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Civitas Pre-M1xed安全性评价及其对烟草赤星病的防治效果

樊杰 HSIANGTom 李芝义 刘畅 周浩 向立刚 汪汉成 余知和

引用本文:
Citation:

Civitas Pre-M1xed安全性评价及其对烟草赤星病的防治效果

    作者简介: 樊杰,男,硕士研究生,E-mail:1195833704@qq.com.
    通讯作者: 汪汉成, xiaobaiyang126@hotmail.com ; 余知和, zhiheyu@hotmail.com
  • 中图分类号: S482.2; TQ455.49

Safety evaluation of Civitas Pre-M1xed and its effect on brown spot disease of tobacco

    Corresponding author: Hancheng WANG, xiaobaiyang126@hotmail.com ;Zhihe YU, zhiheyu@hotmail.com
  • CLC number: S482.2; TQ455.49

  • 摘要: Civitas Pre-M1xed (以下简称Civitas) 是加拿大石油公司生产的一种食品级合成异链烷烃乳化剂化合物。本研究采用种子萌发和盆栽试验评估了Civitas的安全性,同时利用菌丝生长速率法测定了烟草赤星病菌Alternaria alternata对Citivas的敏感性,并采取盆栽方式评估了Civitas对烟草赤星病的防治效果。结果表明,相较于对照 (种子萌发率82.7%),1%和0.1%的Civitas对烟草种子萌发无抑制效应,而5%和10% 的Civitas对种子的萌发有抑制作用,萌发率分别为58.3%和32.1%。20%和10% Civitas对团棵期的烟株株高和茎围有一定抑制作用,而5%和1% 的Civitas则无明显影响;尽管不同供试浓度的Civitas对现蕾期的烟株株高生长无抑制效果,但20%和10% 的Civitas对该期烟株的茎围生长有一定抑制作用。此外,不同浓度的Civitas对烟草赤星病菌均表现出一定程度的抑制活性,且随Civitas浓度的增大而增强,20% 的Civitas的抑制率为54.1%。Civitas对烟草赤星病同时具有保护和治疗作用,5% 的Civitas直接喷洒烟叶10 d后,保护作用和治疗作用的防效分别为59.3%和19.6%。相关的研究结果可为Civitas的进一步安全性评价及潜在应用研究提供参考和依据。
  • 图 1  不同体积分数Civitas处理对团棵期烟株株高的影响

    Figure 1.  The effects of Civitas on the height of tobacco plants in rosette stage

    图 2  不同体积分数Civitas处理对现蕾期烟株株高的影响

    Figure 2.  The effects of Civitas on the height of tobacco plants in budding stage

    图 3  不同体积分数Civitas处理对团棵期烟株茎秆直径的影响

    Figure 3.  The effects of Civitas on stem diameters of tobacco plants in rosette stage

    图 4  不同体积分数Civitas处理对现蕾期烟株茎秆直径的影响

    Figure 4.  The effects of Civitas on stem diameters of tobacco plants in budding stage

    表 1  不同体积分数的Civitas对烟草种子萌发的影响

    Table 1.  The effects of Civitas on the germination of tobacco seeds

    处理 (体积分数/%)
    Treatment
    (Concentration/%, V/V)
    萌发数
    Number of
    germinated seeds
    萌发率
    Germination rate/%
    046.3 ± 1.2 a82.7 ± 2.1
    0.144.3 ± 2.3 a79.2 ± 4.1
    147.0 ± 1.7 a83.9 ± 3.1
    532.7 ± 0.6 b58.3 ± 1.0
    1018.0 ± 2.0 c32.1 ± 3.6
    注:表中数据为平均值 ± 标准差 (n = 3)。不同小写字母表示处理间存在显著性差异 (P<0.05)。Note: Data in the table were average value ± standard deviation. Different lowercase indicates significant differences among treatments with P<0.05.
    下载: 导出CSV

    表 2  Civitas对烟草赤星病菌菌丝生长的抑制作用

    Table 2.  Inhibitory effects on Civitas against the mycelial growth of Alternaria alternata

