南方根結(jié)線蟲侵染對(duì)不同抗性西瓜資源保護(hù)酶體系的影響

王志偉　李煥秀　孫德璽　鄧 云　劉君璞

摘 要： 對(duì)2份西瓜材料采用盆栽人工接種方法，研究了南方根結(jié)線蟲侵染后，西瓜根系超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、丙二醛（MDA）和過氧化氫酶（CAT）保護(hù)酶活性的變化。結(jié)果表明，抗病材料和感病材料的SOD、CAT、MDA和POD表現(xiàn)出不同的動(dòng)態(tài)，抗性與POD有一定的相關(guān)性。

關(guān)鍵詞： 南方根結(jié)線蟲； 西瓜資源； 保護(hù)酶體系

我國是世界西瓜生產(chǎn)和消費(fèi)第1大國，2007年西瓜種植面積達(dá)到178.47萬hm2，西瓜產(chǎn)業(yè)在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)著重要地位，在農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收中發(fā)揮著重要的作用[1]。隨著西瓜種植重茬年限的增加，根結(jié)線蟲蟲體數(shù)量日益增多，危害程度呈上升趨勢。利用抗性砧木進(jìn)行嫁接栽培是消除西瓜根結(jié)線蟲病害的有效措施。本試驗(yàn)在前期試驗(yàn)篩選出抗性材料的基礎(chǔ)上，采用盆栽幼苗人工接種方法，對(duì)中科1號(hào)（表現(xiàn)感病）和紅籽瓜（表現(xiàn)抗?。┙臃N南方根結(jié)線蟲后生理生化相關(guān)指標(biāo)的變化進(jìn)行分析測定，以期為深入研究西瓜根結(jié)線蟲的早期鑒定及抗性育種提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試感病西瓜材料中科1號(hào)由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所二倍體西瓜課題組提供，抗病材料紅籽瓜由國家種質(zhì)資源西瓜甜瓜中期庫提供。南方根結(jié)線蟲（Meloidogyne incognita）由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院李紅梅教授提供。

1.2 根結(jié)線蟲培養(yǎng)

先將根結(jié)線蟲接種到無菌土盆栽的易感根結(jié)線蟲番茄品種改良西粉902根際，生長45 d后番茄根系出現(xiàn)明顯根結(jié)時(shí)，采用劉維志[2]的方法從番茄根部分離南方根結(jié)線蟲卵作為接種物。

1.3 試驗(yàn)方法

為保證同期播種，于2010年4月27-29日根據(jù)2份材料的適宜發(fā)芽天數(shù)，實(shí)行分期浸種、催芽。并于5月2日選取發(fā)芽種子播種于32孔穴盤中，播種后置于日光溫室內(nèi)培養(yǎng)。待西瓜幼苗長至2葉1心時(shí)，移栽到直徑21 cm、高18 cm塑料花盆中，每盆1株，每份材料種植90盆，每15盆為1個(gè)處理小區(qū)，共6個(gè)小區(qū)。栽培基質(zhì)經(jīng)過121 ℃ 高溫滅菌1 h。5月23日用打孔器在盆栽2葉1心的西瓜幼苗根際打孔，每盆打8個(gè)孔，其中3個(gè)小區(qū)注入根結(jié)線蟲卵和幼蟲懸浮液5 mL（每mL約含1 000個(gè)卵和幼蟲）作為處理，另外3個(gè)小區(qū)注入清水為對(duì)照。

分別于接種后3、8、15、22、26和33 d，每個(gè)處理小區(qū)隨機(jī)選取4株幼苗，將根系沖洗干凈后投入液氮中，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、丙二醛（MDA）和過氧化氫酶（CAT）等有關(guān)生理生化指標(biāo)測定。

