非生物胁迫下硅素营养对植物的作用及其机理

硅是对植物生长有益的一种营养元素,能提高作物的产量,改善作物品质。目前有文献报道,硅还可以提高植物对非生物胁迫的抵抗能力。综述了国内外有关硅素营养在减轻铝、锰、盐分、重金属对植物毒害中的作用及机理方面的研究。     

施硅对水稻白叶枯病抗性及叶片抗氧化酶活性的影响

【目的】水稻白叶枯病是一种细菌性枯萎病害,是限制水稻生产的重要生物因素之一。通过田间接种白叶枯病菌,研究施硅对水稻叶片中丙二醛含量及抗氧化系统酶活性的影响及其抗白叶枯病的机理,为安全有效的防治病害提供理论依据。【方法】以唐粳2号水稻品种为材料,2013年在河北省秦皇岛市进行田间试验,试验在两个施氮水平 [N 180 kg/hm2(正常供氮,N180), 450 kg/hm2(高量供氮,N450)]下设3个硅处理[不施硅(-Si),施硅酸钠(Si1, 以SiO2计,70 kg/hm2), 施硅钙肥(Si2, 以SiO2计,70 kg/hm2)],在水稻孕穗期采用剪叶法接种白叶枯病菌,研究硅对接种后30 d水稻病情指数和第1 d、 3 d、 5 d、 7 d和10 d水稻叶片中丙二醛(MDA)含量、 超氧化物歧化酶(SOD)活性、 过氧化氢酶(CAT)活性、 抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的影响。【结果】接种白叶枯病菌后,正常供氮水平,施硅处理的病情指数比不施硅处理平均降低17.8%(P0.05); 高量供氮水平,施硅钙肥的病情指数比不施硅降低15.1%(P0.05),而施硅酸钠的病情指数差异不显著。接种白叶枯病菌后,施硅处理的水稻叶片MDA均低于不施硅处理,且在正常供氮水平第7 d和高量供氮水平第3 d、 第7 d差异达显著水平。接种白叶枯病菌后,正常供氮水平第1 d、 第7 d和高量供氮水平第1 d、 第5 d,施硅处理的水稻叶片中SOD活性均显著高于不施硅处理,且第1 d施硅钙肥的叶片SOD显著高于施硅酸钠处理; 接种白叶枯病菌后,施硅处理的水稻叶片中CAT活性均高于不施硅处理,但未达显著水平; 高量供氮水平第1 d、 第7 d和第10 d施硅处理的水稻叶片中APX活性均显著高于不施硅处理。【结论】施硅能提高感病水稻叶片中SOD、 CAT和APX的活性,降低水稻叶片中MDA含量,有效清除植物体内活性氧(ROS),从而增强了水稻抗白叶枯病的能力; 在高量供氮水平下,硅钙肥抵御白叶枯病效果好于硅酸钠。     

外源硅对植物抗盐性影响的研究进展

盐胁迫是世界范围内影响作物产量和品质的主要非生物胁迫之一,如何提高作物的抗盐性已经引起全世界的关注。硅 (Si) 是地壳中含量仅次于氧的第二大丰富元素。在pH值低于9的介质中,硅通常以单硅酸[Si(OH)₄]的形式被高等植物吸收。尽管目前硅仍然未被认为是植物生长的必需元素,但是作为植物生长的“有益元素”,硅可以缓解各种生物胁迫和非生物胁迫对植物生长发育的抑制。大量的研究表明硅可参与调控植物抗盐的生理生化代谢过程,并与一些信号物质,如乙烯、水杨酸和多胺等存在互作。主要进展如下:1) 植物对硅的吸收存在主动、被动和拒绝吸收三种,硅转运蛋白在硅的吸收和转运中起到非常重要的作用,但是关于该蛋白的编码基因在更多物种中的克隆和功能研究有待于进一步开展。2) 硅可以调节盐胁迫下植物体内的离子平衡,降低植物根系对盐离子的吸收和向地上部的转运,并使盐离子更均匀的分布在根系中;改善盐胁迫下根系对钙、钾、氮等营养元素的吸收,缓解盐胁迫造成的营养失调。近期一些研究表明多胺可能参与硅对根系盐离子吸收的调控。3) 硅可以通过调节水通道蛋白的表达和渗透调节物质的积累提高根系对水分的吸收和向地上部的转运,改善植株的水分状况。4) 硅可通过调节抗氧化酶活性,降低活性氧的产生和积累,同时可以缓解盐胁迫对光合器官和光合色素造成的损伤,保证盐胁迫下植物光合作用的正常进行。5) 植物耐盐的分子机制非常复杂,涉及大量基因的表达和调控以及信号转导过程,包括蛋白质组学和转录组学在内的组学研究策略为从分子水平揭示硅缓解胁迫的机理提供了有力的技术手段。转录组和蛋白质组学的研究表明硅可以通过调控转录因子、激素等相关基因的表达及蛋白的翻译和修饰来调控植物对盐胁迫的快速响应,提高植物的抗盐能力。6) 硅吸收突变体的应用有助于我们更好的了解硅在调控植物生理生化代谢中所发挥的作用。     

