硅对油菜抗菌核病侵染及抗氧化酶活性的影响

为确定菌核病菌侵染下外源硅对油菜抗病性及抗氧化酶活性的影响,在油菜初花期用菌核病菌丝块分别对喷施硅和清水对照下的不同抗性油菜品种进行接种,随后测定其病情指数和抗氧化酶活性.结果表明:使用抗病品种和施加外源硅的病情指数在不同时间段均显著低于其他处理;油菜菌核病侵染后,不同品种抗性处理、施用硅处理和各个组合处理之间的POD、PPO、PAL和SOD酶活性存在显著差异;抗病品种与外源硅协同应用的4种抗氧化酶的活性峰值及抗氧化酶活性增长速度均显著高于其他处理.采用油菜抗病品种的同时施用外源硅能够有效抑制油菜菌核病的侵染扩张.

高光谱图像结合深度学习的油菜菌核病早期识别

油菜菌核病为土传病害,发病早期叶片无可见症状,从植株表面很难发现。用叶片的普通光谱图像或RGB图像无法对其进行识别。采用高光谱图像作为监测技术,结合深度学习模型构建油菜菌核病发病早期识别模型,并取得了较好的识别效果。以油菜菌核病为研究对象,采用菌丝块接种法,在油菜根部诱发病害。分别于发病后第2、5、7、9天采集发病油菜植株和健康植株光谱图像。对高光谱图像去除背景、S-G光谱曲线平滑处理、剪切、分割等处理后构建模型训练测试数据集。以Resnet50深度学习模型为基础,通过增加特征图数量,减小第1层卷积核大小来提高模型对油菜菌核病发病早期的识别能力。通过交叉验证、模型结构改进前后识别能力对比、模型泛化能力测试等,验证了改进模型的识别能力和泛化能力。Resnet50模型结构改进前后,对油菜菌核病发病早期的识别正确率分别是66.79%、83.78%和88.66%,改进后模型的识别正确率分别提高了16.99%和4.88%,模型的识别精度和召回率也得到很大提高。所提出的识别模型平均识别正确率为88.66%,精度和召回率达到83%以上,只有对发病第7天的召回率为79.04%。把构建的多分类模型设定为是否受病害胁迫的二分类模型,则模型的正确率97.97%,精度99.19%,召回率98.02%,同时,模型对第9天测试集的识别正确率达到91.25%。改进后的Resnet50模型可有效保留数据的光谱特征和局部特征,使模型对油菜菌核病发病早期的识别能力显著提高。该模型对发病1周内的油菜菌核病严重程度具有较好的识别能力。对是否发病的识别能力更高,模型识别正确率、精度和召回率均达到97.97%以上。模型对油菜菌核病发病早期识别具有很好识别能力和泛化能力。因此,该模型可综合利用高光谱图像的光谱和图像特征,解决油菜菌核病发病早期无症状、识别困难的问题;也可为基于高光谱或多光谱图像的农作物病害早期识别技术的发展提供参考。

盾壳霉控制油菜菌核病菌再侵染及其叶面存活动态的研究

本文评估了施于油菜 (Brassica napus)叶片上的盾壳霉 (Coniothyrium minitans)控制油菜菌核病菌再侵染能力 ,探讨了其作用机理 ,并测定了盾壳霉分生孢子在油菜叶面上的存活动态。结果如下 :叶面上的盾壳霉对油菜菌核病菌的初侵染影响较小 ,但在高剂量 (>10 6孢子 / ml)时可以控制病斑的扩展。所有供试剂量的盾壳霉均可不同程度地控制再侵染。盾壳霉分生孢子可在叶面病部迅速萌发 ,4 8h和 72 h时孢子萌发率分别为 51%和 95% ,而在健康叶面上 6 d未能检测到萌发的孢子。自携带盾壳霉的叶面病部不能分离到核盘菌 ,表明叶面上的盾壳霉已寄生并破坏了核盘菌再侵染菌丝。自油菜叶面上分离到的盾壳霉菌落数随时间延长而降低 ,但其分生孢子至少可以在叶面上存活 2 8d。这即表明 ,在叶面上适时适量地添加盾壳霉可以控制油菜菌核病的为害。

