葡萄抗黑痘病與3種酶活性的關(guān)系

劉會(huì)寧，唐華程 （長江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北 荊州434025）

葡萄黑痘病 （Spheceloma ampelinum do Bary）是危害葡萄的最重要病害之一。目前植物抗病機(jī)理的研究主要集中在生理生化抗病性方面，而酶活性與抗病性的關(guān)系是研究的熱點(diǎn)。早在1964年，Staples即研究了菜豆受菜豆單孢銹菌侵染后幾種酶活性的變化［1］。植物在受到病原物侵染或是抗病激發(fā)子誘導(dǎo)后，過氧化物酶 （POD）、苯丙氨酸解氨酶 （PAL）、過氧化氫酶 （CAT）、多酚氧化酶的活性均顯著增強(qiáng)。但酶活性增強(qiáng)有時(shí)與抗病性呈負(fù)相關(guān)［2］。朱友林［3］在對小麥赤霉病的研究中發(fā)現(xiàn)，抗、感品種接種病菌后超氧化物歧化酶 （SOD）活性均升高，但抗病品種比感病品種升高幅度更大。陳利峰等［4］研究抗、感小麥赤霉病SOD活性變化的結(jié)果表明，接種后抗病品種和感病品種SOD活性表現(xiàn)出相反的變化趨勢，即抗性品種的SOD活性下降，而感病品種的SOD活性升高。不同抗性的葡萄品種感染白腐病病菌后，根據(jù)苗則彥等［5］的試驗(yàn)結(jié)果，抗病品種的健康果粒中SOD活性低于感病品種，但在受病原菌侵染后抗病品種的SOD活性迅速上升，感病品種的SOD活性幾乎沒有改變。

苗則彥等［5］對白腐病病的研究結(jié)果表明，抗、中抗品種的PAL酶活性，在病原菌侵染后呈上升趨勢，而感病品種呈下降趨勢。翟彩霞等［6］用低濃度玉米小斑病T毒素處理玉米CMS2T葉片后，再接種高濃度毒素，葉片上的病斑明顯減少，而PAL等值較對照增高。吳岳軒［7］用水稻白葉枯病弱毒菌株預(yù)處理水稻后，再感染強(qiáng)毒菌株，水稻中PAL活性的變化強(qiáng)度大于對照，抗病性也強(qiáng)于對照。畢詠梅等［8］用稻瘟病菌菌絲和培養(yǎng)濾液中提取的誘導(dǎo)物處理水稻幼苗和愈傷組織后PAL活性提高。李冠等［9］用瓜類刺盤孢培養(yǎng)濾液和菌絲細(xì)胞壁誘導(dǎo)處理哈密瓜也得到相同結(jié)果。楊秀屏等［10］用葉銹菌侵染的小麥葉片為材料進(jìn)行的研究表明，PAL的活性升高。黃銳［11］在研究雜交水稻及其親本抗瘟性與幾種酶活性及丙二醛含量的關(guān)系中表明，PAL活性變化與雜交稻品種及其親本的抗瘟性呈正相關(guān)。

近年來，抗壞血酸過氧化物酶 （APX）重要的生理生化功能得到廣泛的關(guān)注。在強(qiáng)光、干旱、熱處理、ABA激素處理下，APX的轉(zhuǎn)錄水平穩(wěn)定提高；然而，脅迫條件下酶活性的提高遠(yuǎn)不如轉(zhuǎn)錄水平提高的顯著［12－13］。目前，超氧化物歧化酶活性、苯丙氨酸解氨酶活性和抗壞血酸過氧化物酶活性與葡萄以外的植物、黑痘病以外的病害或逆境的關(guān)系研究已有報(bào)道，但用來研究與葡萄抗黑痘病的關(guān)系尚未發(fā)現(xiàn)相關(guān)文獻(xiàn)。因此本研究通過測定健康葉片和感病葉片中上述3種酶的活性變化趨勢，探討這3種酶活性與葡萄抗黑痘病的關(guān)系，以為病害防治及抗病育種提供參考。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)材料

以早紫、維多利亞、新華一號、9307和粉紅亞都蜜5個(gè)葡萄品種為試驗(yàn)材料，均為7年生的扦插苗，株行距為1．0m×2．0m。

1．2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2008年5～7月，在長江大學(xué)園藝園林學(xué)院教學(xué)實(shí)習(xí)基地塑料大棚內(nèi)進(jìn)行。隨機(jī)選取非邊緣位置且長勢大致相同的植株，單株小區(qū)，3次重復(fù)。試驗(yàn)期間所有品種田間管理一致。酶活性測定時(shí)，選功能葉，并按病葉感病程度分輕、中、重3個(gè)等級取樣。將采集的葉片放于冰箱冷藏室中保存?zhèn)溆?。超氧化物歧化酶活性的測定采用文獻(xiàn) ［14］的方法，苯丙氨酸解氨酶活性的測定采用文獻(xiàn) ［15］的方法、抗壞血酸過氧化物酶活性的測定采用文獻(xiàn) ［16］的方法。試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析采用Duncan氏新復(fù)極差法 （SSR 法）［17］。

