銅處理對(duì)大白菜芝麻狀斑點(diǎn)病發(fā)生及總酚含量的影響

陳啟武1，楊曉云*羅慶熙1*臧 順1張淑霞司朝光王 媛張清霞

（1西南大學(xué)園藝園林學(xué)院，重慶 400715；2青島市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東青島 266100）

銅處理對(duì)大白菜芝麻狀斑點(diǎn)病發(fā)生及總酚含量的影響

陳啟武1，2楊曉云2*羅慶熙1*臧 順1張淑霞2司朝光2王 媛2張清霞2

（1西南大學(xué)園藝園林學(xué)院，重慶 400715；2青島市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東青島 266100）

選擇感病品系03B9與抗病品系C24為試材，在水培條件下，研究不同銅濃度處理對(duì)大白菜芝麻狀斑點(diǎn)病發(fā)生、總酚含量及多酚氧化酶活性的影響。結(jié)果表明：隨著銅處理濃度的升高，兩品系芝麻狀斑點(diǎn)病的斑點(diǎn)數(shù)明顯增加，03B9芝麻狀斑點(diǎn)病發(fā)生程度明顯高于C24。銅處理期間C24總酚含量、PPO活性較03B9平均高出25.6%和77.0%。試驗(yàn)結(jié)果初步表明，水培條件下銅脅迫促進(jìn)了大白菜芝麻狀斑點(diǎn)病的發(fā)生，銅濃度與芝麻狀斑點(diǎn)病發(fā)生程度有關(guān)，同時(shí)影響了葉柄總酚含量及PPO活性。

大白菜；芝麻狀斑點(diǎn)病；銅元素；總酚；PPO

銅是植物生長(zhǎng)發(fā)育必不可少的微量礦質(zhì)元素之一，也是多種酶類的組成成分之一，參與光合作用、電子傳遞、蛋白質(zhì)合成等代謝活動(dòng)（夏來坤 等，2006；Shaaban et al.，2009）。隨著含銅殺菌劑的廣泛應(yīng)用，特別是波爾多液在果樹上的應(yīng)用，致使土壤中的銅含量超出土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618―1995），對(duì)農(nóng)作物的污染也日益顯現(xiàn)。由于重金屬具有累積性，過量的銅會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生毒害作用，影響植物正常生長(zhǎng)（王友保和劉登義，2001）。