基于热红外成像技术的油菜菌核病早期检测研究

将热红外成像技术和低空遥感技术相结合,基于冠层和叶片两个尺度对菌核病侵染油菜的过程进行检测研究。从冠层尺度分析,首先获取整株样本的温度值(平均温度与最大温差),并采集其生理指数(气孔导度、 CO_2浓度、蒸腾速率及光合速率)。然后,将染病样本与健康样本的温度值进行判别分析,并对其进行单因素方差分析。从结果可知,平均温度和最大温差值都可以对染病样本与健康样本进行区分,且最大温差相较平均温度结果较明显。同时单因素方差分析也显示,最大温差三次检测中均存在显著性差异。对获取的生理指数进行分析,发现染病样本与健康样本之间可以通过生理指数进行明显区分。另外,将生理指数与叶片温度进行相关性分析,结果表明二氧化碳浓度与叶片温度之间的三次检测均存在显著性差异。基于叶片尺度,首先从单一叶片来看健康区域和染病区域的温度差异,可以明显区分出染病区域和健康区域的温度差异。然后,提取健康区域与染病区域的的温度值(最大温度、最小温度、平均温度以及最大温差)对进行对比分析,并对其进行单因素方差分析。结果表明,以上四个温度指标均可以区分叶片的染病区域和健康区域。但根据单因素方差分析结果可知,与冠层尺度相同,最大温差三次检测中均存在显著性差异,可以实现对油菜菌核病的早期识别。

油菜与核盘菌互作分子机理研究进展

菌核病是由核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary)引起的真菌性病害,每年导致油菜(Brassica napus L.)产量损失10%~20%,是制约我国油菜生产最主要的病害。培育抗(耐)病油菜品种是防治油菜菌核病最为经济有效的途径。本文主要综述了近五年油菜—核盘菌互作分子机制的研究进展。研究表明:(1)在核盘菌侵染寄主的早期存在活体营养型阶段;(2)草酸提供的p H酸性环境,而非草酸本身,是核盘菌的必需致病因子;(3)核盘菌有效利用效应蛋白抑制寄主的抗病反应或者诱导寄主细胞坏死以帮助其侵染;(4)油菜对菌核病的抗性具有中等遗传力,为数量抗性;(5)病原相关分子模式(pathogen-associated molecular pattern,PAMP)引发的免疫反应(PAMP-triggered immunity,PTI)是油菜对核盘菌产生数量抗性的主要根源;(6)功能基因组学研究表明抗(耐)病油菜材料防卫反应更加剧烈,能有效调控细胞内的氧化还原平衡状态,及时清除过量活性氧(reactive oxygen species,ROS)的积累,抑制细胞死亡。核盘菌—油菜互作分子机制的研究将有助于指导油菜抗菌核病育种。

啶酰菌胺对油菜菌核病的作用方式及其田间防效

在室内和田间应用离体和活体方法,研究了啶酰菌胺对油菜菌核病的保护和治疗效果,以及在油菜植株上的传导性和持效期,结果表明:啶酰菌胺在6.25～400.00 mg/L浓度范围内,对油菜菌核病的保护效果为81.66%～100.00%,治疗效果为19.82%～78.88%;由于啶酰菌胺在油菜植株上的传导性较差,对施药叶片的上位和下位叶的保护效果均较低,施药后啶酰菌胺持效期为20 d左右。田间试验表明:啶酰胺施药量为150～350 g/hm2时对油菜菌核病的防治效果在68.89%～86.84%之间,显著优于多菌灵(750 g/hm2)对油菜菌核病的防治效果。

油菜与蚕豆间作模式对油菜菌核病危害及产量的影响

通过两年定点试验,研究了油菜与蚕豆间作不同行比处理对油菜菌核病发病情况、主要经济性状和产量的影响。结果表明:与油菜单一种植模式相比,油菜与蚕豆间作使油菜菌核病病情指数及发病率降低,油菜与蚕豆总产量及经济效益提高。其中,油菜与蚕豆2:2行比处理的油菜菌核病发病最轻,两年发病率分别为9.16%和11.90%,病情指数分别为5.90和7.14,总产量及经济效益最高,两年平均分别为2 641.1 kg/hm^2和12 546.6元人民币/hm^2;其次是3:3行比。