2 結(jié)果與分析

2．1 供試品種感病后葉片中各指標(biāo)的變化

2．1．1 超氧化物歧化酶活性的變化

健康葉片和不同感病程度葉片中超氧化物歧化酶活性的測定結(jié)果見表1。

表1 供試品種感病后的SOD活性 U／g

由表1可知，9307感病后SOD酶活性先升高后降低，但均未達(dá)到顯著差異；粉紅亞都蜜感病后SOD酶活性也是先升高，然后顯著下降；而新華一號感病后SOD酶活性先極顯著降低，然后又極顯著升高；維多利亞感病后SOD酶活性先是略微上升，然后是極顯著下降，最后是極顯著上升；早紫感病后SOD酶活性先是顯著下降，然后是顯著上升，最后又略微下降。總之，新華1號、維多利亞感病后SOD酶活性是極顯著上升，9307、粉紅亞都蜜、早紫感病后SOD酶活性稍有下降，未達(dá)到顯著水平，但是總趨勢還是升高。

2．1．2 苯丙氨酸解氨氨酶活性的變化

健康葉片和不同感病程度葉片中苯丙氨酸解氨氨酶活性的測定結(jié)果見表2。

表2 供試品種感病后的PAL活性 U／（g·min）

由表2可知，9307感病后PAL活性變化是先升后降然后又升高，但均未達(dá)到顯著水平；新華1號感病后PAL活性變化先是顯著升高，然后又稍有下降，總體上感病葉片中PAL活性也明顯高于健康葉片；粉紅亞都蜜感病后PAL活性變化是先稍有下降，然后又極顯著上升，最后又極顯著下降；維多利亞感病后PAL活性變化是先極顯著下降，然后又稍有上升，最后又稍有下降；早紫感病后PAL活性變化是先極顯著上升，然后又稍有上升，最后又極顯著下降?？傊?，除維多利亞感病后PAL活性顯著下降外，其他品種感病后PAL活性都有不同程度的升高。

2．1．3 抗壞血酸過氧化物酶活性

健康葉片和不同感病程度葉片中抗壞血酸過氧化物酶活性的測定結(jié)果見表3。

表3 供試品種感病后的APX活性 μmol ASA／（gFW·h）

由表3可知，9307和維多利亞感病后APX活性先是極顯著上升，在重度感病時(shí)又極顯著下降；新華1號感病后APX活性先是稍有升高，然后又極顯著升高，在重度感病時(shí)又極顯著下降；粉紅亞都蜜感病后APX活性先是稍有升高，然后一直顯著升高；維多利亞感病后APX活性先是稍有升高，然后又極顯著上升，在重度感病時(shí)呈極顯著下降趨勢；早紫感病后APX活性先是稍有升高，然后是極顯著上升，在重度感病時(shí)又稍有升高。總之，各品種感病后抗壞血酸過氧化物酶活性均高于健康葉片，即總趨勢是升高。

2．2 供試品種健康葉片相關(guān)指標(biāo)的比較

為了探討不同品種健康葉片中相關(guān)指標(biāo)的差異，將不同品種健康葉片中相關(guān)指標(biāo)的大小進(jìn)行了多重比較 （SSR法），結(jié)果見表4。

表4 供試品種健康葉片相關(guān)指標(biāo)的比較

由表4可知，健康葉片中SOD酶活性的變化大體在539．7319～651．9910U／g之間，早紫、粉紅亞都蜜與新華一號之間呈顯著差異，其他品種均未達(dá)到顯著差異；PAL酶活性的變化大體在1365．4176～2255．5009 U／（g·min）之間，粉紅亞都蜜與早紫、維多利亞、新華一號之間呈顯著差異，粉紅亞都蜜與9307之間，早紫、維多利亞、新華一號之間均無顯著差異；APX酶活性的變化大體在28．2129～29．9552μmol／（g·h）之間，各個(gè)品種之間均未達(dá)到顯著差異。

2．3 供試品種不同感病程度葉片相關(guān)指標(biāo)的比較

為了探討不同品種感病葉片中相關(guān)指標(biāo)的差異，將不同品種感病葉片中相關(guān)指標(biāo)的大小進(jìn)行了多重比較 （SSR法），結(jié)果見表5。

由表5可知，供試品種感病后葉片中SOD活性在276．8064～709．5578U／g之間變化，在輕度感病時(shí)，粉紅亞都蜜、維多利亞、9307與早紫、新華一號之間呈極顯著差異，早紫與新華一號之間呈顯著差異，而粉紅亞都蜜、維多利亞、9307之間均無顯著差異，在中度感病時(shí)，粉紅亞都蜜、9307、早紫與新華一號、維多利亞之間，新華一號與維多利亞呈極顯著差異，粉紅亞都蜜與9307、早紫之間呈顯著差異，其他品種之間均無顯著差異；在嚴(yán)重感病時(shí)，維多利亞與粉紅亞都蜜、早紫、9307之間，新華一號與9307之間呈顯著差異，維多利亞與新華一號之間，新華一號、粉紅亞都蜜、早紫之間，粉紅亞都蜜、早紫、9307之間均無顯著差異。