    处理 (体积分数/%)
    Treatment
    (Concentration /%, V/V)
    菌落直径
    Colony diameter/cm
    抑制率
    Inhibitory effect/%
    202.0 ± 0.1 f54.1
    102.3 ± 0.1 e47.0
    52.6 ± 0.2 e39.7
    2.503.0 ± 0.3 d29.8
    1.253.6 ± 0.3 c17.3
    0.633.6 ± 0.5 c17.2
    0.313.9 ± 0.3 b9.4
    0.164.1 ± 0.1 ab5.3
    04.3 ± 0.1 a0
    注:表中数据为平均值 ± 标准差 (n = 6)。不同小写字母表示处理间存在显著性差异 (P<0.05)。Notes: Data in the table were average value ± standard deviation. Different lowercase indicates significant differences among treatments with P<0.05.
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    表 3  5% Civtivas对盆栽烟草赤星病保护和治疗防效

    Table 3.  Preventive and curative effects of 5% Civtivas solution against Alternaria alternata isolated from tobacco plants

    处理
    Treatments
    作用方式
    Mode of action
    病斑直径
    Disease spot diameter/cm
    防效
    Control effects/%
    上部叶
    Upper leaves
    下部叶
    Lower leaves
    上部叶
    Upper leaves
    下部叶
    Lower leaves
    处理1 Treatment 1 保护作用 Preventive trial 1.0 ± 0.2 a 3.6 ± 0.2 a
    治疗作用 Curative trial 1.7 ± 0.5 a 3.7 ± 0.9 ab
    处理2 Treatment 2 保护作用 Preventive trial 0.9 ± 0.2 a 2.8 ± 0.6 bc 2.79 ± 1.14 c 10.56 ± 3.12 c
    治疗作用 Curative trial 1.5 ± 0.2 a 3.0 ± 0.7 abc 6.19 ± 2.24 b 5.46 ± 2.24 d
    处理3 Treatment 3 保护作用 Preventive trial 0.5 ± 0.2 b 1.8 ± 0.1 d 15.92 ± 2.43 a 59.30 ± 3.42 a
    治疗作用 Curative trial 1.2 ± 0.4 a 2.5 ± 0.2 c 13.14 ± 2.54 a 19.60 ± 1.12 b
    注:表中数据为平均值 ± 标准差(n=5),不同小写字母表示处理间存在显著性差异 (P<0.05)。Notes: Data in the table were average value ± standard deviation. Different lowercase indicates significant differences among treatments with P<0.05.
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-08-21
  • 网络出版日期:  2020-01-07

Civitas Pre-M1xed安全性评价及其对烟草赤星病的防治效果

    通讯作者: 汪汉成, xiaobaiyang126@hotmail.com
    通讯作者: 余知和, zhiheyu@hotmail.com
    作者简介: 樊杰,男,硕士研究生,E-mail:1195833704@qq.com
  • 1. 长江大学 生命科学学院,湖北 荆州 434025
  • 2. 圭尔夫大学 环境生物学院,加拿大 安大略 N1G2W1
  • 3. 荆州市荆州区马山镇农业技术服务中心 434031
  • 4. 贵州省烟草科学研究院,贵阳 550081

DOI: 10.16801/j.issn.1008-7303.2020.0043

摘要: Civitas Pre-M1xed (以下简称Civitas) 是加拿大石油公司生产的一种食品级合成异链烷烃乳化剂化合物。本研究采用种子萌发和盆栽试验评估了Civitas的安全性,同时利用菌丝生长速率法测定了烟草赤星病菌Alternaria alternata对Citivas的敏感性,并采取盆栽方式评估了Civitas对烟草赤星病的防治效果。结果表明,相较于对照 (种子萌发率82.7%),1%和0.1%的Civitas对烟草种子萌发无抑制效应,而5%和10% 的Civitas对种子的萌发有抑制作用,萌发率分别为58.3%和32.1%。20%和10% Civitas对团棵期的烟株株高和茎围有一定抑制作用,而5%和1% 的Civitas则无明显影响;尽管不同供试浓度的Civitas对现蕾期的烟株株高生长无抑制效果,但20%和10% 的Civitas对该期烟株的茎围生长有一定抑制作用。此外,不同浓度的Civitas对烟草赤星病菌均表现出一定程度的抑制活性,且随Civitas浓度的增大而增强,20% 的Civitas的抑制率为54.1%。Civitas对烟草赤星病同时具有保护和治疗作用,5% 的Civitas直接喷洒烟叶10 d后,保护作用和治疗作用的防效分别为59.3%和19.6%。相关的研究结果可为Civitas的进一步安全性评价及潜在应用研究提供参考和依据。