大白菜生理病害芝麻狀斑點(diǎn)病，發(fā)生在大白菜葉柄及葉脈上，發(fā)病部位出現(xiàn)大量黑色或黑褐色芝麻狀斑點(diǎn)，且主要集中在葉柄的表皮細(xì)胞（郭瑩 等，2011），嚴(yán)重影響了大白菜的外觀品質(zhì)和商品價(jià)值。在大白菜的實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，種過果樹或楊樹等施用波爾多液或其他含銅殺菌劑的地塊大白菜芝麻狀斑點(diǎn)病發(fā)生往往較嚴(yán)重，經(jīng)檢測(cè)這些地塊土壤有效銅含量高，嚴(yán)重地塊有效銅含量是一般大田土壤的25倍以上，達(dá)到12.7 mg·kg-1。并且在葉片扦插鑒定中也發(fā)現(xiàn)，鑒定液添加一定濃度CuSO4能促進(jìn)斑點(diǎn)病的發(fā)生（王麗麗 等，2008）。劉東等（2010）和郭瑩等（2011）研究認(rèn)為，芝麻狀斑點(diǎn)病的發(fā)生與細(xì)胞膜系統(tǒng)受到損傷有關(guān)；徐磊（2003）研究表明，高濃度銅處理的普通白菜植株細(xì)胞膜的相對(duì)透性增加，膜的完整性遭到破壞，并在莖及葉脈中心部位有程度不一的變黑現(xiàn)象。但有關(guān)銅促進(jìn)大白菜芝麻狀斑點(diǎn)病發(fā)生的機(jī)理尚未見報(bào)道。本試驗(yàn)以芝麻狀斑點(diǎn)病大白菜〔Brassica campestris L. ssp. pekinensis（Lour）Olsson〕抗病品系C24和感病品系03B9為試材（楊曉云 等，2006；王麗麗 等，2008；郭瑩 等，2011），利用營(yíng)養(yǎng)液水培技術(shù)，研究銅對(duì)芝麻狀斑點(diǎn)病的發(fā)生、總酚含量及多酚氧化酶活性的影響，以期為大白菜芝麻狀斑點(diǎn)病發(fā)生機(jī)理的進(jìn)一步研究提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取芝麻狀斑點(diǎn)病大白菜抗病品系C24，感病品系03B9為試材，兩個(gè)品系均由青島市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院大白菜課題組提供。試驗(yàn)于2012年9～11月在青島市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院日光溫室中進(jìn)行。種子催芽后，9月18日播于72孔穴盤中，進(jìn)行常規(guī)管理。10月16日幼苗長(zhǎng)至5片真葉時(shí)進(jìn)行水培，培養(yǎng)方法參照劉東等（2010）的方法。植株先移栽至盛有1/2Hoagland and Snyder營(yíng)養(yǎng)液的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，緩苗7 d后，進(jìn)行銅處理試驗(yàn)，氮總量為25 mmol·L-1，硝態(tài)氮與銨態(tài)氮濃度比為7∶3，營(yíng)養(yǎng)液中其他大量營(yíng)養(yǎng)元素與微量元素的含量參見郭瑩等（2011）的配方。Cu以CuSO4·5H2O形式給出。試驗(yàn)設(shè)0.02 mg·L-1（T0，對(duì)照，普通Hoagland營(yíng)養(yǎng)液中銅離子的濃度），0.50 mg·L-1（T1），1.00 mg·L-1（T2），3.00 mg·L-1（T3），5.00 mg·L-1（T4）5個(gè)銅濃度處理。每處理為1箱，3次重復(fù)，營(yíng)養(yǎng)液每4 d更換1次。

1.2 調(diào)查取樣

銅處理后大白菜芝麻狀斑點(diǎn)病的發(fā)生情況每天調(diào)查記錄1次。不同銅濃度處理前采樣1次，以后每4 d取樣1次，每次取第3、4功能葉的材料3株，稱質(zhì)量后迅速放入-76 ℃冰箱中待測(cè)總酚含量、多酚氧化酶（PPO）活性。

1.3 生理指標(biāo)測(cè)定

總酚含量的測(cè)定參照羅曉芳等（1999） 的方法。PPO活性的測(cè)定參照中國(guó)科學(xué)院上海植物生理研究所和上海植物生理學(xué)會(huì)（1999）的方法。

應(yīng)用Microsoft Excel 2003和DPS v7.05軟件采用LSD法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度銅處理對(duì)大白菜芝麻狀斑點(diǎn)病發(fā)生的影響

不同濃度銅處理下感病品系03B9和抗病品系C24的芝麻狀斑點(diǎn)病發(fā)生情況見表1。由表1可知，03B9在銅處理后3 d即有芝麻狀斑點(diǎn)出現(xiàn)，在較低銅濃度處理（T0、T1、T2）下，03B9植株生長(zhǎng)正常，處理后6 d芝麻狀斑點(diǎn)數(shù)隨銅處理濃度的增加而增多；較高銅濃度處理（T3、T4）下由于植株生長(zhǎng)受到抑制，芝麻狀斑點(diǎn)的發(fā)生與銅濃度相關(guān)性受到影響?？共∑废礐24則在銅處理后8 d出現(xiàn)芝麻狀斑點(diǎn)，低濃度銅處理（T0、T1、T2）植株生長(zhǎng)正常，斑點(diǎn)數(shù)隨處理天數(shù)的增加變化不明顯，且3個(gè)處理間差異不明顯；較高銅濃度處理（T3、T4）的斑點(diǎn)數(shù)波動(dòng)較大。結(jié)果表明，不同濃度銅處理對(duì)感病品系03B9葉柄芝麻狀斑點(diǎn)的發(fā)生影響較大，而對(duì)抗病品系C24影響較小，說明03B9對(duì)銅脅迫反應(yīng)較C24敏感。