表5 供試品種不同感病程度葉片相關(guān)指標(biāo)的比較

供試品種感病后葉片中PAL酶活性在822．3616～5654．2681U／（g·min）之間變化，在輕度感病時(shí)，9307、早紫與維多利亞之間呈極顯著差異，9307、早紫與粉紅亞都蜜之間呈顯著差異，而9307、早紫、新華一號之間，新華一號、粉紅亞都蜜、維多利亞之間均無顯著差異；在中度感病時(shí)，粉紅亞都蜜與早紫、9307、維多利亞之間，新華一號與維多利亞之間呈極顯著差異，粉紅亞都蜜與新華一號之間，早紫與維多利亞之間呈顯著差異，其他品種之間均無顯著差異；在嚴(yán)重感病時(shí)，新華一號與粉紅亞都蜜、早紫、維多利亞之間，9307與早紫、維多利亞之間呈極顯著差異，9307與粉紅亞都蜜之間呈顯著差異，新華一號與9307之間，粉紅亞都蜜、早紫、維多利亞之間均無顯著差異。

供試品種感病后葉片中APX酶活性在28．5517～211．8743μmol／（g·h）之間變化，在輕度感病時(shí)，9307、粉紅亞都蜜與早紫、新華一號維多利亞之間呈極顯著差異，9307與粉紅亞都蜜之間呈顯著差異，而早紫、新華一號、維多利亞之間均無顯著差異；在中度感病時(shí)，維多利亞與9307、粉紅亞都蜜之間，早紫與粉紅亞都蜜之間呈極顯著差異，新華一號與粉紅亞都蜜之間呈顯著差異，其他品種之間均無顯著差異；在嚴(yán)重感病時(shí)，早紫與粉紅亞都蜜、維多利亞、新華一號、9307之間，粉紅亞都蜜與9307之間呈極顯著差異，9307與維多利亞、新華一號之間呈顯著差異，粉紅亞都蜜、維多利亞、新華一號之間均無顯著差異。

3 小結(jié)與討論

筆者多年來對不同歐亞種葡萄抗黑痘病的研究結(jié)果表明，粉紅亞都蜜和新華一號為抗病品種，維多利亞為中感品種，9307和早紫為高感品種。本研究結(jié)果表明，在供試歐亞種葡萄品種中，抗病品種粉紅亞都蜜和新華一號感病后隨感病程度的加深而表現(xiàn)不同程度的升高；高感品種9307和早紫隨感病程度的加深而表現(xiàn)不同程度的降低，早紫尤為顯著。這說明了SOD活性與葡萄抗黑痘病存在一定的相關(guān)性。供試品種輕度感病后葉片除新華一號和早紫外超氧化物歧化酶活性均有不同程度的升高，這與營金鳳等［18］的研究結(jié)果：棉株受紅腐病茵侵染后，體內(nèi)PPO、POD、SOD 3種酶活性均顯著升高的結(jié)論基本一致。

抗病品種新華一號感病后PAL活性隨感病程度的加深呈顯著上升趨勢，高感品種9307和早紫也表現(xiàn)為顯著上升趨勢，而中感品種維多利亞卻表現(xiàn)出顯著下降趨勢?？傊?，葉片感病后，除維多利亞的苯丙氨酸解氨酶活性顯著下降外，其他品種的苯丙氨酸解氨酶活性都有不同程度的升高。這與陳捷等［19］的研究結(jié)果：不同抗性品種接種莖腐病后PAL、幾丁質(zhì)酶、POD、PPO和CAT等5種防御酶系活性有不同程度提高，但抗性品種活性提高明顯，增強(qiáng)時(shí)間早，活性上升速度快，而且與品種抗性呈顯著正相關(guān)的結(jié)論基本一致。

葉片感病后，各品種的APX活性均高于健康葉片，抗病品種粉紅亞都蜜、高感品種早紫隨感病程度的加深呈顯著上升趨勢，高感品種9307、抗病品種新華一號和中感品種維多利亞隨感病程度的加深呈極顯著上升趨勢，即總趨勢是升高。但APX活性與葡萄抗病性是正相關(guān)還是負(fù)相關(guān)沒有定論，有待進(jìn)一步深入研究。

通過本研究發(fā)現(xiàn)，超氧化物歧化酶和苯丙氨酸解氨酶在感病較重時(shí)活性低于健康葉片，這兩種酶在感病后其活性的變化在不同品種間表現(xiàn)較大差異，感病后抗病品種粉紅亞都蜜的PAL酶活性呈顯著下降趨勢，出現(xiàn)這些現(xiàn)象的原因可能是由于試驗(yàn)材料、品種立地條件、指標(biāo)測定方法、不同病害發(fā)生流行規(guī)律不同，不同植物不同品種間的抗病強(qiáng)弱不同等所至。由于條件所限，本研究僅從SOD活性、PAL活性、APX活性這3個(gè)指標(biāo)與葡萄對黑痘病的抗性關(guān)系進(jìn)行了探討，而黑痘病抗性機(jī)理涉及的因素還有很多，有待進(jìn)一步地深入研究。

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