English Abstract

  • 链格孢菌 (Alternaria spp.) 是一种普遍存在于环境中的寄生或腐生丝状真菌,对基质和生态环境的适应性强,约有95%的种类能引起植物病害[1-2]。烟草赤星病是由A. alternata引起的烟叶成熟期主要病害之一[3],1892年在美国首次发现,随后在哥伦比亚、阿根廷、澳大利亚等地陆续爆发[4]。中国于1916年在北京首次发现烟草赤星病,20世纪60年代后在河南及山东等主要烟草种植地区广泛流行[5-6]。该病害主要发生在烟叶成熟后期,通常引起叶斑症状,严重时烟杆、蒴果也会受到危害[7]

    目前对烟草赤星病防治的主要手段依然是使用化学药剂,以菌核净为主。尽管菌核净为内吸性杀菌剂,但长期大量使用易产生抗药性,且在部分烟区已表现出防效降低、农药残留量较高等现象,大大影响了烟叶品质[8-9]。Civitas Pre-M1xed是加拿大石油公司生产的一种食品级合成异链烷烃乳化剂化合物,在常温下为绿色透明液体。由于该产品使用安全、环境友好,已分别于2009年2月和2011年1月在美国和加拿大登记注册,且对高尔夫球场的草坪褐斑病和炭疽病等草坪病害防控取得了较好效果,目前在世界其他国家或地区的应用效果尚未见报道。已有研究表明,Civitas是通过激活植物的自然防御机制起作用,被称为植物防御活化剂 (Plant Defense Activators)[10],但不同植物的特定基因组成 (即栽培品种不同) 可能对Civitas的有效性产生重大影响,而且不同品种对抗病激活剂的反应不同,有的品种表现出非常好的效果,病情指数降低一半,而有些品种则没有效果,甚至部分品种表现出病害更严重[11]

    因此,为确保烟叶生产及其产品的安全,本研究选择Civitas进行室内毒力测定及盆栽防治试验,旨在评价Civitas的安全性及对烟草赤星病发生与流行的防控效果,为Civitas的安全使用以及有效地控制该病害提供参考和依据。

    • 烟草赤星病原菌Alternaria alternata (菌株编号CX-1) 由贵州省烟草科学研究院微生物实验室提供。

    • 烟草品种K326包衣种子由玉溪中烟种子生产有限责任公司生产,用于烟草盆栽试验。K326裸种由贵州省烟草科学研究院提供,用于种子萌发试验。

    • 马铃薯琼脂培养基 (PDA):马铃薯200 g,琼脂粉20 g,葡萄糖20 g,加水补足1 000 mL。

    • Civitas Pre-M1xed由加拿大Suncor Energy Inc.提供,主要成分为:白矿油,CAS登录号8042-47-5,质量分数70%~90%;聚醚改性七甲基三硅氧烷,CAS登录号27306-78-1,质量分数1%~5%;月桂醇聚氧乙烯醚,CAS登录号9002-92-0,质量分数1%~5%。

    • 通过对烟草种子的萌发以及对烟草植株生长的影响来测定应用Civitas的安全性。将供试的烟草种子浸泡在2%的盐水中约1 h,及时用清水冲洗5次,选择成熟饱满的种子作为萌发试验材料。待种子晾干后,用直径1 mm的毛细管将种子放置于直径9 cm垫有3层无菌滤纸的培养皿中,每皿均匀摆放56粒,分别加入体积分数为10%、5%、1%和0.1%的Civitas稀释液5 mL,对照组加入5 mL无菌水,确保Civitas和无菌水充分润湿滤纸,3次重复,7 d后计算种子发芽率。

      前期预试验表明,用20%和10% 的Civitas直接喷洒烟株叶片会使烟叶表面出现大量黑色圆点,甚至叶脉部分变黑,因此,选择喷施盆栽基质的方式测定Civitas对烟草植株生长的影响。所用基质为Danish Pindstrup(丹麦品氏托普公司生产,基质规格0~10 mm,pH 5.5~6.5)。分别选取团棵期和现蕾期的烟株作为试验对象,每钵 (直径15 cm,高20 cm) 分别连续4次加入20%、10%、5%和1%的Civitas稀释液60 mL,每次间隔7 d,对照加入60 mL蒸馏水。每处理5盆烟草,置25 ℃温室培养。每隔7 d调查株高及茎围,观察烟株叶片与茎秆有无颜色及形态变化。