表1銅處理對(duì)大白菜芝麻狀斑點(diǎn)病平均斑點(diǎn)數(shù)的影響

2.2 不同濃度銅處理對(duì)大白菜葉柄總酚含量的影響

由圖1可以看出，銅處理期間抗病品系C24總酚含量整體高于03B9，且整個(gè)試驗(yàn)處理期間C24總酚含量比03B9平均高出25.6%。處理后4 d，2個(gè)品系葉柄中總酚含量均迅速升高，隨后總酚含量降低。試驗(yàn)結(jié)果表明，不同銅濃度處理均提高了感病和抗病品系葉柄酚類物質(zhì)含量，抗病品系提高的幅度更大些。

2.3 不同濃度銅處理對(duì)大白菜葉柄多酚氧化酶活性的影響

圖1不同濃度銅處理對(duì)大白菜葉柄總酚含量的影響

圖2不同濃度銅處理對(duì)大白菜葉柄多酚氧化酶活性的影響

PPO能催化多酚物質(zhì)氧化成醌類物質(zhì)，進(jìn)而再氧化聚合形成像黑色素一樣的物質(zhì)。由圖2可見，抗病品系C24 PPO活性整體高于感病品系03B9，且平均高出77.0%。低濃度銅處理03B9的PPO活性呈現(xiàn)升高—降低—升高的趨勢(shì)。C24的PPO活性在處理后4 d迅速升高，之后保持在較高水平，但各濃度銅處理沒有表現(xiàn)出規(guī)律性。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)通過調(diào)查芝麻狀斑點(diǎn)病發(fā)生情況發(fā)現(xiàn)，外源銅處理下，感病品系03B9在處理后3 d就表現(xiàn)出明顯的斑點(diǎn)癥狀，且芝麻狀斑點(diǎn)癥狀隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)、銅處理濃度的升高而加重。而抗病品系C24在處理后8 d才表現(xiàn)出斑點(diǎn)癥狀，且遠(yuǎn)不如03B9嚴(yán)重。03B9斑點(diǎn)癥狀表現(xiàn)與銅處理濃度有關(guān)，C24斑點(diǎn)癥狀表現(xiàn)與銅處理濃度關(guān)系不大。說明不同基因型的大白菜對(duì)外源銅脅迫敏感程度不同。

印芳等（2006）認(rèn)為在褐變的過程中，總酚的含量越高，則褐變程度越嚴(yán)重。本試驗(yàn)中斑點(diǎn)癥狀發(fā)生較嚴(yán)重的感病品系03B9葉柄總酚含量低于抗病品系C24，與印芳等（2006）的結(jié)論不一致，但與郭瑩等（2011）的結(jié)果較吻合。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)葉柄中的總酚含量與斑點(diǎn)癥狀有關(guān)，說明芝麻狀斑點(diǎn)病可能與酚類物質(zhì)被氧化有關(guān)。付美云和周立祥（2004）認(rèn)為酚類物質(zhì)能使植物適應(yīng)逆境，且酚類物質(zhì)和多酚氧化酶的協(xié)同作用，能抑制重金屬的脅迫。本試驗(yàn)中對(duì)大白菜施加外源銅處理，總酚含量、PPO活性都迅速得到提高，與付美云和周立祥（2004）的結(jié)論一致，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)PPO活性下降，在逐漸適應(yīng)了脅迫以后，酶活性又有所回升。

綜上所述，初步試驗(yàn)顯示水培條件下銅脅迫促進(jìn)了大白菜芝麻狀斑點(diǎn)病的發(fā)生，銅濃度與芝麻狀斑點(diǎn)病發(fā)生程度有關(guān)，同時(shí)影響了葉柄總酚含量及PPO活性。但由于本試驗(yàn)各指標(biāo)測(cè)定數(shù)據(jù)相對(duì)偏少，仍需多次重復(fù)進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證；總酚含量及PPO活性與不同濃度銅處理的相關(guān)性還有待于進(jìn)一步試驗(yàn)分析；對(duì)于本試驗(yàn)得到的結(jié)論是否存在選材因素干擾，今后還應(yīng)擴(kuò)大試材的選擇廣度。對(duì)于更深層次的影響機(jī)制的探討和如何解除銅對(duì)大白菜芝麻狀斑點(diǎn)病的影響還需進(jìn)一步深入研究。

