根結(jié)線蟲侵染對番茄葉片保護酶活性及膜脂過氧化的影響＊

李媛媛，魯麗鑫，王冰林

（1.濰坊學(xué)院，山東 濰坊 261061；2.濰坊市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東 濰坊 261071）

根結(jié)線蟲侵染對番茄葉片保護酶活性及膜脂過氧化的影響＊

李媛媛1，魯麗鑫1，王冰林2

（1.濰坊學(xué)院，山東 濰坊 261061；2.濰坊市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東 濰坊 261071）

以番茄品種雄風(fēng)158為試材，研究了根結(jié)線蟲侵染對其保護酶活性和膜脂過氧化的影響。結(jié)果顯示，線蟲侵染后，番茄葉片的過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性和丙二醛（MDA）含量均遠高于未接種番茄。POD活性在接種后1－15d呈上升趨勢，然后開始下降，15d時出現(xiàn)峰值；CAT活性在接種后5－15d呈下降趨勢，5d時出現(xiàn)峰值；MDA含量持續(xù)上升至20d時為最大值；超氧化物歧化酶（SOD）的活性接種1－15d高于未接種番茄，15－20d略低于未接種番茄，10d時出現(xiàn)峰值。研究結(jié)果表明，MDA含量可以作為早期判斷番茄是否感染根結(jié)線蟲的一項生理指標。

番茄；根結(jié)線蟲；保護酶活性；膜脂過氧化

番茄（Solanum Lycopersicum）是我國設(shè)施栽培的主要蔬菜之一，連年種植造成連作障礙嚴重，病害達40多種［1］，其中根結(jié)線蟲病是番茄的主要病害之一，在許多菜區(qū)呈逐年上升趨勢［2］，嚴重影響了設(shè)施番茄的產(chǎn)量與質(zhì)量。

根結(jié)線蟲侵染后，植株會產(chǎn)生一定的生理生化變化。目前，對該方面的研究相對比較多，但是不同的研究者，其研究結(jié)論卻不一致。郭衍銀等［4］研究發(fā)現(xiàn)接種南方根結(jié)線蟲后，生姜體內(nèi)各種生理生化指標主要在初次侵染前期和二次侵染前期表現(xiàn)出一定的反應(yīng)，其余時間則基本喪失這種反應(yīng)。金國良等［5］在黑籽南瓜中研究發(fā)現(xiàn)，接種線蟲后過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）及多酚氧化酶（PPO）活性在侵染前期顯著升高，而后下降，在侵染后期POD稍有升高，SOD和PPO則呈現(xiàn)下降趨勢；過氧化氫酶（CAT）活性在侵染前期顯著下降，而后呈升高趨勢。楊宇虹等［6］研究卻表明受南方根結(jié)線蟲侵染后，感病煙草品種POD活性僅比其不受線蟲侵染的根系增加4個酶活性單位。Molinari等［7］則研究表明番茄接種線蟲后，大部分材料中SOD活性下降。

為了進一步明確根結(jié)線蟲侵染所引起的植株生理生化反應(yīng)規(guī)律，本試驗以濰坊主栽番茄品種雄風(fēng)158為試材，測定了根結(jié)線蟲侵染后對番茄葉片中SOD、POD、CAT活性以及丙二醛（MDA）含量的動態(tài)變化，以期探討番茄對根結(jié)線蟲侵染的生理生化機制，為抗根結(jié)線蟲番茄篩選提供一定的技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試根結(jié)線蟲

試驗根結(jié)線蟲采自濰坊市農(nóng)科院茄子試驗地，經(jīng)鑒定后，接種在感病番茄品種上進行擴繁備用。

1.1.2 供試番茄品種

試驗所用番茄品種為雄風(fēng)158，河南省商丘市傲雪種業(yè)有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗方法

1.2.1 根結(jié)線蟲接種

選擇長勢相當?shù)乃娜~期雄風(fēng)158番茄植株，用打孔器在根圍打孔（5孔／盆），按2000條／盆注入二齡幼蟲，以清水注入作為對照，然后用土掩埋。各處理為10株，重復(fù)3次。

