2.4納米ZnO-Ag復(fù)合材料對(duì)根腐病菌侵染下小麥幼苗生長(zhǎng)的影響
2.4.1對(duì)小麥幼苗根長(zhǎng)和株高的影響
由圖2A、圖2B可知，ZnO-Ag復(fù)合材料處理的小麥幼苗根長(zhǎng)和株高均顯著高于對(duì)照(P<0.05)。由圖2A可知，經(jīng)50μg·g-1ZnO-Ag處理的小麥幼苗根長(zhǎng)最長(zhǎng)，平均為9.88 cm，顯著高于其他處理；ZnO-Ag濃度為25、100、200μg·g-1處理的小麥幼苗根長(zhǎng)顯著高于12.5μg·g-1處理，前三個(gè)濃度處理間無(wú)顯著差異(P<0.05)。由圖2B可知，50μg·g-1ZnO-Ag處理的小麥幼苗株高最高，平均為20.13 cm，顯著高于12.5、25μg·g-1處理組，與100、200μg·g-1濃度處理組無(wú)顯著差異(P<0.05)。
圖柱上不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同。
圖2納米ZnO-Ag復(fù)合材料對(duì)小麥根長(zhǎng)和株高的影響
由圖3可知，隨著土壤中納米ZnO-Ag復(fù)合材料濃度的升高，小麥根長(zhǎng)/株高逐漸降低。12.5μg·g-1ZnO-Ag處理的小麥幼苗根長(zhǎng)/株高與對(duì)照間無(wú)顯著差異，其他濃度處理顯著低于對(duì)照組(P<0.05)。濃度為25、50、100、200μg·g-1ZnO-Ag處理的小麥幼苗的根長(zhǎng)/株高較對(duì)照組分別降低了18.9%、18.3%、21.6%和24.8%，各濃度處理間無(wú)顯著差異(P<0.05)。
圖3納米ZnO-Ag復(fù)合材料對(duì)小麥根長(zhǎng)/株高的影響
2.4.2對(duì)小麥幼苗鮮重和干重的影響
由圖4A、4C可知，隨著土壤中納米ZnO-Ag復(fù)合材料濃度的升高，小麥幼苗地下部鮮重、干重呈上升趨勢(shì)，且均顯著高于對(duì)照處理(P<0.05)。200μg·g-1ZnO-Ag處理的小麥幼苗地下部鮮重、干重均顯著高于其他濃度處理組，較對(duì)照組分別升高8.93和8.37倍；ZnO-Ag濃度為50和100μg·g-1處理間小麥幼苗地下部鮮重、干重均無(wú)顯著差異(P<0.05)。由圖4B、4D可知，不同濃度納米ZnO-Ag復(fù)合材料處理的小麥幼苗地上部鮮重、干重均顯著高于對(duì)照組，12.5、25、50、100、200μg·g-1ZnO-Ag處理的小麥幼苗地上部鮮重較對(duì)照組分別升高2.47、8.39、24.90、23.15和29.62倍，干重較對(duì)照組分別升高2.16、4.14、7.22、7.36和9.05倍。ZnO-Ag濃度為50和100μg·g-1處理間小麥幼苗地上部鮮重、干重均無(wú)顯著差異，其他濃度處理間差異顯著(P<0.05，圖4B、4D)。
圖4納米納米ZnO-Ag復(fù)合材料對(duì)小麥幼苗地下部和地上部鮮重、干重的影響
2.4.3對(duì)小麥幼苗根冠比的影響
由圖5可知，與對(duì)照相比，土壤中添加濃度為12.5μg·g-1ZnO-Ag復(fù)合材料處理的小麥幼苗根冠比顯著升高，而25、50、100、200μg·g-1ZnO-Ag處理組顯著降低(P<0.05)。12.5μg·g-1ZnO-Ag處理的小麥幼苗根冠比為1.35，較對(duì)照組升高28.6%，其他濃度為ZnO-Ag處理的小麥幼苗根冠比都低于1.0，且各濃度處理間無(wú)顯著差異(P<0.05)。
圖5納米ZnO-Ag復(fù)合材料對(duì)小麥根冠比的影響
2.5納米ZnO-Ag復(fù)合材料對(duì)根腐病菌侵染下小麥幼苗發(fā)病率的影響
