青枯菌感染對不同烤煙品種抗氧化效應(yīng)的影響

余定天 李文卿 黃小君 王玉霞 柯玉琴

摘 要 試驗(yàn)以烤煙中抗青枯病品種K326、感病品種CB-1號和高感品種紅花大金元（以下簡稱紅大）為材料，通過田間栽培接種青枯菌，并檢測感染后烤煙葉片抗氧化酶系統(tǒng)若干生理指標(biāo)的變化，結(jié)果表明：感染青枯菌后，中抗品種K326葉片膜透性、丙二醛（MDA）以及過氧化氫（H2O2）含量變化不顯著，而感病品種CB-1號及高感品種紅大則極顯著增加，紅大品種增加幅度大于CB-1號品種；K326品種感染青枯菌后，過氧化氫酶（CAT）活性顯著的增強(qiáng)，超氧物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）活性沒有明顯變化；相比之下，CB-1號及紅大品種的CAT活性顯著下降，SOD和POD活性顯著增加，紅大變幅大于CB-1號。試驗(yàn)結(jié)果闡明了不同烤煙品種對青枯菌生理反應(yīng)不同，這些指標(biāo)可以作為烤煙抗青枯病品種選育的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 烤煙品種；青枯菌感染；抗氧化效應(yīng)

中圖分類號：S572 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.18.102

煙草青枯病是一種典型維管束病害，煙草發(fā)病后很快枯萎，枯萎時葉片仍保持灰綠色[1]。由于青枯病難以防治，雖然輪作可起到一定防治作用，但受到耕地面積限制，因此培育和應(yīng)用抗性品種是防治青枯病最有效的途徑[2]。已有文章報道[2，3]K326品種表現(xiàn)出較為抗病特征，CB-1號品種表現(xiàn)出感病，而紅大表現(xiàn)出高感病特征。雖然對于煙草抗病、感病品種體內(nèi)的酶活性變化的研究已有一些報道[4，5]，但對于抗氧化酶活性與煙草品種抗性關(guān)系仍沒較系統(tǒng)的報道，本試驗(yàn)通過對3個烤煙品種接種青枯菌后抗氧化酶系統(tǒng)指標(biāo)的檢測，比較不同抗性品種之間的生理差異，為烤煙品種青枯病抗性鑒定提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試品種

選擇具有代表性的3個不同基因型烤煙品種：對青枯病中抗品種K326、感病品種CB-1號、高感品種紅花大金元。3個品種均來源于福建省煙草專賣局煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所。

1.2 供試菌株

取病組織用稀釋分離法在TZC平板上劃線，挑取致病性單菌落，移到PSA斜面上繁殖24 h，加無菌水懸浮，在無菌條件下置于裝有肉汁胨液的三角瓶中振蕩培養(yǎng)48 h后，配成常用濃度為108 cfu/L的懸浮液，備用 。

1.3 田間栽培接菌處理

煙苗于7片葉齡移栽大田，培養(yǎng)期間按正常肥水管理，待煙株旺長初期采用切根灌菌接種法，每株煙株灌菌30 mL，同時另設(shè)切根灌水30 mL作為對照，接菌感染2周后測定各品種各處理功能葉片的光合速率及相關(guān)參數(shù)，并取葉片分析以下各項(xiàng)生理生化指標(biāo)。

1.4 生理指標(biāo)測定方法

細(xì)胞膜透性測定采用電導(dǎo)率儀法，參照鄒琦方法[6]，用細(xì)胞膜相對透性%、傷害率%來表示對質(zhì)膜的傷害程度；MDA含量測定采用硫代巴比妥酸比色法，參照林植芳等方法[7]；SOD活性測定參照朱廣廉方法[8]。以抑制NBT光化還原的50%為一個SOD活性單位；POD活性測定參照李合生[9]和華東師范大學(xué)生物系植物生理教研組[10]的方法并略有改進(jìn)。以每分鐘每毫克蛋白OD值變化0.01為一個酶活性單位；CAT活性測定參照章駿德等方法[11]略加修改，以每分鐘每毫克蛋白分解H2O2 毫克數(shù)表示酶活性；H2O2含量測定采用林植芳等方法[7]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel軟件和DPS v7.05統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以上生理指標(biāo)均重復(fù)測3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 青枯菌感染對不同烤煙品種葉片細(xì)胞膜透性的影響

細(xì)胞膜是活細(xì)胞與環(huán)境之間的界面和屏障，在受到病菌侵染脅迫下，膜的功能受損或結(jié)構(gòu)破壞，使其透性增加，細(xì)胞膜透性大小能夠反映出細(xì)胞質(zhì)膜受害的程度。從表1可以看出，中抗品種K326煙株接菌后膜相對透性幾乎沒變化，沒受到傷害；而感病品種CB-1號及高感病品種紅大煙株接菌處理后膜的相對透性極顯著高于對照（P<0.01），且高感病品種紅大煙株接菌處理對膜的傷害率高于CB-1號。