硅促进盐胁迫下黄瓜NHX1基因表达及Na+在液泡中的区隔化效应

  【目的】   硅可提高植物的耐盐性，但不同植物中硅提高耐盐性的机理并不相同。探究硅对盐胁迫下黄瓜幼苗的氧化损伤、Na+积累和激素水平的影响，以阐明硅提高黄瓜耐盐性的机制。   【方法】   以基因型为Mch-4的黄瓜幼苗为试材，进行水培试验。营养液中NaCl的胁迫浓度为65 mmol/L，施硅水平为Na₂SiO₃·9H₂O 0.3 mmol/L。在处理10天后，测定黄瓜幼苗生物量、Na+含量与分配、Na+转运相关基因表达水平及激素含量。   【结果】   施硅可改善盐胁迫下黄瓜幼苗的生长，减轻植株的氧化损伤。硅对盐胁迫下黄瓜根系和叶片Na+含量无明显影响，可显著降低根和叶中质膜Na+/H+反向转运蛋白基因SOS1的表达量，对高亲和力钾转运蛋白基因HKT1的表达均影响不大，但促进了液泡膜Na+/H+反向转运蛋白基因NHX1的表达。对盐胁迫下黄瓜叶片Na+的亚细胞定位发现，硅处理使叶绿体中Na+含量下降，而液泡中Na+含量升高。硅处理提高了盐胁迫植株根和叶片中赤霉素、生长素和细胞分裂素的水平。   【结论】   施硅可提高液泡膜Na+/H+反向转运蛋白基因NHX1的表达，将Na+区隔化于液泡中，进而降低叶绿体中的Na+含量，缓解盐胁迫下黄瓜幼苗的氧化损伤；硅还诱导产生了较多的赤霉素、生长素和细胞分裂素，其调控Na+积累和黄瓜幼苗的氧化损伤的机理还需进一步研究。     

施硅对感染白粉病小麦叶片抗病相关酶活性及硅微域分布的影响

以抗/感白粉病的南农99-18/苏麦3号为试验材料,研究外源硅对接种白粉病后小麦叶片的几丁质酶、β-1,3葡聚糖酶、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)活性和叶片硅微域分布的影响,以探讨外源硅增强小麦抗白粉病的作用机理。结果表明,在不接病原菌时,施硅与否对抗/感病品种的PAL、PPO、β-1,3葡聚糖酶活性和感病品种的几丁质酶活性无显著性影响,但施硅可显著地提高抗病品种的几丁质酶活性;接种病原菌后,抗/感品种小麦叶片的几丁质酶、β-1,3葡聚糖酶、PAL和PPO活性均显著提高,而施硅处理显著地提高了感病品种的这四种酶活性和抗病品种的几丁质酶与β-1,3葡聚糖酶活性,但施硅处理对于抗病品种的PAL和PPO活性影响不显著。同时,施硅处理下,叶片硅元素相对重量都有不同程度提高,并有向刺状体基部和维管束组织富集趋势;接种病原菌后,叶片硅元素明显向病原菌侵染位点聚集,尤其有外源硅供给条件下,这种富集效应尤为显著。这意味着,硅不仅通过调节植株体内与抗病性密切相关的酶活性,而且同时可通过在侵染位点的淀积而构建了防病原菌侵入的"物理或机械屏障",以达到增强小麦的抗病性,从而抑制小麦白粉病病害发展。     