由圖6可知，隨ZnO-Ag復(fù)合材料濃度的增加小麥幼苗發(fā)病率逐漸下降。12.5μg·g-1材料處理的小麥幼苗發(fā)病率與對(duì)照組相比無(wú)顯著差異(P<0.05)，而25、50、100、200μg·g-1ZnO-Ag處理組均顯著降低，較對(duì)照組分別降低了16.67%、40.00%、46.67%和48.33%。25μg·g-1ZnO-Ag處理的小麥幼苗發(fā)病率顯著高于50、100、200μg·g-1材料處理組，ZnO-Ag濃度為50、100、200μg·mL-1處理間無(wú)顯著差異(P<0.05)。
圖6納米ZnO-Ag復(fù)合材料對(duì)小麥幼苗發(fā)病率的影響
3討論
由于病原菌的變異和對(duì)化學(xué)藥劑的抗性，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上化學(xué)藥劑的施用濃度越來(lái)越高，導(dǎo)致植物病原菌對(duì)殺菌劑的抗性越來(lái)越強(qiáng)。長(zhǎng)期下去，這種連鎖效應(yīng)會(huì)越來(lái)越厲害，嚴(yán)重威脅農(nóng)作物的生產(chǎn)。近幾年國(guó)內(nèi)外研究者將納米技術(shù)應(yīng)用在植物病害防控上，為有效解決農(nóng)作物病害開(kāi)辟了新途徑。
本研究發(fā)現(xiàn)，納米ZnO-Ag復(fù)合材料能顯著抑制小麥根腐菌菌絲的生長(zhǎng)，抑制作用呈現(xiàn)劑量效應(yīng)。200μg·mL-1ZnO-Ag復(fù)合材料對(duì)根腐病菌菌絲生長(zhǎng)抑制率達(dá)91.17%，EC50為34.15μg·mL-1。Mishra等采用生物法合成的納米銀濃度為10μg·mL-1時(shí)，可抑制小麥根腐菌分生孢子的萌發(fā)；0.05 mg·mL-1的納米銀顯著抑制病菌菌絲生長(zhǎng)，濃度為0.1 mg·mL-1時(shí)完全抑制病菌菌絲生長(zhǎng)。李琴琴等制備的納米銀濃度為10μg·mL-1時(shí)，對(duì)小麥赤霉病菌菌絲生長(zhǎng)抑制率達(dá)90%。王虎軍等發(fā)現(xiàn)，0.8 mg·mL-1納米ZnO對(duì)甜瓜致病菌粉紅單端孢、鐮刀菌菌絲生長(zhǎng)抑制率分別為77.8%和74.3%，當(dāng)ZnO濃度為2.4 mg·mL-1時(shí)，對(duì)交鏈孢菌絲生長(zhǎng)抑制率為76.7%。Yehia和Ahmed研究發(fā)現(xiàn)，粒徑為70±15 nm的ZnO納米粒子濃度12 mg·L-1時(shí)，對(duì)尖孢鐮刀菌和擴(kuò)展青霉菌的菌絲生長(zhǎng)抑制率分別達(dá)到77%和100%。因此，在植物病害防治方面，ZnO納米粒子和銀納米粒子顯示出良好的抗菌性能，可為植物病害防控提供新方法。
種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)階段是植物感知外界環(huán)境變化的敏感階段，其生長(zhǎng)狀態(tài)直接影響植物后續(xù)的生長(zhǎng)和發(fā)育。根腐病的發(fā)生不僅能夠降低小麥種子發(fā)芽率、影響小麥幼苗生長(zhǎng)，而且嚴(yán)重影響小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)。本研究結(jié)果表明，在土壤接種小麥根腐病菌情況下，向土壤中加入ZnO-Ag復(fù)合材料，小麥種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率、小麥幼苗的根長(zhǎng)、株高、地上部鮮重和干重、地下部鮮重和干重與對(duì)照組相比均有不同程度升高，小麥幼苗發(fā)病率降低，這與小麥?zhǔn)芡羵鞑『η秩緯r(shí)采用生防菌處理對(duì)小麥幼苗影響一致。本研究結(jié)果說(shuō)明，納米ZnO-Ag復(fù)合材料能夠抑制土壤中小麥根腐病菌生長(zhǎng)，促進(jìn)小麥種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)，降低小麥幼苗發(fā)病率。