2.2 青枯菌感染對不同烤煙品種葉片MDA含量的影響

MDA是膜脂過氧化產(chǎn)物，MDA含量與細(xì)胞膜相對電導(dǎo)度成正相關(guān)關(guān)系，其含量可以反映植物在脅迫下受害程度。從圖1可以看出，接種青枯菌后對中抗品種K326烤煙葉片的MDA含量影響不大，接菌煙葉中MDA含量相對于對照沒有增加反而略有下降，相比之下，感病品種CB-1號和高感病品種紅大接菌后煙葉的MDA含量均顯著（P<0.05）、極顯著（P<0.01）高于對照。這說明，3種不同基因型烤煙在青枯菌感染后引起膜脂氧化的程度不相同。

2.3 青枯菌感染對不同烤煙品種葉片H2O2含量的影響

H2O2是活性氧重要代表之一，激素等信號以及生物、非生物脅迫刺激均可誘導(dǎo)植物細(xì)胞內(nèi)H2O2的產(chǎn)生和積累[12]。從圖2可以看出，3種不同基因型烤煙接種青枯菌后，中抗品種K326的H2O2的含量比對照略有下降，但不顯著；而感病品種CB-1號和高感病品種紅大接菌后H2O2的含量都比對照顯著增加，紅大增加的幅度比CB-1高，并且達(dá)到極顯著水平（P<0.01）。這說明，煙株感染青枯病后，K326品種具有較好清除植物體內(nèi)H2O2能力，而紅大清除植物體內(nèi)H2O2能力最弱，CB-1居中。

2.4 青枯菌感染對不同烤煙葉片抗氧化酶活性的影響

SOD是植物機(jī)體超氧陰離子自由基（O2-·）的清除劑，催化O2-·生成H2O2和O2，而H2O2在POD、CAT和谷胱甘肽過氧化物酶催化下轉(zhuǎn)化成水。因此，SOD活性與植物體抗氧化脅迫能力密切相關(guān)。從圖3可以看出，接種青枯菌對K326品種葉片的SOD活性影響不大，接菌后葉中SOD活性與對照基本相同，相比之下，CB-1號和紅大品種接菌后SOD活性顯著增加，增幅分別為10.58%和11.88%，差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01）。這說明，接菌后K326烤煙葉片產(chǎn)生的O2-·含量比較少，SOD表現(xiàn)不活躍，而CB-1號和紅大品種接菌后由于受到脅迫，產(chǎn)生較多的O2-·刺激SOD活性，使SOD提高，其中紅大烤煙葉片SOD活性比CB-1號高。

POD是植物體內(nèi)重要保護(hù)酶之一，它一方面能夠催化植物體內(nèi)H2O2分解，消除植物的O2-·含量，另一方面能將植物體內(nèi)的酚氧化成醌用來抑制病菌的活性，因此POD活性對植物抗病性起著重要的作用。從圖3看出，3個不同烤煙接種青枯菌后，K326品種煙葉中POD活性與對照相比略有下降，而CB-1號和紅大品種煙葉中POD活性都比對照增加，增幅分別為17.02%和36.63%，差異達(dá)顯著（P<0.05）和極顯著（P<0.01）水平。

CAT也是植物體內(nèi)重要的保護(hù)酶，其生理作用是將H2O2還原為H2O和O2 。CAT活性升高或H2O2含量降低意味著活性氧對植物細(xì)胞傷害程度的降低。從圖3也可以看出，當(dāng)3種不同烤煙品種感染青枯菌后，K326品種煙葉中CAT活性比對照表現(xiàn)出上升趨勢，但變化不顯著；而其他2個品種煙葉中CAT活性反而低于對照，其降幅分別達(dá)顯著（P<0.05）和極顯著（P<0.01）水平。

3 討論

植物細(xì)胞的質(zhì)膜是植物細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)代謝的屏障，當(dāng)烤煙植株受到青枯病的脅迫時，細(xì)胞內(nèi)就產(chǎn)生過量的超氧陰離子自由基而引發(fā)或加劇膜脂過氧化作用，膜的透性就會加劇，膜脂氧化產(chǎn)物MDA和H2O2含量相應(yīng)的增加，繼而引發(fā)抗氧化酶SOD、POD、CAT活性加強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)中，接種青枯病菌后K326表現(xiàn)出比對照低的膜透性和MDA含量，以及較高活性CAT，說明中抗青枯病的品種K326具有較好抑制膜脂氧化作用的保護(hù)系統(tǒng)；相比之下，感病品種CB-1號以及高感病品種紅大接菌后膜透性和MDA的含量顯著的增加，CAT活性顯著降低，且紅大品種表現(xiàn)出比CB-1號品種更加敏感。但在SOD和POD活性上，紅大和CB-1號表現(xiàn)出比K326高，這可能由于自由基產(chǎn)生刺激SOD和POD，使植物機(jī)體內(nèi)免受自由基的毒害，這與宋瑞芳[13]關(guān)于煙草抗病性與酶的活性變化研究結(jié)果是相符合。

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（責(zé)任編輯：劉昀）