应”。例如,如果在低温下培养植物,它们不仅会获得耐低温的特性,还会增强它们对疾病、盐分甚至干旱的抵抗力。1.4感应电阻的一致性这种功能可以抵御各种逆境。第三,压力信号是交叉的。一些与抗逆性有关的生长调节剂,如茉莉酸、水杨酸、脱落酸、乙烯等。在各种阻力的形成中发挥作用。分子生物学的深入研究也证明,在植物抗性基因表达的诱导过程中,各种抗性基因的启动具有相似的特征,可以被同一胁迫因子诱导和激活。例如,脱落酸可以诱导大多数应激蛋白基因的表达。这些事实表明,植物通过使用特定的胁迫信号物质获得广泛的抗性是可能的。1.5抗旱因子的诱导它能改
8、善植物内源激素的平衡(增加细胞分裂素的含量,影响叶片的气孔开度),从而影响植物的水分代谢,提高植物的耐旱性。抗旱性可以通过调节气孔、渗透调节和增加根系水势来提高。它可以通过提高植物的光合作用、水分利用效率、蒸腾系数、电导率等参数来提高植物的耐旱性。植物抗逆诱导剂在害虫防治中的作用2.1植物抗逆性诱导剂的创新(不同于常规预防)2.1.1前者作用于具有不同对象的受保护植物;而后者主要作用于害虫。2.1.2作用机制不同。前者主要诱导植物自我抗性,不仅减少病虫害,而且有助于植物自我系统抗逆性的有效发挥。由于极大地提高了植物的自我活力,对植物逆境后的恢复过程有着有效的促进作用;后者是杀死或抑制害虫,使害
9、虫和疾病容易抵抗。蛋白质的功能是保护和重组受损蛋白质,去除变性蛋白质,恢复细胞的正常结构和功能。2.1.3不同的施用效果前者不仅能抑制细菌和昆虫,还能抵抗非生物胁迫,促进生长,提高品质;而后者仅用于消毒和除虫。2.2植物抗逆诱导剂的局限性2.2.1诱导有一定的滞后期2.2.2与化学杀虫剂和杀菌剂相比,植物自身的抗病虫机制较为温和,因此在爆发性病虫害的情况下,单纯依靠抗逆诱导剂无法解决问题。此时,我们必须遵循标本兼治的原则,必须结合传统农药的应用和相应的栽培措施。3植物抗逆性诱导剂碧湖(康凯)碧湖(康凯)是从野生植物中提取的一种天然胁迫信号物质,即胁迫诱导剂,在我国现行农药分类中属于植物生长调节
10、剂。它含有赤霉素、生长素、吲哚乙酸、脱落酸和茉莉酸等8种天然植物激素,10种黄酮类催化平衡成分和近20种氨基酸化合物。本品属于生物可降解材料,无残留,无毒,用量少,减少了其他农药的使用。它可以提高产品的安全性,减少环境污染。它是德国科学家经过30多年的不断研究和反复实践,成功开发的代表生态农业的高科技产品。碧湖(康凯)能刺激植物自身的抗性机制,抵御逆境胁迫。碧湖(康凯)的抗性因子启动植物的抗性基因,产生高水平的-1,3葡聚糖酶、几丁质酶和过氧化物酶,并使根皮层细胞壁增厚,形成抵抗病原体入侵的机械屏障。促进植物合成更多的植物抗毒素;诱导植物几丁质酶活性的变化及其他提高植物抗病性的机制。碧湖(康凯
11、)于1997年11月在德国注册,并于1998年7月在德国和欧洲获得专利和生产许可证。它已在美国、阿根廷、澳大利亚、西班牙和匈牙利等20多个国家注册和广泛使用。中国于1999年2月注册。广泛用于蔬菜、果树、茶叶、花卉、烟草等农作物。3.1碧湖(康凯)在果树上的应用3 . 1 . 1 2003年4月至10月,沈阳农业大学、辽宁植保站和瓦房店市植保站在瓦房店市保泰镇保泰村进行了田间药效试验。红富士苹果为试验作物,0.136%碧湖(康凯)3克/666.7平方米、6克/666.7平方米和9克/666.7平方米(由马克普兰生物技术有限公司提供)为试验剂,赤霉素(920)为对照剂。在发芽期(4月24日)和开
12、花期(5月9日)施用两次。研究和确定康凯碧湖对坐果率、叶片厚度、抗逆性、含糖量、优质果率和产量的影响。试验结果表明,施用康凯碧湖后,花序座果率平均提高9%以上,花朵座果率平均提高9.8%以上。与对照相比,百叶窗叶片厚度和鲜重显著增加。叶片抗逆性增强,链格孢叶斑病叶率比对照平均降低3%以上,黄粉虫叶率比对照平均降低2%以上(一年少于3次);使用碧湖(康凯)后,平均高座果率比对照提高16%以上,平均优质果率比对照提高23%以上;平均含糖量比对照增加了8.5%。产率可提高10%以上。3 . 1 . 2 2000年4月至8月,山东省栖霞植保站试验示范证明,碧湖(康凯)苹果、梨坐果率提高10%以上;优质
13、果率提高36.58%以上;含糖量提高11-15%;它还可以改善水果的形状和颜色。施用碧湖(康凯)后,叶色明显变绿,老果树生产效率明显提高。3.2碧湖(康凯)在蔬菜中的应用3 . 2 . 1 2002年9月至2003年4月,沈阳农业大学、辽宁植保站和瓦房店市植保站在瓦房店市保泰镇保泰村进行了田间药效示范试验。温室里的黄瓜。结果表明,康凯碧湖能明显促进黄瓜的生长。开花前使用,瓜条明显平直,大小均匀,口感好,商品性高。此外,施用碧湖(康凯)后,病虫害减轻。3 . 2 . 2 1998年,北京市农林科学院植物保护与环境保护研究所和山东省农药检疫局分别试验表明,碧湖(康凯)能刺激温室黄瓜等蔬菜生长,增加
14、花数,提早开花结果,显著提高黄瓜产量,具有壮根、壮苗、抗逆、抗病的作用。根据全国各地的应用数据,碧湖(康凯)适用于果树、蔬菜、茶叶等作物,具有增产、提质、增强抗逆性的功能,一般增产15-40%,减少农药用量30%。3.3碧湖(康凯)应用技术3.3.1植物生长初期(果树发芽前、开花后、开花前、蔬菜慢苗座果后)叶面喷施,每次用量3-6g/666.7m2,浇水25-40kg,一般1-2次。施用农药时,要求均匀小心地喷洒在叶片的正面和背面。3.3.2浸泡种子(根和茎)和拌种一般每次用3.5g/666.7m2,最好将种子浸泡在水中。4碧湖(康凯)在绿色食品生产中的应用前景水果和蔬菜是目前中国的主导产业。为了提高效率,这是生产绿色食品的唯一途径。绿
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