1.4 SOD、CAT、MDA和POD活性測定

2 結(jié)果與分析

2.1 南方根結(jié)線蟲對(duì)西瓜根系MDA含量的影響

南方根結(jié)線蟲對(duì)西瓜根系MDA含量的影響見圖1。試驗(yàn)結(jié)果表明：2份材料接種根結(jié)線蟲后MDA含量比對(duì)照高；接種后3 d，MDA含量最高，隨后逐漸降低，至8 d后又開始升高，15 d后MDA含量達(dá)到峰值，隨后降低至26 d再次升高。接種根結(jié)線蟲后，中科1號(hào)MDA含量一直比紅籽瓜高，表明南方根結(jié)線蟲能夠?qū)ξ鞴细导?xì)胞膜造成傷害，且對(duì)感病品種傷害更大。

2.2 南方根結(jié)線蟲對(duì)西瓜根系SOD活性的影響

從圖2可以看出，中科1號(hào)和紅籽瓜接種南方根結(jié)線蟲后，其根系SOD活性均比對(duì)照低。但隨著接種天數(shù)的增加，中科1號(hào)SOD活性呈逐漸增加的趨勢，到第15天時(shí)出現(xiàn)峰值，隨后呈下降趨勢，到26 d后又開始上升，第33天2次侵染前期又明顯增加。紅籽瓜的SOD活性變化比較大，在接種后15 d時(shí)出現(xiàn)峰值，隨后快速降低，至26 d后保持平穩(wěn)態(tài)勢，總體上降低幅度比中科1號(hào)大，至接種33 d 2次侵染前期SOD活性略有上升。

2.3 南方根結(jié)線蟲對(duì)西瓜根系CAT活性的影響

不同抗性材料根系CAT活性測定結(jié)果如圖3所示。接種后，2種材料CAT活性均比對(duì)照高，呈現(xiàn)先降低再升高再降低后再升高的趨勢。中科1號(hào)接種后CAT活性逐漸升高，至15 d時(shí)出現(xiàn)峰值，隨后緩慢降低，接種33 d于2次侵染前期快速升高。紅籽瓜的變化趨勢與中科1號(hào)相似，也是先降后升再降再升，但升降幅度相對(duì)劇烈，在接種第8天時(shí)降至最低點(diǎn)，隨后突然升高，在15 d時(shí)達(dá)到峰值，隨后降低，在2次侵染前期再次升高。在整個(gè)調(diào)查期，2個(gè)材料處理根系CAT活性均高于對(duì)照，在接種后15 d，2個(gè)材料根系CAT活性與對(duì)照相差最大，紅籽瓜接種后是對(duì)照的1.21倍，中科1號(hào)是對(duì)照的1.08倍。

2.4 南方根結(jié)線蟲對(duì)西瓜根系POD活性的影響

接種南方根結(jié)線蟲后西瓜根系POD活性的變化如圖4所示。中科1號(hào)和紅籽瓜接種根結(jié)線蟲后POD活性明顯比對(duì)照高，接種后3 d逐漸降低，至第8天POD活性逐漸增高，中科1號(hào)在22 d時(shí)達(dá)到峰值，紅籽瓜則在15 d時(shí)達(dá)到峰值，隨后緩慢降低，至2次侵染前期POD活性再次增高。紅籽瓜的POD活性無論是處理還是對(duì)照都比中科1號(hào)的高，但在第33天時(shí)兩者出現(xiàn)了交匯，2個(gè)材料的對(duì)照變化趨勢非常平緩一致。

3 討論與結(jié)論

MDA是膜脂過氧化的產(chǎn)物，MDA含量的高低可以反映出膜脂過氧化程度和植物對(duì)逆境反應(yīng)的強(qiáng)弱。本研究結(jié)果表明，未接種南方根結(jié)線蟲的抗性材料和感病材料的MDA含量沒有明顯差異，接種南方根結(jié)線蟲后，感病材料MDA含量變化趨勢和抗病材料一致，接種后3 d MDA含量較高，隨后降低，到接種15 d時(shí)出現(xiàn)峰值，隨后降低，至2次侵染前期再次升高，但是感病材料MDA含量始終比抗病材料高。這就表明，接種后2個(gè)材料都受到危害，發(fā)生膜脂過氧化，只是感病材料受到的傷害程度比抗病材料嚴(yán)重。