逆境条件下硅肥调控效应研究进展

硅(Si)元素被认为是N、P、K之后的第四大元素。硅肥有利于促进作物的生长和土壤环境的改善。为了给硅肥利用的研究提供一定参考,通过文献综述的方法,总结了逆境条件下硅肥对低温胁迫的调控作用、对植株病害的防效、对水分胁迫的调控作用以及对重金属胁迫的缓解效应。综合现有研究结果,认为增施硅肥具有提高植株的耐盐胁迫、耐重金属胁迫、抗低温、抗病害等能力。此外,不同硅肥的调控效果不同,而且配施其他肥料或者农艺措施等效果更佳。最后,对今后硅肥利用研究方面提出一些建议:(1)加强硅肥的相关机理研究,如硅是如何改善土壤微环境的,纳米硅材料在植物体内的运输、积累及其对植物抗逆性能的作用机理研究;(2)开展硅肥与非常规水资源安全利用的耦合研究,如何利用硅肥的特性来解决微咸水灌溉和再生水灌溉及其二者耦合灌溉的问题;(3)加强硅肥的提质效应研究。     

菌根植物适应低磷胁迫的分子机制

丛枝菌根 (AM) 真菌能够和绝大多数陆生植物建立共生体系,对于植物适应低磷胁迫具有重要作用。已有很多研究从不同角度揭示了宿主植物和AM真菌协同适应低磷胁迫的生理机制,并已深入到分子和信号水平。本文归纳了近年来相关研究成果,从磷胁迫信号感知、有机酸分泌、磷酸酶与激素合成相关基因、磷酸盐转运蛋白基因、转录因子与小分子物质miRNA等若干方面讨论了菌根共生体系响应和适应磷胁迫的分子机理,重点介绍了1) 环境磷浓度作为营养信号诱发菌根植物的生理响应过程及其在共生体系建立中的关键作用;2) AM真菌调节植物激素平衡进而影响植物生长发育和根系构型的生理机制;3) 丛枝菌根涉及的植物、真菌以及菌根特异诱导植物产生的磷酸盐转运蛋白基因在磷酸盐摄取中的特殊作用及可能调控机制;4) 转录因子作为感知磷胁迫信号和调控转录表达水平的枢纽,在增强植物适应磷胁迫能力方面的重要贡献。这些因素既单独作用又相互关联,共同构成菌根植物适应磷胁迫的分子调控网络。未来需要着重加强菌根共生界面的磷转运机制、菌根植物适应低磷胁迫的转录因子调节,以及各调控因子相互作用研究,从而全面揭示菌根植物适应低磷胁迫的分子调控网络,为发展和应用菌根技术调控植物磷营养奠定理论基础。     

丛枝菌根真菌AMF提高植物抗逆性的组学技术研究进展

  【目的】  丛枝菌根真菌(AMF)可以显著提高植物对逆境胁迫的抵抗能力,本文综述了国内外针对代表性组学技术(转录组学、蛋白质组学和代谢组学)在AMF提高植物抗逆领域(干旱、温度、盐碱、重金属)的研究进展,分析了在逆境胁迫下,植物–菌根共生体在分子层面上的应答调控机理,为深入理解AMF提高植物耐逆的分子机理提供一定的科学依据。  主要进展  植物主要通过根系与AMF建立共生关系,进而从土壤中吸收更多的水分和营养物质,提高植物对非生物胁迫的抵抗能力。菌根植物在转录、翻译以及表观遗传层面应答非生物胁迫。AMF在不同程度上上调或下调某些与非生物胁迫相关基因的转录或蛋白的翻译及降解,从而提高植物对非生物胁迫的抵抗能力,维持植物的生长发育,提高其对水分和营养物质的吸收和利用效率。通过转录组学、蛋白质组学和代谢组学分析关键基因、蛋白及代谢物的变化,为深入挖掘AMF提高植物抗逆机理提供理论依据。  研究展望  揭示丛枝菌根共生体抗逆机理的组学技术研究仍处于起步阶段,单一组学的应用限制了信息表达的完整性和深层次网络调控机理的精确性。随着测序技术和手段在速度、精度等方面的提高以及生物信息学的更新发展,AMF提高植物抗逆性组学的研究将朝着多组学结合的方向发展,使研究者能够从多角度全面探究植物相关研究的分子机理,这有助于更全面地理解植物相关生命活动的分子调控规律。     