    • 采用菌丝生长速率法[8]测定。将供试菌株接种于PDA平板,25 ℃恒温培养7 d,从菌落边缘打取直径5 mm的菌饼备用。供试的Civitas体积分数梯度分别为0.16%、0.31%、0.63%、1.25%、2.5%、5%、10%和20%。每皿加入15 mL混合稀释的Civitas和PDA,对照为15 mL无Civitas的PDA。将直径5 mm的菌饼接种于PDA平板中央,每处理3次重复,置于25 ℃培养箱中培养7 d后,用十字交叉法测量菌落直径,计算菌丝生长抑制率。

    • 供试烟草品种K326为易感赤星病品种,选成熟期长势一致的烟株作为测试对象。盆栽所用基质同样为Danish Pindstrup。

      保护作用测定:用无菌水将Civitas配制成体积分数为5%的稀释液,分成两组,每组5 mL。一组随机均匀地喷洒在烟株叶片上,另一组喷洒在盆栽基质中,以喷施相同体积的无菌水作为空白对照。24 h后用接种针在叶片的相同部位制造同样的伤口,取直径5 mm的菌饼接种于伤口处,菌丝面紧贴叶片,用无菌水浸湿的脱脂棉保湿,每处理选取4片烟叶 (烟株上部和下部各两片叶),5次重复。间隔7 d后第2次喷施Civitas稀释液,10 d后测量叶片病斑长度和宽度,计算病斑平均直径[9]

      治疗作用测定:先将菌饼接种于叶片伤口,24 h后喷洒5%的Civitas稀释液,其余同上。

    • 采用SPSS软件进行数据统计分析。以Civitas的浓度对数为横坐标,对病原菌菌丝生长抑制率或种子萌发率为纵坐标,建立线性回归方程,并进行差异显著性分析。根据回归方程,计算Civitas的有效抑制浓度EC50和EC90值及相关系数 (r)。

    • 结果 (表1) 表明:Civitas的体积分数不同,其对烟草种子萌发的影响不同,其中10%和5%的Civitas对种子萌发表现出显著的抑制作用,而0.1 %和1 %的Civitas则与对照无差异。通过数据拟合的回归方程为y = 0.14x−0.97,相关系数r为0.97,其EC50和EC90值分别为6.7%和15.7%。

      表 1  不同体积分数的Civitas对烟草种子萌发的影响

      Table 1.  The effects of Civitas on the germination of tobacco seeds

      处理 (体积分数/%)
      Treatment
      (Concentration/%, V/V)
      萌发数
      Number of
      germinated seeds
      萌发率
      Germination rate/%
      046.3 ± 1.2 a82.7 ± 2.1
      0.144.3 ± 2.3 a79.2 ± 4.1
      147.0 ± 1.7 a83.9 ± 3.1
      532.7 ± 0.6 b58.3 ± 1.0
      1018.0 ± 2.0 c32.1 ± 3.6
      注:表中数据为平均值 ± 标准差 (n = 3)。不同小写字母表示处理间存在显著性差异 (P<0.05)。Note: Data in the table were average value ± standard deviation. Different lowercase indicates significant differences among treatments with P<0.05.
    • 不同体积分数的Civitas处理对不同时期烟株株高的影响结果见图1图2。对于团棵期烟株,第一次施用Civitas后,各处理烟株生长高度明显高于对照组,表明Civitas对团棵期烟株的株高生长有一定促进作用。但随着施用次数的增加,各处理组与对照组差异变小,其中20% Civitas处理组株高增长量低于其他3个体积分数的处理,且与对照存在明显差异;同时用20%和10% 的Civitas处理4次后,观察到烟株叶片明显萎缩变黄下垂,而其他处理则无类似现象发生。对于现蕾期烟株,连续4次施用Civitas后,10% Civitas处理的株高显著高于其他处理,说明10% Civitas能促进现蕾期烟株株高的生长,其余各体积分数处理之间无明显差异。