大量的試驗(yàn)研究表明，活性氧酶促清除系統(tǒng)在植物體內(nèi)活性氧動(dòng)態(tài)平衡過程中起著十分重要的作用，Rajasekhar等[7]研究發(fā)現(xiàn)，不同抗性的番茄品種在遭受南方根結(jié)線蟲侵染后，感病品種中的SOD活性升高，而抗病品種中SOD活性下降或無顯著的變化。本研究結(jié)果表明，接種南方根結(jié)線蟲后，2個(gè)材料的SOD活性均明顯降低，但下降程度不一致。這與Molinari[8]在番茄接種線蟲后，大部分材料的SOD活性下降的研究結(jié)果一致。

許多報(bào)道指出番茄接種根結(jié)線蟲后抗性材料根系CAT活性在接種24 h即顯著下降，感病材料下降不明顯，認(rèn)為CAT活性降低導(dǎo)致根系H2O2含量升高從而觸發(fā)過敏性抗性反應(yīng)。但是接種后不同時(shí)期CAT活性變化不同，Molinari[9]研究抗性材料葉片中的CAT活性在接種根結(jié)線蟲24 h后有所下降，但在48 h后有所回升或加強(qiáng)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，抗病材料紅籽瓜接種后CAT活性快速下降，隨后又快速增強(qiáng)，在接種后15 d出現(xiàn)峰值，隨后逐漸降低，至2次侵染前期CAT活性再次升高。感病材料中科1號(hào)接種后CAT活性呈逐漸增加的趨勢，在22 d到達(dá)峰值后緩慢降低，2次侵染前期活性快速增強(qiáng)。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，紅籽瓜的POD活性高于中科1號(hào)，在接種后15 d出現(xiàn)峰值，而中科1號(hào)在接種后22 d才出現(xiàn)峰值，這與翟衡等[10]在山葡萄上的研究結(jié)果一致。POD活性增加與植物抵抗病蟲侵染的過敏反應(yīng)有關(guān)，因此，紅籽瓜作為抗病材料反應(yīng)速度快，積累量大，能及時(shí)遏制病原的進(jìn)一步侵染，而中科1號(hào)POD積累慢，量小，待達(dá)到峰值時(shí)線蟲已侵入形成根結(jié)。從試驗(yàn)結(jié)果看，POD活性可以作為抗性鑒定的一個(gè)有效指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]王志偉，李煥秀，孫德璽，等. 西瓜甜瓜根結(jié)線蟲病研究進(jìn)展[J]. 中國瓜菜，2010，23（2）： 31-33.

[2]劉維志. 植物病原線蟲學(xué)[M]. 北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社，2002.

[3]陳建勛，王曉峰主編. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]. 廣州：華南理工大學(xué)出版社，2006.

[4]李合生主編. 植物生理生化試驗(yàn)原理和技術(shù)[M]. 北京：高等教育出版社，2000，7.

[5]熊慶娥編. 植物生理實(shí)驗(yàn)[M]. 成都：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，2001.

[6]白寶璋，王景安，孫玉霞，等. 植物生理學(xué)測試技術(shù)[M]. 北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，1993.

[7]Rajasekhar S P，Ganguly A K，Swain S C. Quantitative changes in superoxide dismutase，catalase and peroxidase with reference to resistance in tomato to Meloidogyne incognita[J]. Journal of Nematology，Indian，1997，27（1）： 79-85.

[8] Molinari S. Changes of catalase and SOD activities in the early response of tomato to Meloidogyne attack[J]. Nematol medit，1998， 26：167-172.

[9]Molinari S. Inhibition of H2O2-degrading enzymes in the response of Mi-bearing tomato to root-knot nematodes and salicylic acid treatment[J]. Nematologia Mediterranea，2001，29（2）： 235-239.

[10]翟衡，管雪強(qiáng)，趙錦彪，等. 山葡萄及山歐雜種葡萄對(duì)南方根結(jié)線蟲侵染的反應(yīng)[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2000，27（3）： 182-186.