根系是植物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要組織，土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的可利用度取決于植物所處的環(huán)境。植物的根長(zhǎng)和株高可以反應(yīng)植物生長(zhǎng)情況及適應(yīng)外界環(huán)境能力，其比值是植物同化資源分配的一種表現(xiàn)。在逆境環(huán)境下(如干旱脅迫)，植物為維持生存根系生長(zhǎng)加快，根生物量和長(zhǎng)度大，根冠比高。本研究結(jié)果表明，土壤接種根腐病菌情況下，隨著納米ZnO-Ag復(fù)合材料濃度的增加，小麥幼苗根長(zhǎng)/株高逐漸降低。這可能是在根腐病菌侵染下，對(duì)照組小麥通過(guò)增加根的生長(zhǎng)量抵御病菌傷害，而處理組中ZnO-Ag抑制了病菌生長(zhǎng)，病菌對(duì)根生長(zhǎng)抑制作用減弱，因而根長(zhǎng)/株高降低。小麥幼苗根冠比隨著土壤中ZnO-Ag處理濃度的升高呈先升高后降低趨勢(shì)，這可能是病菌侵染下，小麥幼苗地上部和地下部生長(zhǎng)都受到抑制；12.5μg·g-1ZnO-Ag處理根冠比最高，說(shuō)明此環(huán)境嚴(yán)重抑制小麥地上部分的生長(zhǎng)，這可能是低濃度ZnO-Ag對(duì)病菌抑制作用較差，植物通過(guò)增加根的干生物量來(lái)抵御病害，高于此濃度，ZnO-Ag對(duì)病菌抑制作用增強(qiáng)，病菌對(duì)植物根生長(zhǎng)影響減小，由此生物量?jī)A向于向地上分配，以利于植株獲取地上資源，保證植物適應(yīng)逆境環(huán)境。這與他人研究植物在逆境中生長(zhǎng)，外源調(diào)節(jié)對(duì)植物生長(zhǎng)的影響結(jié)果一致。
近年來(lái)，由于小麥栽培模式單一化、田間管理不善、缺乏抗病品種和播種者防病意識(shí)差等原因?qū)е滦←湼『υ絹?lái)越嚴(yán)重，傳統(tǒng)的方法已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能有效防治植物病害，納米抗菌技術(shù)的發(fā)展為植物病害防控注入了新活力，在植物病害防控方面發(fā)揮了積極作用。本研究中制備的納米ZnO-Ag復(fù)合材料能有效抑制小麥根腐病菌生長(zhǎng)，在小麥?zhǔn)艿讲【秩緯r(shí)，能夠通過(guò)抑制病菌菌絲生長(zhǎng)，促進(jìn)小麥種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)，降低小麥幼苗發(fā)病率，由此證明該復(fù)合材料可用于小麥根腐病害防治。納米銀粒子一般通過(guò)釋放銀離子破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，或者直接接觸菌體使菌體內(nèi)產(chǎn)生大量活性氧自由基(reactive oxygen species，ROS)等機(jī)制殺菌或抑制菌體生長(zhǎng)，但是該復(fù)合材料如何抑制小麥根腐病菌菌絲的生長(zhǎng)尚不清楚。另外納米銀粒子在自然界中釋放對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，以及是否會(huì)造成生態(tài)環(huán)境污染還需進(jìn)一步研究。
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