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关于硅素提高植物抗病虫害能力的作用

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关于硅素提高植物抗病虫害能力的作用

发布日期:2017-06-19 作者: 点击:

      硅可以提高植物抗病虫害能力已成共识。除禾本科植物外,对防治瓜类、草莓、蔷薇等作物的白粉病和黄瓜的腐霉病也是有效的。   


      关于这种抗病作用,以往认为是由于硅在表皮细胞沉积的而使植物抵抗病原菌侵入的能力增强或是因增强了叶片的机械强度而阻止昆虫颚的撕裂所致。最近在分子水平上对硅的抗病、虫机理所做的生物化学研究获得了进展。研究表明,施用硅肥的黄瓜植株在感染了腐霉后体内的酚类物质明显积累,说明硅诱导植株产生了抗病性(induced systemic acquired resistance),而这一效果(SIMR,Si mandated resistance)具有在中断硅的供给后快速消失的特点。在感染了稻瘟病的水稻植株体中也观察到了这一现象。 


      此外,有人通过对大麦感染白粉病过程的研究,认为植物表皮细胞产生防御功能可以分为二个阶段。第一阶段是抵抗病菌侵入,即致病孢子中萌发的小芽一接触表皮细胞的细胞壁就可能有信息传送,而后在接触部位(反应部位)局部硅的数量明显增加,并且在反应部位的细胞壁内侧有细胞质呈富集状态。另外,在反应部位积聚由接受红外线而产生荧光物质和过氧化氢,这些物质的产生也有助于提高植物的抗病性。这一阶段,反应部位的硅酸以可溶态存在,而后聚合变成不溶物,直至发挥机械物理性抗病作用。第二阶段是表皮细胞的过敏死亡或者是按一定的程序死亡。白粉病病原菌侵入表皮细胞后,细胞就会发生过敏死亡。表皮细胞的原生质分解、细胞核凝缩、细胞质失去膨胀压而破裂,并且很快被不溶性硅所填满,这一硅质化过程在增强表皮细胞的机械强度方面具有重要作用。  


      关于过敏死亡的细胞中硅素富集的机理尚不清楚,但它与大麦表皮组织的硅质细胞分化有相似之处,即分化的硅质细胞发生原生质分解和细胞核破裂后,细胞内被氧化硅胶所填满。

关于土壤供硅能力  


      是否需要给作物施用硅肥,取决于对土壤供硅能力的评价。这方面的研究多集中于水田土壤上。就水稻而言,吸收利用的硅来源于土壤和灌溉水。  


      一般说来,如果灌溉水硅含量(SiO2)〈10 μg ml-1,水稻生长缺硅的可能性就会明显增大。 20世纪50年代,日本在全国范围内对作为灌溉水源的河水以及水稻剑叶的有效硅含量进行了调查,掌握了当时的日本水田土壤硅素肥力状况,也为其后了解水田硅素肥力变化提供了基础材料。1996年日本山形县又进行了灌溉用水的调查,结果表明和40年前相比,水田灌溉用水中硅的浓度仅为当年的一半,这成为近年水田土壤水溶性硅以及水稻抽穗后植株体内有效硅含量降低的原因之一。

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