外源激素對黃瓜抗病特性的影響

馮宗琪，劉福軍，秦艷艷，王瑞剛

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010018；2.內(nèi)蒙古赤峰市松山區(qū)安慶溝林場，內(nèi)蒙古赤峰024000）

0 引言

作為新型植物激素，外源水楊酸（SA）可誘導(dǎo)植物產(chǎn)生對真菌、細(xì)菌和病毒的抗性，同時，SA也能誘導(dǎo)植物產(chǎn)生對重金屬、臭氧、紫外輻射、低溫、熱激、水分虧缺和鹽害等非生物脅迫的抗（耐）性［1］。這說明SA在誘導(dǎo)植物交叉保護(hù)反應(yīng)中具有重要作用。脫落酸（ABA）是一種重要的植物激素，在植物抗脅迫過程中起著重要的作用。已有的研究表明：ABA是植物交叉適應(yīng)過程的關(guān)鍵性脅迫信號分子［2］。茉莉酸（JA）是一種植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，它影響植物的生長和發(fā)育，還能夠啟動植物抗病防御基因的表達(dá)，調(diào)控植物的一系列防御反應(yīng)。而JA與ABA在功能上存在共同之處，且已有證據(jù)表明JA參與了誘導(dǎo)植物抗病性增強(qiáng)［3－6］。本文比較研究了SA、ABA和JA對黃瓜苗抗病性的作用，探討了SA、ABA和JA在參與植物抗生物和非生物脅迫中的作用及其在植物誘導(dǎo)植物抗病性增強(qiáng)中的關(guān)系，為植物抗生物和非生物脅迫機(jī)理研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 植物材料培養(yǎng)

黃瓜（Cucum is sativus L.）品種為對炭疽病敏感的‘津雜2號’和對白粉病敏感的‘長春密刺’。種子在55℃溫水中浸泡30 m in，清水沖洗3次，于28℃光照培養(yǎng)箱中催芽1 d后，播于培養(yǎng)缽中，營養(yǎng)土中有機(jī)肥和壤土的體積比為1∶3，高溫滅菌后，自然條件下栽培管理。

1.2 病原菌培養(yǎng)

炭疽病原菌接種于PDA培養(yǎng)基上，至菌絲體生長旺盛，轉(zhuǎn)至豆角培養(yǎng)基上25℃暗培養(yǎng)，約1周后即可產(chǎn)生棕紅色的孢子。白粉菌活體培養(yǎng)。

1.3 外源處理試驗

‘長春密刺’三葉一心幼苗，子葉和第一葉已感染白粉病，有小塊病斑，傍晚葉面分別噴施0.05 mmol／L SA、JA和ABA，每隔1 d噴1次，共處理5次。每處理5株，每株處理3片葉片，對照組噴清水。自然條件下栽培管理。處理后10 d，統(tǒng)計每株病斑數(shù)目，病斑直徑。

‘津雜2號’五葉一心幼苗，傍晚葉面分別噴施0.05 mmol／L SA、JA和ABA，每隔1 d噴1次，共處理5次后葉面噴施105炭疽菌孢子懸浮液，保濕24 h。每處理5株，對照組噴清水。自然條件下栽培管理。處理后10 d，統(tǒng)計每株病斑數(shù)目、病斑直徑，每株處理3片葉片。

1.4 室內(nèi)抑菌試驗

在炭疽菌培養(yǎng)基上添加上述濃度試劑，每處理3次重復(fù)。培養(yǎng)基18 m L／皿。試劑過濾滅菌加入，2 m L／皿過濾滅菌液。培養(yǎng)基凝固后接種直徑4 mm的炭疽菌絲圓片（帶培養(yǎng)基），25℃暗培養(yǎng)。待對照菌落直徑達(dá)3.0～3.5 cm時，測量所有處理和對照的菌落直徑。

2 結(jié)果與分析

2.1 SA、ABA和JA控制白粉病的擴(kuò)展

表1 外源SA、ABA和JA增強(qiáng)黃瓜葉片的抗白粉病特性

表1為外源SA、ABA和JA增強(qiáng)黃瓜葉片的抗白粉病特性，由表1可見：黃瓜幼苗分別經(jīng)0.05 mmol／L SA、ABA和JA處理后，植株的病斑數(shù)目和病斑直徑均較對照減少，其中，病斑數(shù)目依次降低了26.3%、42.5%和44.7%，病斑直徑分別降低了31.4%、37.1%和48.6%。表明0.05 mmol／L外源SA、ABA和JA可以控制‘長春密刺’黃瓜白粉病的擴(kuò)展。

2.2 SA、ABA和JA對減輕炭疽病發(fā)病率的影響

表2 外源SA、ABA和JA增強(qiáng)黃瓜葉片的抗炭疽病特性

表2為外源SA、ABA和JA增強(qiáng)黃瓜葉片的抗炭疽病特性。0.05 mmol／L SA、ABA和JA分別處理后，‘津雜2號’接種炭疽菌后發(fā)病時間延遲至4～5 d，而對照在3 d即開始出現(xiàn)病斑。接種10 d后，3種處理的病斑數(shù)目和病斑直徑都比對照減少，其中，病斑數(shù)目依次降低了36.2%、 44.7%和22.7%，病斑直徑分別降低了25.6%、48.7%和30.8%（見表2），即外源SA、ABA和JA處理可以減輕敏感品種‘津雜2號’黃瓜炭疽病的發(fā)生，但不能完全抑制其發(fā)病。