间套作改善作物矿质营养的机理研究进展

【目的】合理的间套作能够改善作物的矿质营养。近年来国内外对间套作提高作物生产力、 改善作物矿质营养的机理研究越来越深入。本文分析了国内外不同间套作中作物根际养分动态及作物营养吸收变化,阐述了间套作改善作物矿质营养的可能机理。【主要进展】 1)根系分泌物中的铵态氮和氨基酸态氮作为作物的氮源; 根系分泌物能够诱导豆科作物固氮作用的增强,增加间套作系统中的氮营养; 2)根系分泌物中的有机酸类物质能够活化根际土壤中的磷、 铁、 钾等营养,将其转变为植物可以利用的营养; 3)根系分泌物或地上部的种间互作能诱导作物的根系构型和矿质营养吸收相关基因的表达发生变化,形成空间上的营养生态位互补,增强根系吸收矿质营养的能力,充分利用土壤营养资源; 4)丛枝菌根真菌与作物间形成的网络便于营养在作物之间的转移和吸收; 5)间套作能够改变土壤生物多样性(土壤动物和微生物),而土壤的生物多样性能够促进作物矿质养分的吸收。间套作中,由于微生物代谢功能的多样性,作物对微生物的选择和富集使得根际土壤功能微生物的种类和数量增多,提高了土壤中矿质营养的生物有效性; 6)间套作提高了土壤的酶(如脲酶,酸性磷酸酶和碱性磷酸酶)活性,促进了有机氮、 磷向无机氮、 磷的转化,提高了土壤无机氮、 磷的浓度。总之,根系分泌物、 根系构型变化、 土壤生物多样性、 土壤酶在作物的营养有效利用中发挥重要作用,其中根系分泌物是它们之间的纽带,介导了作物-作物、 作物-土壤、 作物-微生物之间的相互作用。【建议与展望】由于技术手段的限制及地下根际过程的复杂性,人们对于地下生物学过程的认识还远远不够。根系分泌物的原位定性与定量、 间套作中种间的识别和响应、 间套作对土壤生物多样性的影响及土壤生物多样性对作物生长的反馈、 间套作中功能微生物的筛选、 分离、 鉴定及应用都将成为研究的重点。     

硅对大麦铝毒的消除和缓解作用研究

在温室和实验室进行了施硅对消除或缓解大麦酸害铝毒的土培和溶液培养试验。结果表明,施硅后大麦幼苗的地上部茎、叶和地下部根的生物量均比不施硅明显增加。施硅能有效地促使植株吸收的铝在根部积累,抑制铝向地上部分运转;施硅还能调节根吸收的磷向地上部分运移,以减轻因伴随铝毒而产生的缺磷症状。施硅消除或缓解酸害铝毒的可能机理是:铝与硅形成无毒的铝硅酸复合离子(HAS),降低活性铝的浓度,及硅能调节大麦幼苗地上部和根内铝和磷的再分配。     

Stimulation of phenolic metabolism by silicon contributes to rice resistance to sheath blight

Sheath blight caused by Rhizoctonia solani is a major disease of rice worldwide. Silicon (Si) can enhance rice resistance to sheath blight, but the relation with phenolic metabolism is poorly known. Two rice cultivars with different levels of resistance to R. solani (resistant Teqing and susceptible Ningjing 1) were studied to determine the effects of Si on disease intensity (rated from 0 to 9) and the involvement of phenolic compounds in disease resistance. Variation in the concentrations of phenolics (including total soluble phenolics, flavonoids, and lignin) and in the activities of defense‐related enzymes polyphenoloxidase (PPO) and phenylalanine ammonia‐lyase (PAL) in rice leaf sheaths was investigated. The results show that Si application reduced sheath‐blight disease ratings of Ningjing 1 and Teqing by 2.96 and 0.65, respectively. In uninoculated plants, Si application alone had no significant effects on the concentrations of phenolic compounds or on the activities of PPO and PAL. In inoculated plants, Si application increased phenolics concentrations and PPO and PAL activities only in the susceptible cultivar Ningjing 1. We conclude that Si‐induced enhancement of phenolic metabolism contributed to the improved resistance of rice to sheath blight in the sensitive cultivar.     