生防菌芽孢杆菌可湿性粉剂的研制及其对油菜菌核病和黑胫病防效评价

将健康油菜植株中分离到的贝莱斯芽孢杆菌菌株CanL-30,分别在10 L发酵罐以及1 t和10 t发酵罐发酵,观察其发酵过程中菌体增长及芽孢发育动态,并制备成可湿性粉剂,研究该可湿性粉剂的抗真菌活性及防病增产效果。结果显示:菌株CanL-30在3种发酵罐中发酵时均可产生芽孢,在1 t和10 t发酵罐中发酵36 h后,芽孢形成率达到93%,活菌量分别达到1×10^(10)和3.3×10^(9) cfu/mL。采用喷雾干燥的方法制备CanL-30菌粉,添加助剂后制备成可湿性粉剂(每克粉剂活菌数量达到1000亿,54℃粉剂的热贮稳定性、悬浮性和湿润性等指标均符合农药可湿性粉剂国家标准)。在培养基上的活性测试结果显示:可湿性粉剂对油菜菌核病菌菌丝生长及菌核形成,以及对油菜黑胫病菌分生孢子萌发均有抑制作用。室内防病试验结果显示:可湿性粉剂能有效抑制油菜菌核病菌和黑胫病菌的侵染。田间防病试验结果显示:在蕾薹期和花期喷施可湿性粉剂防治油菜菌核病和黑胫病的效果分别为55%和42%,与杀菌剂咪鲜胺的防效(对菌核病和黑胫病的防效分别为51%和37%)没有显著差异,与自来水对照处理相比,在天门市和赤壁市试验点使用CanL-30可湿性粉剂导致油菜籽产量分别增加14%和12%。以上结果表明,芽孢杆菌CanL-30可湿性粉剂对油菜菌核病和黑胫病都有一定的防效,并可提高油菜籽产量。

四川盆地栽培油菜品种菌核病抗性监测

旨在对四川盆地主栽油菜品种抗菌核病性进行监测评价,为品种合理应用提供参考依据。于2018、2019连续两年在田间病圃内,对31个油菜市场品种采用人工菌丝块组织接种法接种核盘菌,调查油菜茎秆、分枝角果等组织菌核病发病程度,评价各品种菌核病抗(耐)病性。结果表明:有21个品种抗性稳定,即两年抗病性表现一致。其中‘德虹油1号’高抗(耐)菌核病,‘德名油100’和‘科乐油998’中抗(耐)菌核病;‘科源油2号’、‘宜油17’等10个品种低抗(耐)菌核病。‘油研11’、‘德油5号’等8个品种低感菌核病。‘德油9号’、‘宜油19’等10品种抗(耐)性菌核病性不稳定或丧失。综上,‘德虹油1号’、‘德名油100’和‘科乐油998’3个品种可作为抗病育种亲本或利用品种进行病害防控推广应用。

油菜菌核病轻发生条件下的空间分布格局与抽样技术

通过田间调查,应用聚集度指标法、Iwao法和Taylor幂函数法,研究油菜菌核病的田间空间分布格局和抽样技术。结果表明,油菜菌核病空间分布型总体上呈聚集分布,但聚集程度不高,少量田块呈随机、均匀分布。轻发生时油菜菌核病的空间分布型倾向随机和均匀分布。抽样数量随着发病程度的加重而递减,最适理论抽样模型为n2=103.33/m-0.86,在茎株发病率为轻发生的10%时,每田的理论抽样样方数为103,即1 030株。

油菜菌核病发生流行与气象因素关系及预测模型研究

油菜菌核病是中国油菜上的主要病害之一。为了明确气象因素与发病间的关系,提高预测能力,利用嘉兴市1980—2010年的气象因子与油菜菌核病田间实际发生数据进行相关性分析。结果表明:3月下旬—4月上旬降雨量、4月上旬的雨日数与病害呈极显著正相关,4月中旬日照时数呈显著负相关,气温对油菜菌核病影响较小。在相关性分析的基础上,采用逐步回归分析法,利用降雨量、雨日、日照、气温等气象因子组建了6个病害预测模型,历史回测检验结果:模型5和模型6发病程度(级)拟合程度高,预测能力强,适宜于嘉兴本地乃至浙北地区。

油菜菌核病发生流行与菌源量、气候因子关系分析及病情预测模型的建立

为探究油菜菌核病田间发生流行的影响因子并建立病情预测模型,采用田间调查法测定油菜田菌核密度、子囊盘密度、花朵带菌率,并分析了2008—2014年各气候因子与病叶率、成熟期茎秆病株率、病情指数之间的关系。结果显示,田间菌核密度、子囊盘密度、花朵带菌率与病叶率及成熟期茎秆病株率均呈极显著正相关;2月下旬至5月上旬日均气温及2月下旬至4月上旬日均相对湿度、降雨量及降雨天数与各年度成熟期病株率及病情指数均呈显著正相关,而日照时数与各年度成熟期病株率及病情指数均呈极显著负相关。以油菜盛花期花朵带菌率作为指标,可预测其田间成熟期病株率;以降雨量(x_2)、降雨天数(x_3)及日照时数(x_4)与各年度成熟期病株率(y_1)及病情指数(y_2)分别建立了预测模型y_1=15.47+0.07x_2+0.42x_3-0.03x_4和y_2=10.36+0.07x_2+0.38x_3-0.03x_4,其拟合度均最高,分别为99.07%和98.43%,可作为油菜成熟期茎秆发病株率及病情指数的预测模型。表明油菜菌核病菌源量和气候因子是影响病害发生流行的关键因子。