1.2.2 酶活性測定

分別于接種后1、5、10、15和20d采取接種線蟲和未接種線蟲的番茄葉片，在室內(nèi)測定葉片的各項酶活性指標。SOD活性測定采用NBT光化還原法［8］；POD活性測定采用愈創(chuàng)木酚氧化法［9］；CAT活性參照汪宗立［10］介紹的方法測定；MDA含量測定采用硫代巴比妥酸顯色法［11］。

2 結(jié)果與分析

2.1 番茄葉片中POD活性變化

番茄葉片POD活性測定結(jié)果如圖1所示。從整個調(diào)查期看，接種后l－20d，接種材料POD活性均高于對照。在接種后，番茄材料葉片POD活性即開始迅速上升，在接種15d出現(xiàn)最高峰，為1.434U。對照材料葉片POD活性也有變化，峰值在10d出現(xiàn)，為1.157U。

圖1 番茄葉片POD活性變化

圖2 番茄葉片SOD活性變化

2.2 番茄葉片中SOD活性變化

番茄葉片SOD活性測定結(jié)果如圖2所示。從整個調(diào)查期看，接種后l－15d，接種材料SOD活性均遠高于對照；15－20d均略低于對照。接種后，番茄葉片SOD活性開始迅速上升，在接種10d時到達峰值，為4.205U，隨后SOD活性迅速下降，并低于對照。

2.3 番茄葉片中CAT活性變化

番茄葉片CAT活性變化如圖3所示。從該圖中可以看出，未接種的對照材料CAT活性變化不大。接種線蟲的番茄葉片CAT活性變化比較明顯。在接種1－5d迅速上升至峰值，為0.114U，然后酶活性有明顯下降，接種15d出現(xiàn)低谷。從整個調(diào)查期看，接種處理的番茄葉片CAT活性均高于對照，接種后5d時，番茄葉片CAT活性與對照相差最大，是對照的2.72倍。

2.4 番茄葉片中MDA含量變化

番茄葉片中MDA含量變化如圖4所示。從圖4可以看出，未接種的對照材料中MDA在10d時出現(xiàn)峰值，為0.065μmol，然后開始下降至20d，達最小值0.056μmol。接種后番茄材料葉片MDA含量開始增加，接種20d至最大值為0.075μmol。從整個調(diào)查期看，接種處理的番茄葉片MDA含量均高于對照，接種后20d，番茄葉片MDA含量與對照相差最大，比對照增加了33.93%。表明南方根結(jié)線蟲可以對番茄細胞膜造成傷害，降低番茄對逆境的適應(yīng)能力，促使植株早衰。

圖3 番茄葉片CAT活性變化

圖4 番茄葉片MDA含量變化

3 討論

SOD是植物體內(nèi)清除自由基的最關(guān)鍵酶之一，它能催化植物體內(nèi)分子氧活化的第一個中間產(chǎn)物O2－發(fā)生歧化反應(yīng)，生成O2和H2O2（2O2－＋2H＋＝H2O2＋O2）。已有研究證明，在感病反應(yīng)中SOD活性升高，抗病反應(yīng)中活性下降或無多大變化。本實驗感病材料接種后1－15d中的SOD活性升高，且遠高于未接種的材料，高濃度的SOD清除了細胞內(nèi)的H2O2。H2O2是木質(zhì)素合成的前體物質(zhì)，細胞內(nèi)由于缺乏H2O2，木質(zhì)素合成減少，細胞壁變薄，線蟲侵入增多，造成細胞膜和細胞器的大量損傷，從而表現(xiàn)感病。但16d后SOD的活性又開始下降且低于未接種的材料，具體原因有待于進一步試驗研究。

POD是細胞內(nèi)一種重要的防御酶，不僅植物細胞內(nèi)產(chǎn)生的O2－經(jīng)SOD催化反應(yīng)形成的H2O2，可再由POD催化分解成H2O和O2。同時，POD可催化許多化合物如脂肪酸、芳香胺和酚類物質(zhì)的氧化；催化木質(zhì)素前體如松伯醇的形成以及細胞壁碳水化合物與蛋白質(zhì)之間形成共價鍵［12］。關(guān)于POD在植物抗病中的作用尚存在不同觀點，有些研究表明，POD活性上升對細胞壁木質(zhì)化起到一定的作用，而細胞壁木質(zhì)化有助于阻止線蟲的侵入［13］。本實驗雖然感病材料中POD峰值活性較高，但接種后15d才出現(xiàn)峰值，此時大量線蟲已經(jīng)侵入感病材料根部，POD的高活性并不能阻止線蟲的侵染。

