硼肥在防治豌豆白粉病中的应用
技术领域
本发明属于植物药用产品领域，具体地，涉及硼肥在防治豌豆白粉病中的应用。
背景技术
白粉病是在许多重要农作物上发生普遍、危害严重，较难防治的一种世界性病害。白粉病病原菌的侵染规律如下：病原菌分生孢子萌发产生附着孢，附着孢穿透作物角质层和表皮细胞壁进入到表皮细胞，在表皮内细胞首先形成一个吸器，从植物细胞吸收养分，由分生孢子上长出的菌丝在细胞间蔓延，菌丝表面形成气生孢子梗产生分生孢子开始一个新的侵染周期。白粉病的病原菌种类很多，1753年，Linnaeus等首次在其发表的专著《植物种志》(Species Plantarum)一书中阐述了白粉病(powdery mildew)的分类地位，并首次将白粉病病原菌命名为Mucor erysiphe L..1900年，Salmon基于形态学进行分类，将导致白粉病的病原菌分为6个属、49个种和11个亚种。一般来说，不同植物上的白粉病病菌也不相同。大多数白粉病病菌只能侵染一种和几种寄主植物，只有少数白粉病病菌能够侵染多种寄主植物。
豌豆(Pisum sativum L.)是世界上第三大豆类作物,在全世界有近90个国家种植,是人类和动物的主要蛋白质来源之一。豌豆在中国已有2000多年的栽培历史,作为蔬菜、粮食和饲料等原料广泛栽培于全国各地。据联合国粮农组织(FAO)统计，2013年我国豌豆干籽粒产量138万吨,居世界第2位,仅次于加拿大；此外,我国是世界上最大的菜用豌豆生产国。豌豆白粉病是制约豌豆生产的最重要病害之一。豌豆白粉病是主要由气传性豌豆白粉菌(Erysiphe pisi DC)引起的植物病害，该菌属于子囊菌亚门白粉菌目真菌。豌豆白粉病在豌豆的整个生育期都可以发生，多发生于生育中后期，主要危害豌豆叶片、茎蔓和荚，多始于叶片。病害初期在叶片表面形成零星白粉状小点，不易被察觉，随着病情扩展症状表现逐渐明显，受害部位呈现不规则形白粉状斑，互相连合扩散至全叶、茎、荚。发病高峰期叶片表面被白粉覆盖，致使叶片迅速枯黄蜷缩。茎、荚染病后也出现小粉斑，病害严重时布满茎荚，致使茎部枯黄，嫩茎干缩，豆荚萎蔫皱缩，荚粒变形坏死。有的在发病后期在菌丝层上会出现小黑点，即闭囊壳。
随着全球气候变暖，白粉病对于豌豆的危害日趋严重，病害流行年份产量损失可达50％，鲜荚和籽粒的数量和品质也明显下降，直接导致豌豆大面积减产，已成为世界性重要豌豆病害。因此，着力研究防治豌豆白粉病的有效对策具有迫切的现实意义。化学防治是控制豌豆白粉病常用的方法,但是杀菌剂的防治效果受喷药时期、次数、环境条件、病原菌抗药性等影响。此外,使用杀菌剂不但增加生产成本,而且导致环境污染、残留、食品安全、病原菌抗药性等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供硼肥在防治豌豆白粉病中的应用，以通过简单、绿色的措施有效地防治豌豆白粉病。
根据本发明的一个方面，提供一种用于防治豌豆白粉病的水培营养液：其中的硼元素含量为0.1081–2.162ppm。
优选地，其组分中包括用于提供硼元素的硼源，硼源包括硼砂、硼酸、四水八硼酸钠中的一种或一种以上。
优选地，硼源为硼酸，硼酸在水培营养液中的含量为0.618–12.36ppm。
根据本发明的另一个方面，提供一种栽培豌豆的方法，包括以下阶段：S1.浸种阶段，采用第一营养液浸泡种子，S2.催芽阶段，将完成S1步骤得到的种子插入育苗盘，采用第二营养液作为培养基质进行催芽，S3.生长阶段，采用第三营养液作为培养基质栽培S2得到的幼苗；第一营养液、第二营养液和第三营养液中的至少一种为上述用于防治豌豆白粉病的水培营养液。