硅对水稻防御性关键酶活性的影响及其与抗稻瘟病的关系

通过室内溶液培养试验,研究了硅酸盐对接种稻瘟病菌后水稻的病情指数、植株生物量、过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性的影响。结果表明,施硅能显著降低水稻稻瘟病的发病率和病情指数,防治效果达60.59%;显著减轻稻瘟病对水稻地上部的危害,干物质量显著高于不施硅处理,但对地下部生长影响不明显;接种后水稻叶片POD活性均升高,在第5 d达到最大值,施硅处理显著低于不施硅处理,与稻瘟病抗性成负相关;水稻叶片PPO活性在接种后第5 d达到峰值,从第4 d开始施硅处理显著高于不施硅处理;接种后水稻叶片的PAL活性快速升高,在第24 h达到最大值,施硅处理显著高于不施硅处理,是其1.44倍。说明硅能提高防御性关键酶的活性,参与水稻本身防卫机制,通过一系列的生理生化作用来增强水稻的抗性。     

高供氮水平下不同硅肥对水稻茎秆特征的影响

【目的】 倒伏是水稻生长的主要限制因子,不仅降低稻谷的产量,而且还影响其品质。因此,通过在两种氮水平条件下,研究硅肥对水稻茎秆特征及其抗倒伏的影响。 【方法】 以唐粳2号水稻品种为材料,在田间试验条件下,设不施硅 (–Si)、硅酸钠 (Si1) 和硅钙肥 (Si2) 三个硅处理 (SiO₂ 用量 70 kg/hm2),每个硅处理含正常和过量两个氮水平 (分别为N 180 和450 kg/hm2)。水稻成熟期,测量株高、第1节和第2节长度、茎粗、旗叶和倒2片叶夹角、茎秆厚度和茎秆抗折力,分析水稻植株中硅和钾的含量,并观测了水稻茎秆的解剖显微结构。 【结果】 正常供氮水平(180kg/hm2)下,施硅对水稻株高、节间长度、茎粗、旗叶和倒2片叶夹角均无显著影响。过量供氮条件下,施硅显著降低水稻基部第1节和第2节长度,倒2片叶夹角显著降低了20%(P < 0.05),显著增加了水稻基部第1节和第2节壁厚度和茎粗,增加了茎的细胞层数和紧实度,促进维管束的发育。过量供氮水平下,与不施硅相比,施用硅酸钠的植株硅含量在水稻拔节期和成熟期分别显著提高了14.2%和11.3% ( P < 0.05),施用硅钙肥处理的均显著提高了14.9% ( P < 0.05);成熟期各处理水稻植株抗折力从大到小表现为Si2 > Si1 > –Si,施硅的水稻茎秆倒伏指数均显著低于不施硅处理,且过量供氮水平,施硅钙肥的倒伏指数比施硅酸钠的处理显著降低了6.2% ( P < 0.05);施用硅酸钠和硅钙肥的水稻产量分别显著增加12.3%和12.5% ( P < 0.05)。 【结论】 过量施用氮肥条件下,可增加水稻基部第1节和第2节壁厚度和茎粗,增加茎细胞层数和紧实度,从而提高茎秆的抗倒伏指数,显著提高水稻产量。供试土壤上硅钙肥效果好于硅酸钠。      

硅对水稻病程相关蛋白活性和酚类物质含量的影响及其与诱导抗性的关系

为阐明硅提高水稻抗稻瘟病的生理机制,采用室内溶液培养试验,研究了硅对接种稻瘟病菌后水稻叶片的几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性以及总可溶性酚和木质素含量的影响。结果表明,接种稻瘟病菌能诱导几丁质酶活性的快速上升,不施硅处理的几丁质酶活性在第2 d达到第一个峰值后就开始下降,而施硅处理的几丁质酶活性则继续上升直到第4 d才开始下降,从第4～8 d显著高于不施硅处理。β-1,3-葡聚糖酶活性在接种后的第4 d之前均上升缓慢,处理间差异不显著;第4 d后开始上升,到第8 d达到最大值;不施硅处理上升更快,显著高于施硅处理。接种稻瘟病菌能诱导水稻叶片总可溶性酚含量快速上升,施硅处理和不施硅处理分别在接种后的第3和第4 d达到峰值,并开始快速下降;施硅能显著提高总可溶性酚含量。水稻叶片中的木质素含量在接种后的第1 d快速上升,并维持较高水平,施硅处理显著高于不施硅处理;但在感病后期（第6 d）,施硅处理开始显著低于不施硅处理。     

纳米硅肥对水稻离体叶片衰老的影响

以水稻离体叶片模拟叶片衰老过程,通过不同的硅处理方式,研究水稻衰老过程中硅对叶片体内丙二醛(MDA)含量以及过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响。结果表明,无论是在叶片离体前还是离体后进行硅处理,都能增加丙二醛(MDA)的含量,提高过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,施硅处理尤其对过氧化氢酶(CAT)活性的影响较为显著。因此,硅可通过参与植株体内代谢并调节抗氧化系统酶活性,来延缓水稻的衰老。     

