王 栓,陳金鵬,付劉元,姜 佳,車志平,田月娥,劉圣明,陳根強
(河南科技大學園藝與植物保護學院植物保護系,河南洛陽471023)
由禾谷鐮孢菌引起的小麥赤霉病是小麥生產(chǎn)中的流行性重要病害之一[1-3],發(fā)生條件為小麥抽穗揚花期遭遇持續(xù)性的高溫高濕天氣。另外,由于灌溉和秸稈還田等耕作方式變化的影響,黃淮冬小麥種植區(qū)小麥赤霉病發(fā)生頻率較往年有顯著的提高,尤其是豫南和豫東地區(qū)。由于病害流行和危害程度不同,該病可造成5%~50%的減產(chǎn),嚴重時甚至絕收。小麥赤霉病不僅會造成小麥減產(chǎn),而且影響小麥的品質(zhì)。由禾谷鐮孢菌侵染產(chǎn)生的脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(DON)等毒素可導致人和家畜不同程度中毒,威脅糧食安全[4-5]。由于缺乏抗病品種,小麥赤霉病的防控主要采用化學防治,但是由于赤霉病流行和用藥次數(shù)的增多,田間抗藥性菌株被頻繁報道。自1922年前人研究發(fā)現(xiàn)第一例禾谷鐮孢菌對多菌靈的抗藥性菌株以來,江蘇、安徽、浙江、河南等地區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)禾谷鐮孢菌對多菌靈等防控藥劑的抗藥性菌株,且群體數(shù)量迅速增長,田間防效下降,甚至喪失[6-10]。
對于抗藥性問題的治理,在生產(chǎn)上對作用機制與結(jié)構類型不同的殺菌劑進行復配是一種常見且非常有效的手段,這既能提高防效,降低農(nóng)藥使用量,又可以延緩病原菌抗藥性的發(fā)生發(fā)展。因此筆者通過對2-氰基丙烯酸酯類殺菌劑氰烯菌酯、苯基吡咯類殺菌劑咯菌腈、甾醇脫甲基化抑制劑(DMI)類殺菌劑丙硫菌唑、琥珀酸脫氫酶抑制劑(SDHI)類殺菌劑氟唑菌酰羥胺4種不同作用機制和結(jié)構類型的殺菌劑進行聯(lián)合毒力測定,篩選出對禾谷鐮孢菌具有較高抑菌活性的藥劑組合,明確最佳配比,延長藥劑使用壽命,從而為小麥赤霉病的抗藥性治理和防治提供理論依據(jù)。
供試菌株為本實驗室2019年在河南省采集、分離后保存的禾谷鐮孢菌。
氰烯菌酯原藥(有效濃度93.4%),江蘇省農(nóng)藥研究所股份有限公司;咯菌腈原藥(有效濃度98%),江蘇耕耘化學有限公司;丙硫菌唑原藥(有效濃度95%)山東海利爾化工有限公司;氟唑菌酰羥胺原藥(有效濃度98%),瑞士先正達作物保護有限公司。將氰烯菌酯預溶于甲醇,咯菌腈、丙硫菌唑和氟唑菌酰羥胺預溶于丙酮,分別配置成104μg/mL的母液,待用。
PSA培養(yǎng)基:馬鈴薯200 g,蔗糖20 g,瓊脂15~20 g,加蒸餾水至1 000 mL。
在室內(nèi)通過菌絲生長速率法測定氰烯菌酯、咯菌腈、丙硫菌唑和氟唑菌酰羥胺對禾谷鐮孢菌的離體毒力[11-14]。將氰烯菌酯、咯菌腈、丙硫菌唑和氟唑菌酰羥胺母液稀釋成所需要的濃度,加入到預熱的滅菌PSA培養(yǎng)基中,制成不同濃度的(表1)含藥平板,以不加藥劑的空白PSA平板為對照。用直徑為5 mm的打孔器,選取在25℃黑暗條件下培養(yǎng)72 h的禾谷鐮孢菌菌落邊緣打孔制備菌餅,然后用接種針挑取菌餅,分別接種于含氰烯菌酯、咯菌腈、丙硫菌唑和氟唑菌酰羥胺系列濃度的PSA平板上。將各平板放于生化培養(yǎng)箱內(nèi),25℃黑暗條件下培養(yǎng)72 h,測量并記錄菌落直徑。各處理重復3次,試驗重復3次。根據(jù)禾谷鐮孢菌在不同濃度藥劑平板上的線性生長速率,計算出各濃度藥劑對病原菌的生長抑制率,數(shù)據(jù)用DPS統(tǒng)計軟件進行處理,求出各藥劑的EC50值。