优选地，第二营养液为如权利要求1–3任一项用于防治豌豆白粉病的水培营养液，其中的含硼量为0.541ppm–1.622ppm。
优选地，第一营养液为上述用于防治豌豆白粉病的水培营养液，其中的含硼量为0.108ppm–0.216ppm。
优选地，第三营养液为上述用于防治豌豆白粉病的水培营养液，其中的含硼量为1.081ppm–3.243ppm。
根据本发明的另一个方面，提供了硼酸在制备预防和/或治疗豌豆白粉病的药物或栽培基质中的用途。
根据本发明的另一个方面，提供上述用于防治豌豆白粉病的水培营养液在制备预防和/或治疗豌豆白粉病的药物或培养基质中的用途。
本发明提供了一种含有较高剂量硼元素的水培营养液，利用该水培培养液栽培豌豆，能够有效地预防、治疗豌豆白粉病，并且对豌豆植株的生长发育起到积极的促进作用。一定剂量的硼元素能够对豌豆白粉病的病原菌产生有效抑制作用的有效元素，其中，以硼酸作为硼源制备的药物所能够达到的豌豆白粉病防治效果最佳。硼元素作为植物生长的必要微量元素，将其应用于防治植物疾病的药物的制备中，不会导致环境污染、残留、食品安全、病原菌抗药性等问题，在能够对豌豆白粉病发挥有效防治效果的同时，也满足绿色可持续发展的需求。另外，在本发明制备的防治豌豆白粉病的培养液中，发挥有效作用的是硼元素，所以在实际生产中，可以以单元素硼肥提供硼源。单元素硼肥作为单一微量元素肥料的一种，根据农业部制定并发布《肥料登记资料要求》，单一微量元素肥料属于免予登记的肥料类别，使得该类材料的生产、销售更为方便。因此，以单元素硼肥作为防治豌豆白粉病产品的原料，能够有效地缩短产品投产、上市的等待时机，有利于抢占市场先机。而对于研发人员来说，获得单元素硼肥的途径很多，由于原料易得，为防治豌豆白粉病产品的开发带来了便利。
附图说明
图1为实施例3中处理Ⅱ的植株进入生长阶段第10天的实物图片；
图2为实施例3中处理Ⅲ的植株进入生长阶段第10天的实物图片；
图3为实施例3中处理Ⅳ的植株进入生长阶段第10天的实物图片；
图4为实施例3中处理Ⅴ的植株进入生长阶段第10天的实物图片；
图5为实施例3中处理Ⅵ的植株进入生长阶段第10天的实物图片；
图6为实施例3中处理Ⅶ的植株进入生长阶段第10天的实物图片；
图7为实施例3中处理Ⅷ的植株进入生长阶段第10天的实物图片；
图8为实施例3中处理Ⅸ的植株进入生长阶段第10天的实物图片。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
1.实验材料与仪器
主要实验材料：单元素硼肥、豌豆白粉病菌(采自云南地区，编号为EPYN)、灭菌的去离子水、直径5mm的纸片、96孔板。
主要实验仪器：YXQ-LS-70A型立式压力蒸汽灭菌器，上海博讯实业有限公司；BPMJ-150F型霉菌培养箱，上海一恒科学仪器有限公司；涡旋振荡器，奥然科学技术有限公司。
硼肥溶液的配制：取以硼酸作为单一硼源的单元素硼肥，溶解于无菌的去离子水中，分别制成硼元素含量为0.054ppm、0.108ppm、1.081ppm、2.162ppm的硼肥溶液。
2.抗菌实验
实验设置方式：
本实验设置4个实验组和1个对照组，实验组包括实验1组、实验2组、实验3组和实验4组：实验1组以0.054ppm的硼肥溶液作为参试溶液，实验2组以0.108ppm的硼肥溶液作为参试溶液，实验3组以1.081ppm的硼肥溶液作为参试溶液，实验4组以2.162ppm的硼肥溶液作为参试溶液；对照组以无菌的去离子水作为参试溶液。4组实验组和1个对照组每组各设置4个重复，组内编号为①–④。
实验操作：
步骤1：取直径为5mm的纸片进行高压灭菌；
步骤2：用移液枪准确移取10μL的参试溶液打到纸片上，待其挥干，再次打入10μL，总共打5次；