付美云，周立祥．2004．植物多酚在環(huán)境保護(hù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，15（9）：1673-1677．

郭瑩，楊曉云，司朝光，張淑霞，張清霞，王媛．2011．不同形態(tài)氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)大白菜芝麻狀斑點(diǎn)病發(fā)生的影響．園藝學(xué)報(bào)，38（8）：1489-1497．

劉東，楊曉云，王媛，司朝光，張淑霞，張清霞．2010．氮素濃度對(duì)大白菜小黑點(diǎn)病發(fā)生的影響．中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，26（11）：303-307．

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王麗麗，楊曉云，張淑霞，張清霞，王媛，司朝光．2008．大白菜小黑點(diǎn)病苗期扦插鑒定及遺傳規(guī)律初步分析．山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，（6）：53-55.

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夏來坤，朱云集，郭天財(cái)，王晨陽(yáng)，康國(guó)章，馬冬云，王永華．2006．銅、鎘脅迫下施硫肥和有機(jī)肥對(duì)冬小麥碳氮運(yùn)轉(zhuǎn)的影響．西北植物學(xué)報(bào)，6（2）：1217-1222．

徐磊．2003．銅脅迫對(duì)小白菜生理生化指標(biāo)的毒害作用〔碩士論文〕 ．福州：福建農(nóng)林大學(xué)．

楊曉云，張淑霞，張清霞，王殿純，高曉蓉，尹同萍．2006．基因型對(duì)大白菜小黑點(diǎn)病發(fā)生的影響及抗病品種篩選．北方園藝，（6）：25-26.

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Effects of Copper on Black Sesame Spot and Total Phenol Content in Chinese Cabbage

CHEN Qi-wu1，2，YANG Xiao-yun2*，LUO Qing-xi1*，ZANG Shun1，ZHANG Shu-xia2，SI Chao-guang2，WANG Yuan2，ZHANG Qing-xia2

（1College of Horticulture and Landscape，Southwest University，Chongqing 400715，China；2Qingdao Academy of Agricultural Sciences，Qingdao 266100，Shandong，China）

Taking Chinese cabbage 〔Brassica campestris L. ssp. pekinensis（Lour.）Olsson〕line 03B9 with high sensitivity and C24 with high resistance to black sesame spot as experimental materials，this paper studies the effect of different copper concentration treatments on black sesame spot， and total phenol content and PPO activity. The results showed that the sesame spots of the 2 lines were markedly increased as the copper concentration increased，and the occurrance degree of 03B9 was significantly higher than that of C24. During the copper treatments，the total phenol content，PPO activity in the petiole of line C24 were higher than that in line 03B9 with 25.6% and 77.0%，respectively. The preliminary tests showed that under hydroponic conditions，the occurrence of black sesame spot was promoted by the concentration of exogenous copper, the degree of disorder was related to the copper treatment concentration. Meanwhile, the total phenol content and PPO activity were influenced by copper.

Brassica campestris L. ssp. pekinensis（Lour.）Olsson；Black sesame spot；Copper；Total phenol；PPO

陳啟武，碩士研究生，專業(yè)方向：設(shè)施園藝與蔬菜栽培生理，E-mail：593108808@qq.com

*通訊作者（Corresponding authors）：楊曉云，研究員，碩士生導(dǎo)師，專業(yè)方向：大白菜遺傳育種研究，E-mail：qdyangxy@163.com；羅慶熙，男，副教授，碩士生導(dǎo)師，專業(yè)方向：設(shè)施園藝、蔬菜栽培與栽培生理，E-mail：qxluo@swu.edu.cn

2013-09-23； 接受日期：2014-01-08

青島市科技計(jì)劃項(xiàng)目〔11-2-4-5-（01）-jch〕