      图 1  不同体积分数Civitas处理对团棵期烟株株高的影响

      Figure 1.  The effects of Civitas on the height of tobacco plants in rosette stage

      图 2  不同体积分数Civitas处理对现蕾期烟株株高的影响

      Figure 2.  The effects of Civitas on the height of tobacco plants in budding stage

      图 3  不同体积分数Civitas处理对团棵期烟株茎秆直径的影响

      Figure 3.  The effects of Civitas on stem diameters of tobacco plants in rosette stage

      图3图4显示了不同体积分数Civitas处理对烟株茎秆直径的影响。对于团棵期烟株,第1次施用Civitas后,1%和5%处理组的烟株茎直径与对照无明显差别,但随着施用次数的增加,20%、10%和5% Civitas处理的烟株茎直径增加值明显小于对照组,且浓度越高,增加值越小;而1%的Civitas处理则与对照无明显差异。对于现蕾期烟株,施用Civitas 4次后,1%和5% 的Civitas处理与对照无明显差异,但20%和10%的 Civitas处理茎直径增加值远低于对照组,说明20%和10% 的Civita对烟株茎秆的生长存在明显抑制作用。此外,5%的Civitas处理对现蕾期烟株茎秆的影响小于团棵期烟株,可能是由于现蕾期植株的耐受力更强。综合图1-图4数据分析表明,不同时期的烟株对Civitas的耐受程度不同,少量施用低体积分数的Civitas可能会促进烟株的生长发育,而当Civitas的体积分数达到10%及以上时可能会对烟草植株的生长发育产生较大影响。

      图 4  不同体积分数Civitas处理对现蕾期烟株茎秆直径的影响

      Figure 4.  The effects of Civitas on stem diameters of tobacco plants in budding stage

    • 表2看出,不同体积分数的Civitas对烟草赤星病病原菌具有不同程度的抑制效果,且随着Civitas体积分数的增大而增强,最大抑制率为54.1%,回归方程y = 0.82x−0.9,r为0.99,EC50值为12.7%。

      表 2  Civitas对烟草赤星病菌菌丝生长的抑制作用

      Table 2.  Inhibitory effects on Civitas against the mycelial growth of Alternaria alternata

      处理 (体积分数/%)
      Treatment
      (Concentration /%, V/V)
      菌落直径
      Colony diameter/cm
      抑制率
      Inhibitory effect/%
      202.0 ± 0.1 f54.1
      102.3 ± 0.1 e47.0
      52.6 ± 0.2 e39.7
      2.503.0 ± 0.3 d29.8
      1.253.6 ± 0.3 c17.3
      0.633.6 ± 0.5 c17.2
      0.313.9 ± 0.3 b9.4
      0.164.1 ± 0.1 ab5.3
      04.3 ± 0.1 a0
      注:表中数据为平均值 ± 标准差 (n = 6)。不同小写字母表示处理间存在显著性差异 (P<0.05)。Notes: Data in the table were average value ± standard deviation. Different lowercase indicates significant differences among treatments with P<0.05.
    • 表3可见,将5% 的Civitas直接喷洒于烟株叶片 (处理3),接种后病斑直径与对照 (处理1) 存在较明显差异性,在烟草赤星病的防治效果方面,Civitas的保护作用优于治疗作用,用药10 d后,对烟株下部叶保护作用防效达到59.3%。从表3数据还可以看出,将5% Civitas直接应用于基质 (处理2),则其对烟草赤星病没有明显的防治效果,暗示与Civitas的作用机制有关。处理2和3对烟株上部叶的效果无明显差异,可能与赤星病发病时期及叶片成熟度有关。

      表 3  5% Civtivas对盆栽烟草赤星病保护和治疗防效

      Table 3.  Preventive and curative effects of 5% Civtivas solution against Alternaria alternata isolated from tobacco plants