CAT是一種重要的內(nèi)源活性氧清除劑，對H2O2和·OH有清除作用，雖然該反應(yīng)速度快，但由于CAT對H2O2和·OH的親和性低，因此在清除病原物與植物相互作用過程中產(chǎn)生的H2O2時作用可能有限。不過，某些POD對H2O2的親和性要比CAT高得多。二者協(xié)調(diào)作用，以維持植物體內(nèi)H2O2和·OH的正常代謝水平。本次試驗中，未接種線蟲的處理的CAT活性比接種線蟲的處理普遍要低，這說明未接蟲處理的植株體內(nèi)較低的CAT活性水平不能清除非親和性互作產(chǎn)生的過量H2O2，植株表現(xiàn)對病害較強的抵抗能力。但CAT活性升降的無規(guī)律與植株抗病性無顯著性相關(guān)，還有待于進一步試驗證實。

MDA是細胞膜脂過氧化的終產(chǎn)物，它可強烈地與細胞內(nèi)許多成分發(fā)生反應(yīng)，使多種酶和膜系統(tǒng)遭受嚴重損傷，其含量高低反映了植物膜受傷害程度［14］，所以研究者常以MDA作為判斷細胞膜脂過氧化作用的主要指標［15］。在本次試驗所研究的接蟲量范圍內(nèi)，MDA的含量呈持續(xù)上升的趨勢，表明隨著線蟲侵染進程，細胞膜損傷逐漸加大。

綜上所述，本試驗中在根結(jié)線蟲侵染番茄的不同調(diào)查時期，葉片SOD、POD、CAT等保護酶類呈現(xiàn)低－高－低的變化趨勢，因此，這些保護酶的活性高低不能作為番茄是否被線蟲侵染的有效生理指標。但是，MDA含量卻持續(xù)上升，與線蟲侵染時間呈正相關(guān)，可以作為早期判斷番茄是否感染根結(jié)線蟲的一項生理指標。

［1］杜永臣，嚴準，王孝宣，等.番茄育種研究主要進展［J］.園藝學(xué)報，1999，26（3）：161－169.

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［8］李合生.植物生理生化實驗原理與技術(shù)［M］.北京：高等教育出版社，2000：167－169.

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（責任編輯：肖恩忠）

Effects of Meloidogyne Incognita on the Activities of Protective Enzymes and Superoxidation of Membrane Lipid in Solanum Lycopersicum

LI Yuan－yuan1，LU Li－xin1，WANG Bing－lin2
（1.Weifang University，Weifang 261061，China；2.Weifang Academy of Agricultural Sciences，Weifang 261071，China）

Under the infection by Meloidogyne incognita，continuous changes of several physiological and chemical indexes in tomato were studied.Results showed that after Meloidogyne incognita infecting，the activities of peroxidase（POD）and catalase（CAT）and the content of MDA were much higher than non－inoculated.POD activity of plants inoculated by nematode rose in the 1－15d and then declined，and the peak appeared in the 15d.CAT activity of plants inoculated by nematode declined in the 5－15d after inoculation and the peak appeared in the 5d.MDA content was the highest in the 20d.SOD activity of plants inoculated by nematode was higher than the non－inoculated in the 1－15d after inoculated，while it was slightly lower than the non－inoculated in the 15－20d.These results suggested that the content of MDA may be as an early physiological index indicating whether the tomato infected by nematode.

tomato，meloidogyne incognita，activities of protective enzymes，superoxidation of membrane lipid

2011－07－19

山東省星火計劃項目（2009XH060）

李媛媛（1979－），女，山東淄博人，濰坊學(xué)院生物工程學(xué)院講師，博士。研究方向：蔬菜遺傳育種。

S963.21＋1 文獻標識碼：A 文章編號：1671－4288（2011）06－0073－04