纳米几丁质对小麦土传病原真菌抑菌作用及机理的初步研究

摘要

纳米技术与纳米材料在农业中的应用为病害防治和农业的可持续发展提供了新思路和新途径。纳米几丁质是由酸水解法将虾壳几丁质原粉制成的纳米晶体颗粒，具有较高的比表面积和结晶度以及聚阳离子的特性，具有较高生物学活性。然而，纳米几丁质作为一种综合性的生物纳米材料，在农业的应用技术研究还处在起步阶段。本研究拟以小麦为模式植物，探索了纳米几丁质的抗真菌活性及其抗小麦茎基腐病原菌的机理。主要研究结果如下:
　　1.纳米几丁质的表征:通过酸解法可以得到有效粒径为150nm左右晶体粒子，Zeta电位+50.4mV，浓度为0.2％-0.6％（w/v）的结构稳定。
　　2.纳米几丁质水悬浮液(Nanochitin whisker suspension，NCS)对病原真菌的离体活性:(1)0.03％，0.003％，0.001％，0.0003％w/v纳米几丁质水悬浮液对Fusarium pseudograminearum和F.graminearum的菌丝生长均有明显的抑制作用;(2)0.00005-0.006％w/v NCS对辣椒疫霉菌，辣椒炭疽菌和小麦立桔丝核菌的菌丝生长均有一定的抑制作用;(3)0.03％，0.003％，0.001％(w/v)浓度的纳米几丁质水悬浮液对F.pseudograminearum和F.graminearum的分生孢子产量有明显的抑制作用;(4)0.0003％w/v的NCS对Gaeumanmyces graminis var.tritici离体抑制率大约为22.10％，纳米几丁质与咯菌腈混合，对G.graminis var.tritici抗菌活性具有协同效应，可以在维持药效的基础上使药剂的使用量减半。
　　3.NCS以及与杀菌剂复配使用使小麦苗期变矮，但干重以及叶片中叶绿素含量增加:(1)纳米几丁质单独处理小麦种子，对小麦株高有抑制作用;(2)0.001％，0.009％，0.018％，(w/v)的NCS单独处理显著增加小麦干物质量;(3)0.001％，0.003％，0.009％(w/v)的NCS与戊唑醇(A2)混配处理的小麦，相比A2和对照综合来看，纳米几丁复配处理的小麦苗茎秆粗壮，叶片浓绿，更加健壮，显示出矮壮效应;(4)0.003％，0.009％(w/v)的NCS单独处理以及0.001％，0.003％，0.009％(w/v)的NCS与A2复配处理组的小麦，Chlorophyll a和Chlorophyll b以及总叶绿素含量均明显高于空白对照组，差异显著。
　　4.NCS与化学杀菌剂抗小麦茎基腐病的协同增效作用:不管是作为拌种剂还是喷雾处理，纳米几丁质与戊唑醇复配对防治小麦茎基腐病防治显示出较好的协同效应。
　　5.NCS对小麦叶片中防御酶活性的影响:在一定时间段内0.003％的NCS可提高小麦叶片中SOD酶活性，PPO活性以及PAL酶活性。
　　综上所述，纳米几丁质对一些病菌具有杀菌活性，纳米几丁质可以一定程度上减轻小麦茎基腐病的发病程度，减少了小麦种植中使用化学杀菌剂的使用量;纳米几丁质可以增加植株干重积累，提高叶片叶绿素含量，刺激叶片中防御酶含量增加，增强植物抗病性。这些初步分析的结果显示纳米几丁质的真菌活性并为研究NCS诱导抗性作用机理奠定基础。

目录

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致谢

本论文涉及的缩写词中英文对照表

摘要

1 文献综述

1．1 小麦真菌病害的发生与防治

1．1．1 小麦茎基腐病和小麦全蚀病的概述

1．1．2 小麦真菌病害的防治方法

1．2 纳米材料及其在农业上的应用

1．2．1 纳米材料，纳米技术与纳米药物的概述

1．2．2 纳米材料在农业上的应用

1．3 几丁质及其衍生物

1．3．1 几丁质概述

1．3．2 几丁质的衍生物-壳聚糖

1．3．3 几丁质及其衍生物的应用

1．4 纳米几丁质概述

1．4．2 纳米几丁质的性质

1．4．3 纳米几丁质的研究进展，纳米几丁质在农业领域的应用前景

1．5 诱导植物抗性研究进展

2 引言

3 材料与方法

3．1 纳米几丁质的制备与表征

3．1．1 材料与仪器

3．1．2 纳米几丁质的制备

3．1．3 纳米几丁质的表征

3．2 纳米几丁质对病原真菌室内抑菌活性测定

3．2．1 供试菌株，培养基，实验仪器

3．2．2 纳米几丁质对几种病原真菌菌丝生长抑制率的测定

3．2．4 对小麦全蚀病病菌离体活性纳米几丁质与化学杀菌剂协同效应

3．3 纳米几丁质对小麦生理指标的影响

3．3．1 供试材料，实验仪器

3．3．2 试验设计

3．3．3 纳米几丁质对小麦株高和干重影响的测定

3．3．4 纳米几丁质对小麦叶片叶绿素影响的测定

3．4．1 供试材料，实验仪器，实验条件

3．4．2 纳米几丁质作种衣剂-温室试验对防治小麦茎基腐病协同效应

3．4．3 纳米几丁质喷施-温室试验对防治小麦茎基腐病协同效应

3．5 纳米几丁质对小麦防御酶系活性影响

3．5．1 供试材料与实验仪器

3．5．2 纳米几丁质对小麦防御酶系活性的测定方法

4 结果与分析

4．1．2 纳米几丁质的粒度和Zeta电位

4．1．3 TEM检测

4．2 纳米几丁质对病原真菌室内抑菌活性测定

4．2．1 菌丝生长抑制率

4．2．2 纳米几丁质对F．pseudograminearum，F．graminearum分生孢子产量的抑制率

4．2．3 纳米几丁质与化学杀菌剂对小麦全蚀病病菌离体活性的协同效应

4．3 纳米几丁质对小麦生理指标影响

4．3．1 纳米几丁质对小麦株高和千重影响的测定

4．3．2 纳米几丁质对小麦叶绿素影响的测定

4．4 纳米几丁质与化学杀菌剂协同作用

4．4．2 纳米几丁质喷施-温室试验对防治小麦茎基腐病的防病效果

4．5 纳米几丁质对小麦几种防御酶系活性的影响

4．5．1 纳米几丁质对小麦叶片中POD活性的影响

4．5．2 纳米几丁质对小麦叶片中CAT活性的影响

4．5．3 纳米几丁质对小麦叶片中SOD活性的影响

4．5．4 纳米几丁质对小麦叶片中PPO活性的影响

4．5．5 纳米几丁质对小麦叶片中PAL活性的影响

5 结论与讨论

5．1 结论

5．2 讨论

参考文献