采用菌絲生長速率法測定復配劑對禾谷鐮孢菌的離體毒力。將氰烯菌酯、咯菌腈、丙硫菌唑和氟唑菌酰羥胺4種藥劑按照表2所示的濃度梯度進行兩元復配后,分別加入到滅菌熱熔冷卻至50℃左右的PSA培養(yǎng)基中,制成所需濃度(表2)的PSA含藥平板,以不加藥劑的空白PSA平板為對照。
表2 復配劑不同比例濃度設計
根據(jù)上述測定和計算方法,按式(1)求出各復配藥劑的EC50值。按式(2)求出SR值。當SR值大于等于1.5時為增效作用;在0.5和1.5之間為相加作用;小于0.5為拮抗作用[15]。
注:A、B為復配藥劑;a、b為藥劑在配方中所占的比例;EC50(Exp)為理論抑制中濃度,EC50(Obs)為實際測量抑制中濃度。
采用菌絲生長速率法測定了氰烯菌酯、咯菌腈、丙硫菌唑和氟唑菌酰羥胺4種藥劑對禾谷鐮孢菌的室內(nèi)離體毒力。結(jié)果顯示,4種殺菌劑對禾谷鐮孢菌的有效抑制中(EC50)濃度分別為:0.210 7、0.025 3、1.747 0和0.126 7 μg/mL(表3),表明4種藥劑對禾谷鐮孢菌均具有較好的抑制效果,其中咯菌腈對禾谷鐮孢菌菌絲生長的抑制效果最好,毒力最高。
表3 4種藥劑單劑對禾谷鐮孢菌的毒力影響
將氰烯菌酯、咯菌腈、丙硫菌唑和氟唑菌酰羥胺4種藥劑采用兩元復配的方式按一定的比例進行兩兩復配,測定各復配劑對禾谷鐮孢菌的毒力。結(jié)果顯示,不同組合、不同配比的復配劑對禾谷鐮孢菌的毒力不同(表4)。復配劑氟唑菌酰羥胺和咯菌腈(1∶1、5∶1,V/V),氰烯菌酯和咯菌腈(3∶1,V/V)具有增效作用,SR值在1.59~1.68,其中以后者增效作用最好,其SR值為1.68。其他不同比例的不同組合復配劑均為相加作用,其SR值在0.50~1.42。
目前關于禾谷鐮孢菌抗藥性的治理,主要采用的策略是將不同作用機制的殺菌劑進行輪換或復配使用。氰烯菌酯屬于2-氰基丙烯酸酯類殺菌劑,主要作用于禾谷鐮孢菌的肌球蛋白-5,干擾其活性,影響肌動蛋白組裝,從而導致菌體的死亡或生長缺陷[16]??┚鎸儆诒交量╊悮⒕鷦?,是滲透信號傳導的分裂蛋白活化激酶、組氨酸激酶抑制劑,通過抑制葡萄糖磷酰化有關的轉(zhuǎn)移,抑制病原菌菌絲體的生長[17-18]。丙硫菌唑?qū)儆贒MI類殺菌劑,其作用機制是抑制真菌中甾醇前體——羊毛甾醇或2,4-亞甲基二氫羊毛甾14位的脫甲基化作用,影響麥角甾醇的生物合成,抑制病原菌菌絲的生長[19]。氟唑菌酰羥胺屬于SDI類殺菌劑,主要通過抑制病原菌琥珀酸脫氫酶活性,影響呼吸鏈電子傳導系統(tǒng),阻礙其能量代謝,從而抑制病原菌的生長[20]。
筆者通過生長速率法測定了氰烯菌酯、咯菌腈、丙硫菌唑和氟唑菌酰羥胺4種不同類型的單劑及其兩元混配對禾谷鐮孢菌的毒力,明確了4種單劑及其兩元混配抑制禾谷鐮孢菌的最佳配比。單劑研究結(jié)果顯示,4種藥劑對禾谷鐮孢菌的有效抑制中濃度由高到低分別為丙硫菌唑1.747 0 μg/mL、氰烯菌酯0.210 7 μg/mL、氟唑菌酰羥胺0.126 7 μg/mL、咯菌腈0.025 3 μg/mL,表明4種藥劑對禾谷鐮孢菌菌絲生長具有較好的抑制效果;復配劑的研究結(jié)果顯示,按1∶1、1∶3、1∶5、3∶1、5∶1的體積比例進行復配時,復配劑氟唑菌酰羥胺和咯菌腈(1∶1、5∶1,V/V),氰烯菌酯和咯菌腈(3∶1,V/V)具有增效作用,SR值在1.59~1.68,其中以氰烯菌酯和咯菌腈(3∶1,V/V)時增效作用最好,其SR值為1.68。其他不同比例的不同組合復配劑均表現(xiàn)為相加作用,其SR值在0.5~1.42,說明各組合復配劑之間作用機理互不影響。
綜上所述,實驗結(jié)果表明,氰烯菌酯、咯菌腈、丙硫菌唑和氟唑菌酰羥胺4種不同作用機制的殺菌劑及其兩兩復配對禾谷鐮孢菌均表現(xiàn)為增效或者相加作用,且對禾谷鐮孢菌均具有較高的毒力,所以在生產(chǎn)中推薦使用這4種不同作用機制的殺菌劑進行交替或者復配使用,降低或阻止禾谷鐮孢菌抗藥性的發(fā)生發(fā)展,對有效防治小麥赤霉病具有重要的指導意義。