2.3 SA、ABA和JA的室內(nèi)抑菌試驗結(jié)果

表3為SA、ABA和MeJA對炭疽病菌生長的影響，從表3可見：10－4mol／L SA、ABA和JA加入培養(yǎng)基，接種炭疽菌后25℃培養(yǎng)12 h，處理組菌落直徑為3.4 cm左右，對照組為3.5 cm左右，說明外源SA、ABA和JA本身對病原菌生長無明顯影響?？梢?.05 mmol／L SA、ABA和JA增強(qiáng)黃瓜對炭疽病的抗性并非由于其本身直接的抑菌作用，而是誘導(dǎo)了黃瓜自身的抗性增強(qiáng)。

表3 SA、ABA和Me JA對炭疽病菌生長的影響

3 討論

前人的大量研究表明：外源SA可使多種雙子葉植物和部分單子葉植物對細(xì)菌、真菌和病毒等病原物的抗性增強(qiáng)，并誘導(dǎo)PR基因表達(dá)［7］。例如，煙草和擬南芥經(jīng)SA處理誘導(dǎo)表達(dá)的PR基因與TMV誘導(dǎo)的完全相同［8］。病原菌的侵染還可以誘發(fā)植物蛋白酶抑制劑（PIⅠ和Ⅱ）和植物營養(yǎng)貯藏蛋白（VSP）基因的表達(dá)和誘導(dǎo)植物抗毒素的合成，而外源JA或MeJA也有同樣的效果；苯丙氨酸解氨酶（PAL）是SA和其他一些酚類化合物合成的關(guān)鍵酶，外源JA也能夠促進(jìn)大豆植株或懸浮培養(yǎng)細(xì)胞中PAL的合成及活性提高；并且，病原物誘導(dǎo)的植物防衛(wèi)素和thionins基因也可以被外源茉莉酸類誘導(dǎo)表達(dá)［3］。如病原菌侵染能誘導(dǎo)大麥thionins的合成，從而對細(xì)菌和真菌產(chǎn)生毒害作用［4］。擬南芥遭到壞死型病原菌侵染或外施茉莉酸后，誘導(dǎo)植物防衛(wèi)素基因PDF1.2和thionins基因Thi2.1在侵染點附近和整個植株中表達(dá)，而外施SA卻不能誘導(dǎo)上述基因表達(dá)［5－6］。上述事實說明JA參與了誘導(dǎo)植物抗病性增強(qiáng)。

有關(guān)ABA與植物抗病性的研究報道較少。早期的研究表明：ABA明顯減輕TMV引起的煙草和番茄的花葉癥狀［9］，受TMV侵染的煙草內(nèi)源ABA濃度升高［10］，含Tm-1抗TMV基因的番茄品種內(nèi)源ABA含量高于敏感品種［4］；外源ABA增強(qiáng)敏感型菜豆（Phaseolus vulgaris）下胚軸對菜豆炭疽病菌（Colletotrichum lindemuthianum）的抗性，而ABA的生物合成抑制劑fluridone則導(dǎo)致抗性品種變得敏感，發(fā)病嚴(yán)重。ABA本身在處理濃度下對病原物生長無直接抑制作用［6］。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：ABA處理后的植物體內(nèi)病程相關(guān)蛋白和植物抗毒素含量大大提高，并且苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酸-4-羥化酶（CA4H）、4-香豆酸CoA連接酶（4CL）和查爾酮合成酶（CSH）大量表達(dá)；并且ABA所誘導(dǎo)的基因（如：ABA17、ABA18等）產(chǎn)物與病程相關(guān)蛋白高度相似［11］。然而，對大豆與大豆疫霉（Phytophthora megasperma f.sp.Glycinea）互作的研究卻發(fā)現(xiàn)侵染后ABA含量迅速下降［11］；外源ABA處理馬鈴薯塊莖切片抑制了其對真菌致病疫霉（Phytophthora infestans）和黃瓜黑心?。–ladosporium cucumerinum）的抗性和類萜植物抗毒素的積累［12］。這說明ABA對增強(qiáng)敏感品種的抗病性是有效的。

本文利用黃瓜苗得到的上述結(jié)果表明：外源SA、ABA和JA處理黃瓜后，分別不同程度地減輕了白粉病和炭疽病的發(fā)生。體外抑菌試驗表明：試驗所用濃度的上述激素對病原物無直接抑制作用，這說明上述激素處理后增強(qiáng)了黃瓜自身的抵抗能力。文獻(xiàn)［13］發(fā)現(xiàn)：葉面噴施100 mg／L SA＋10 mg／L ABA能顯著增強(qiáng)豌豆（cv.VL Matar 1）對晚疫病菌Alternaria alternata.的抗性，表明SA與JA［14－15］和乙烯［16］以外的其他激素之間也可能存在某些協(xié)同或頡頏作用。有關(guān)ABA和JA與植物抗病性的關(guān)系以及SA和ABA或其他激素復(fù)配對植物抗病性的影響有待深入研究。

［1］ 周燮.新發(fā)現(xiàn)的植物激素［M］.南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2010.

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