生物杀菌剂与有机化合物诱导抗氧化防御机制对温室黄瓜霜霉病的防控研究

《Scientific Reports》：Control of cucumber downy mildew disease under greenhouse conditions using biocide and organic compounds via induction of the antioxidant defense machinery

黄瓜霜霉病由 Pseudoperonospora cubensis 引起，严重影响黄瓜产量。研究人员评估了 Trichoderma asperellum strain T34 和磷酸钾（KPHI）对该病害的防治效果。结果显示二者能有效减轻病害，提升植株生长和产量。这为黄瓜霜霉病防治提供了环保替代方案。

　　黄瓜，作为全球广泛种植的重要蔬菜作物，在经济领域占据着关键地位。然而，它却长期遭受着多种生物和非生物胁迫的威胁，其中霜霉病堪称 “头号大敌”。霜霉病由 Pseudoperonospora cubensis（一种卵菌）引发，在适宜的温湿度条件下，其传播速度极快，能在短时间内让黄瓜植株遭受重创，严重时甚至导致绝收，给全球黄瓜种植产业带来了巨大的经济损失。

传统上，化学杀菌剂是防治黄瓜霜霉病的常用手段，但长期、大量使用化学杀菌剂弊端重重。一方面，它对环境造成了严重污染，威胁着人类、动物以及众多非目标生物的健康；另一方面，频繁使用使得病原菌产生了抗药性，新的耐药菌株不断涌现，化学杀菌剂的防治效果大打折扣。因此，寻找安全、环保且高效的替代方法，成为了黄瓜种植领域亟待解决的难题。

在这样的背景下，来自埃及农业研究中心植物病理研究所大麦病害研究部等多个机构的研究人员展开了一项重要研究。他们旨在评估 Trichoderma asperellum strain T34（一种生物商业产品）和磷酸钾（KPHI）对 P. cubensis 的防治效果，并探究这两种化合物激活植物防御系统以抑制病菌感染的能力。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为黄瓜霜霉病的防治开辟了新的道路。

研究人员采用了多种关键技术方法。在温室实验中，他们以感染 P. cubensis 的黄瓜植株为研究对象，设置多个处理组，观察不同处理对黄瓜霜霉病的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）观察病菌的形态变化，评估化合物对病菌结构的破坏作用。通过测定抗氧化酶（如过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POX）和多酚氧化酶（PPO））活性以及电解质渗漏（EL%），来分析化合物对黄瓜植株生理生化指标的影响。

研究结果如下：

1. 对病害症状和发展的影响：实验表明，与水处理对照组相比，Trichoderma asperellum strain T34（T34）和磷酸钾（KPHI）处理显著减轻了黄瓜叶片上霜霉病的症状，降低了病害严重程度（DS%）和病害进展曲线下面积（AUDPC）。其中，T34 的效果最为显著。
2. 对植株生长和光合色素的影响：T34 和 KPHI 处理的黄瓜植株高度明显增加，光合色素（叶绿素 a 和叶绿素 b）含量显著提高，促进了植株的光合作用，有利于植株的生长发育。
3. 对产量参数的影响：这两种化合物处理显著增加了黄瓜植株的果实数量和重量，提高了果实产量，有效提升了黄瓜的经济效益。
4. 扫描电子显微镜观察结果：SEM 观察发现，T34、KPHI 和杀菌剂 Orondis 处理后，P. cubensis 的孢子囊和孢子梗出现了明显的损伤，如膨压丧失、细胞变形、不规则收缩和细胞塌陷等，表明这些化合物能够直接破坏病菌结构，抑制其生长。
5. 对抗氧化酶活性的影响：T34、KPHI 和杀菌剂处理后，黄瓜植株中 CAT、POX 和 PPO 的酶活性显著提高，增强了植株的抗氧化防御能力，减轻了由 P. cubensis 感染引起的氧化应激。
6. 对电解质渗漏的影响：霜霉病感染会增加黄瓜叶片的细胞膜通透性，导致电解质渗漏增加。而 T34、KPHI 和化学杀菌剂处理能显著降低细胞膜通透性，减少电解质渗漏，保护了细胞的完整性，提高了植株的整体健康水平。

综合研究结论和讨论部分，T34 和磷酸钾（KPHI）在温室条件下能够显著抑制黄瓜霜霉病的发展，保护植株细胞膜的通透性，减少电解质渗漏，同时促进黄瓜植株的生长和产量提升。这些积极效果可能与激活抗氧化防御机制（CAT、POX 和 PPO）密切相关。这一研究成果表明，T34 和 KPHI 有望成为化学杀菌剂的环保替代品，在黄瓜霜霉病防治中发挥重要作用，为实现黄瓜的安全生产提供了新的选择。不过，研究人员也指出，对于 T34 和 KPHI 抑制 P. cubensis 的生理、生化和分子机制，还需要进一步深入研究，以更好地挖掘它们的潜力，为黄瓜种植产业的可持续发展提供更坚实的理论支持和技术保障。