步骤3：用移液枪准确吸取豌豆白粉病菌的菌悬液20μL打入600mL的装有生理盐水的容器中，然后将容器放入涡旋振荡器中充分振荡摇匀，倒入培养基中，使其刚好铺满培养基的表面；
步骤4：将步骤2的纸片有间隔地放入接种了豌豆白粉病菌菌悬液的培养基中；
步骤5：经过步骤4操作的培养基放入培养箱中，在20℃下培养，培养24小时后观察是否有抑菌圈，记录实验数据。
3.实验结果
抗菌实验的实验结果已在表1中列出：对照组和实验1组分别对应的培养皿中，吸收了参试溶液的纸片周边没有出现抑菌圈，而实验2组、实验3组和实验4组分别对应的培养皿中，吸收了参试溶液的纸片周边出现了明显的抑菌圈，而且，随着参试溶液中的硼元素含量升高，抑菌圈的范围增大。说明硼元素含量为0.108ppm–2.162ppm的硼肥溶液能够有效地抑制豌豆白粉病菌。
表1抗菌实验结果
(“+”表示有抑菌圈出现，“－”表示无抑菌圈出现)
实施例2
本实施例分别采用3种单元素硼肥配制4种第一营养液、5种第二营养液和5种第三营养液。所选择的单元素硼肥包括：硼肥Ⅰ，以硼酸作为唯一硼源；硼肥Ⅱ，以硼砂作为唯一硼源；硼肥Ⅲ，以四水八硼酸钠作为唯一硼源。将需要配制的4种第一营养液分别编号为：1A、1B、1C、1D，将需要配制的5种第二营养液分别编号为：2A、2B、2C、2D、2E，将需要配制的5种第三营养液分别编号为：3A、3B、3C、3D、3E。本实施例所配制的豌豆水培营养液的组成如表2–4所示，在常温下，按照各培养液的组成组分在玻璃容器中配制相应的培养液。
表25种第一培养液的组分含量/ppm
表36种第二培养液的组分含量/ppm
表46种第三培养液的组分含量/ppm
实施例3
1.豌豆水培实验
本实施例利用实施例1配制的14种培养液设置9个处理组，采用豌豆白粉病感病品种坝豌6号开展豌豆栽培实验。本实施例设置的处理组所采用的培养液组合如表5所示。
表5各处理组所采用的培养液组合
处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ、处理Ⅳ、处理Ⅴ、处理Ⅵ、处理Ⅶ、处理Ⅷ的豌豆栽培实验包括以下阶段：
S1.浸种阶段：
挑选品质良好的种粒，在室温中，用第一培养液浸泡20分钟，用无菌超纯水清洗5次。
S2.催芽阶段：
豌豆种子用清水和无菌水冲洗两遍后，均匀播种于塑料育苗盘中，向育苗盘中加入第二培养液；这里选用的是双层种植苗盘，上面铺有两层潮湿的棉纱布，可以渗出多余水分且有益于种子的呼吸和通风，播种后每3小时喷洒适量清水，使纱布保持湿润，在24–26℃黑暗条件下培养3天，当大部分种粒出芽在2cm左右时结束催芽。
S3.生长阶段：
对得到的萌发幼苗进行光照培养，以第三培养液为栽培基质；光照设置方式为，利用补光灯提供500–600μmol/m2·s的光强光照培养16小时和8小时黑暗培养，每天交替进行；温度设置方式为，白天为26℃，夜晚为22℃。
处理Ⅸ的豌豆栽培实验包括以下阶段：
S1.浸种阶段：
挑选品质良好的种粒，在室温中，用第一培养液浸泡20分钟，用无菌超纯水清洗5次。
S2.催芽阶段：
豌豆种子用清水和无菌水冲洗两遍后，均匀播种于塑料育苗盘中，向育苗盘中加入第二培养液；这里选用的是双层种植苗盘，上面铺有两层潮湿的棉纱布，可以渗出多余水分且有益于种子的呼吸和通风，播种后每3小时喷洒适量清水，使纱布保持湿润，在24–26℃黑暗条件下培养3天，当大部分种粒出芽在2cm左右时结束催芽。
S3.生长阶段：
对得到的萌发幼苗进行光照培养，以第三培养液为栽培基质；光照设置方式为，利用补光灯提供500–600μmol/m2·s的光强光照培养16小时和8小时黑暗培养，每天交替进行；温度设置方式为，白天为26℃，夜晚为22℃；每天对豌豆苗植株喷洒10％施宝灵胶悬剂1000倍液。