      处理
      Treatments
      作用方式
      Mode of action
      病斑直径
      Disease spot diameter/cm
      防效
      Control effects/%
      上部叶
      Upper leaves
      下部叶
      Lower leaves
      上部叶
      Upper leaves
      下部叶
      Lower leaves
      处理1 Treatment 1 保护作用 Preventive trial 1.0 ± 0.2 a 3.6 ± 0.2 a
      治疗作用 Curative trial 1.7 ± 0.5 a 3.7 ± 0.9 ab
      处理2 Treatment 2 保护作用 Preventive trial 0.9 ± 0.2 a 2.8 ± 0.6 bc 2.79 ± 1.14 c 10.56 ± 3.12 c
      治疗作用 Curative trial 1.5 ± 0.2 a 3.0 ± 0.7 abc 6.19 ± 2.24 b 5.46 ± 2.24 d
      处理3 Treatment 3 保护作用 Preventive trial 0.5 ± 0.2 b 1.8 ± 0.1 d 15.92 ± 2.43 a 59.30 ± 3.42 a
      治疗作用 Curative trial 1.2 ± 0.4 a 2.5 ± 0.2 c 13.14 ± 2.54 a 19.60 ± 1.12 b
      注:表中数据为平均值 ± 标准差(n=5),不同小写字母表示处理间存在显著性差异 (P<0.05)。Notes: Data in the table were average value ± standard deviation. Different lowercase indicates significant differences among treatments with P<0.05.
    • 关于Civitas的应用,目前仅见其对草坪草的病害有良好防治效果的报道,通过追踪定位草坪草相关防御基因的表达,发现其能激活植物对病原菌产生更强的系统抗性,从而抵抗病原菌的入侵[10]。有关该化合物是否对植物生长有负面影响则鲜见文献报道。

      鉴于中国尚未见关于Civitas的应用报道,因此,本研究参考美国、加拿大等利用Civitas类似产品在草坪草和Nicotiana benthamiana中的应用及研究情况,从烟草种子萌发以及不同生育期的烟草生长发育方面探讨Civitas的安全性。结果表明,当Civitas体积分数高于10%时,对烟草种子萌发和烟株生长影响较为严重,会导致烟叶变黄萎缩下垂,同时茎基部明显变黑。因此,本研究选取了5%的Civitas用来测试对烟草赤星病的防治效果。通过直接喷施5% Civitas于种植基质和烟株叶片两种方式,表明后者有较好的防治效果,5% Civitas处理烟叶10 d后保护作用分别为59.3%,而直接喷施在基质中则无明显作用。在已有的研究报道中,研究对象一般为高尔夫球场草坪草疾病,Hsiang等研究发现,5% 的Civitas对草坪草由Sclerotinia homoeocarpa引起的币斑病有较好的防治效果,且分别在田间和在实验室进行直接喷洒试验时,发现叶片发病区域减少约20%到40%[10]

      Cortes-Barco等测试了Civitas对其他15种病原真菌的抗菌活性,其中对7种真菌的EC50值在15%左右,仅对1种真菌Colletotrichum cereal的EC50值在4.8%,对2种真菌无抑制作用,对其余5种真菌EC50值皆在50%以上[12]。本研究发现,Civitas对烟草赤星病菌的EC50值为12.7%,与其研究结果接近。

      Civitas为石油提取物,是一种食品级合成异链烷烃乳化剂化合物。同时,有研究表明,Civitas也是一种植物诱抗剂[10]。相较于其他诱抗剂,马源等研究表明,根部注射2R,3R-丁二醇和2,3-丁二醇处理匍匐翦股颖Agrostis stolonifera比叶面直接喷施效果好,最适体积分数根部注射10 d后,病情指数分别为1.6%和1.07%,效果比叶面喷施病情指数分别降低11倍和10倍,但叶面喷施仍有一定的诱抗效果[13-14]。本研究结果与之不同,叶面喷施效果明显比根部灌溉好,可能是植物种类以及诱抗剂的具体作用机制不同造成的。Civitas的具体作用机制尚不明确,结合相关学者的研究,可以做出初步的结论:1) Civitas对大多数真菌的直接作用效果微弱;2) Civitas在田间和室内的测试结果表明,对植物病害都具有一定防治效果;3) Civitas能使草坪、野生烟草等植物的防御反应基因在受感染后更好更快地表达[10-11,15-17]

      本研究仅检测了Civitas对烟草种子的萌发和生长发育的影响以及对赤星病的防治效果,其作用机制是否与其他研究类似通过增强植物防御基因的表达还需进一步试验验证。因此,后续的工作还有待增加测试作物范围和病原菌种类。此外,Civitas是否可作为防治烟草赤星病的有效药剂以及适宜的施用剂量、方法等及使用时间等还需通过田间试验进一步确认。

参考文献 (17)

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