马铃薯晚疫病严重影响产量和品质,是生产上的主要制约因素之一。铜是植物生长、发育和繁殖过程中必不可少的微量元素之一,也是以波尔多液为代表的铜基抗菌化合物的核心成分,在130多年防治植物病害的历程中做出了重要的贡献。我们此前发现,铜离子作为一种激发子特异性调控拟南芥ACS8基因的表达而促进乙烯合成,进而激活一系列抗病反应来增强植物抗病能力。在马铃薯上,铜离子激活乙烯快速合成后通过抑制脱落酸合成来增强对晚疫病菌的抗性。生产上,我们观测到波尔多液对果树病害的防治应用要优于蔬菜,结合施药方式,我们推测这可能与不同植物系统中直接接触铜基杀菌剂的叶面相关:果树叶片下表面接触药量多,而蔬菜等矮小植物的上表面接触药量多。从而,我们推测在马铃薯上叶片正、反面气孔密度的不同可能导致正、反面喷施铜离子后对晚疫病的防治效果有所差异。围绕相关推测,我们展开研究并取得以下主要结果:(1)验证了马铃薯叶片下表皮气孔密度显著高于上表皮气孔密度。在人工气候室条件下,采用正面或背面喷施铜离子后接种晚疫病菌,发现叶背施铜离子处理的马铃薯对晚疫病有更好的防治效果。背施铜离子更强的激活马铃薯一系列防卫反应,如活性氧类物质积累量、抗病基因表达水平均更高。(2)发现相较于正面喷施方式,叶背施硫酸铜3 h气孔孔径变化更迅速,气孔导度更大;气孔导度在2 h达到最大值,随着时间延长逐渐变小至恢复。(3)利用气相色谱技术测定铜离子处理后马铃薯叶片中乙烯积累量,发现在0.25-0.75 h,背施铜离子处理的乙烯合成速率均高于正面喷施处理,其中0.5 h两者差异最大,达4.26倍;利用荧光定量RT-PCR技术检测了两种处理下乙烯生物合成相关基因的表达量,发现背面喷施方式下相关基因的上调表达倍数更高。(4)以46%氢氧化铜(有效成分)的可杀得叁千为标准用药,田间小区试验表明背施比正面喷施方式对晚疫病防治效果更好,病情指数更低。(5)在田间浓度梯度稀释试验中,发现不同浓度处理下,背面喷施方式小区的病情指数都低于同浓度正面喷施处理的小区;背施减药1/3不影响防治效果。综上所述,本研究证明背面喷施铜离子比正面喷施增强马铃薯对晚疫病的防治效果,可以通过改变施药方式达到减药的目的;研究结果暗示了铜离子激发的抗病性与气孔密度之间存在相关性。