2.数据获取方式
在豌豆植株进入生长阶段后的第10天调查植株的感染叶片数量和病情级别，最终计算出各处理组豌豆植株的病情指数。
病情分级标准为：
0级，叶片上无可见侵染；
1级，0％＜菌体覆盖单叶面积＜10％；
2级，10％≤菌体覆盖单叶面积＜35％；
3级，35％≤菌体覆盖单叶面积＜65％；
4级，65％≤菌体覆盖单叶面积＜90％；
5级，菌体覆盖单叶面积≥90％。
病情指数＝∑[(各级病叶数×相对级数值)/(调查总叶数×最高级值)]×100；
3.实验结果
硼元素是植物生长发育必需的微量营养元素之一，植物严重缺硼时，常见有颗粒无收的情况出现，甚至会出现植株萎靡、无法正常生长的情况。处理Ⅰ的培养基质中都不含有硼元素，因此处理Ⅰ对应的植株生长缓慢、萎靡，叶片稀少、枯黄、叶面偏小，因此无法对处理Ⅰ的植株进行正常的测量与计数。
处理Ⅱ～处理Ⅸ的实验结果如表6所示。
处理Ⅱ在豌豆栽培的三个时期均采用了含低剂量硼元素的培养基质，其对应的植株的形态和叶片数量都属于正常水平，叶片青绿，证明处理Ⅱ采用的营养液组合所提供的硼元素水平能够满足豌豆植株生长的基本所需，然而，如图1所示，该组豌豆植株的叶片表面具有明显的白斑，大部分的叶片的病情分级达到3级，有将近10％的叶片的病情分级高达最高级别5级。
处理Ⅲ在豌豆栽培的三个时期均采用了含高剂量硼元素的培养基质，如图2所示，其对应的植株生长迅速、根系良好、株形壮硕、叶片繁茂、籽粒饱满，综合生长情况达到了所有组别中的最佳，并且，该组植株的叶片上没有发现有白斑的出现，因此，将该组植株判定为无染病植株。证明，处理Ⅲ所采用的营养液组合不但能够促进豌豆植株的生长，并且能够有效预防豌豆植株感染豌豆白粉病。
处理Ⅳ、处理Ⅴ、处理Ⅵ分别在豌豆栽培的浸种阶段、催芽阶段、生长阶段采用了含高剂量硼元素的培养基质，如图3–5所示，上述3组处理组的豌豆植株皆出现了不同程度的白斑，但是与处理Ⅱ相比，白斑的覆盖情况都有不同程度的改善，其中，处理Ⅴ的豌豆植株的液面白斑覆盖面积最少。由此证明，分别在豌豆栽培的浸种阶段、催芽阶段或生长阶段提高栽培基质中的硼元素剂量都能够对豌豆白粉病起到一定的抑制效果，其中，在豌豆栽培的催芽阶段提高培养基质中的硼元素剂量对豌豆白粉病的抑制效果最为显著。
处理Ⅱ～处理Ⅵ所采用的培养基质都以硼酸作为唯一的硼源，这5组处理组的豌豆植株的病情指数的大小关系如下：
处理Ⅲ＜处理Ⅴ＜处理Ⅵ＜处理Ⅳ＜处理Ⅱ。
处理Ⅶ和处理Ⅷ在豌豆栽培的三个时期均采用了含高剂量硼元素的培养基质，与处理Ⅲ不同的时，处理Ⅶ采用的培养基质以硼砂作为唯一硼源，而处理Ⅷ采用的培养基质则以四水八硼酸钠作为唯一硼源。如图6和图7所示，处理Ⅶ和处理Ⅷ的豌豆植株的叶面上仍然有发现有少量的白斑。处理Ⅲ、处理Ⅶ和处理Ⅷ的豌豆植株的病情指数的大小关系为：处理Ⅱ＜处理Ⅶ＜处理Ⅷ。由此说明，以硼酸、硼砂、四水八硼酸钠作为硼源配制含有高剂量硼元素的培养基质，都能够起到抑制豌豆白粉病的效果，其中，以硼酸作为唯一硼源配制的培养基质对豌豆白粉病的抑制效果最好。
处理Ⅸ在豌豆栽培的三个时期均采用了含低剂量硼元素的培养基质，与处理Ⅱ的区别在于，处理Ⅸ在生长阶段向豌豆植株施用了常用与防治豌豆白粉病的杀菌剂——施宝灵胶悬剂。如图8所示，该处理组的植株表面也没有出现明显的白斑，判定该组植株为无染病植株。然而，处理Ⅲ的植株相比，处理Ⅸ的植株的生长状况较差，从侧面证明了，含有高剂量硼元素的培养基质不仅能够起到防止豌豆白粉病的作用，还能够促进豌豆植株的生长发育。
表6各处理组豌豆植株的染病情况
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