Histochemistry of Silicon in Rice Plant

As seen in the previous paper¹⁾ the use of HF-etching method has added much information to the mode of silicon deposition in rice tissues. The results obtained cover a wide range from root to husk. However, the importance of silicon deposition in epidermis in relation to the resistance of plants to diseases or insect pests makes it desirable to continue further studies of the mode of silicon deposition in outer region of epidermis. The study of microstructure of epidermis in connection with silicon deposition will provide valuable information to the mechanism of resistance rice plant to blast disease, because penetration of the rice leaf by piricularia oryzae is ordinarily through the cuticle rather than via the stomata. It will be of importance also to the study of a possible role of silicon in water economy of rice plant as already suggested by the present authors.     

硅对水稻叶片抗氧化酶活性的影响及其与白叶枯病抗性的关系

以感白叶枯病的水稻品种日本晴(Oryza sativa L. cv. Nipponbare)为材料,在溶液培养条件下,研究了硅对接种白叶枯病菌后的水稻病情指数、叶片丙二醛(MDA)和过氧化氢(H2O2)含量以及超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、脂氧合酶(LOX)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的影响。结果表明,施硅能显著降低水稻白叶枯病的病情指数,防治效果达62.86%。接种白叶枯病菌后48 h内,施硅处理的水稻植株,叶片中丙二醛(MDA)和过氧化氢(H2O2)含量显著升高;显著提高感病植株叶片中脂氧合酶(LOX)和超氧化物歧化酶(SOD)活性;降低过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性;促进过氧化氢(H2O2)在植物体内积累,加强膜脂过氧化作用。因此,硅可通过参与植株体内代谢,调节抗氧化系统酶活性,激发机体过敏反应(HR),增强植株对白叶枯病抗性。     

Study of Silicon Effects on Plant Growth and Resistance to Stem Borer in Rice

This research was conducted to evaluate silicon (Si) effects on the morphological characteristics and resistance to rice stem borer under greenhouse conditions at Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University in 2009. The experiment was conducted as factorial in a complete randomized design (two factors) with three replications. The factors included four levels of silicon (Si) (Si₀ = 0, Si₁ = 5, Si₂ = 10, Si₃ = 20 g Si kg^?1 soil) and three rice cultivars (Parto, Line 34, and Neda). The results showed Si fertilizer had a significant effect on percentage of white head, length of leaf, width of leaf, diameter of stem, and percentage of reproductive tiller. Also, increased stem Si increased the resistance to striped stem borer in the rice cultivars studied. The greatest resistance to striped stem borer was observed with the application of 20 g Si kg^?1 soil. The application of Si at the rate of 20 g Si kg^?1 soil significantly reduced the percentage of white head from 18.10% (without Si) to 0.11% (with 20 g Si kg^?1 soil) in Parto cultivar.     

The Influence of Silicon on the Components of Resistance to Gray Leaf Spot in St. Augustinegrass

ABSTRACT

Soil fertilization with silicon (Si) has been shown to reduce the severity of gray leaf spot, caused by Magnaporthe grisea, in St. Augustinegrass. However, to understand how Si reduces gray leaf spot, it is necessary to study the effects of Si on the components of host resistance. In a greenhouse, six rates (0, 0.5, 1, 2, 5, and 10 t ha^?1) of calcium silicate were evaluated for their ability to affect the components of resistance to gray leaf spot in the susceptible (‘Floratam’) and resistant (‘FX-10’) St. Augustinegrass cultivars. Components of resistance assessed were incubation period, latent period, lesion number, lesion area, daily rate of lesion expansion, and number of conidia per lesion. Percent leaf area diseased, a result of the components of resistance, was also evaluated. In this study, the only component of resistance affected by Si was lesion number. Silicon application significantly reduced the number of lesions 26 to 61% when compared to the untreated control in the susceptible cultivar ‘Floratam’. In the resistant cultivar ‘FX-10’, as the rate of calcium silicate increased the number of lesions decreased significantly from 43 to 57%. The percent leaf area diseased in ‘Floratam’ was significantly reduced (18–57%) by increasing rates of silicon when compared to the control. Silicon was the only element to increase significantly in the plant tissue from the amendment of soil with calcium silicate. Integrated disease management strategies for reducing gray leaf spot in both sod production and home lawn settings can be augmented by using Si fertilization to increase plant resistance to gray leaf spot, especially in soils deemed to be low in plant available Si.