苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量對抗褐飛虱水稻品種主要防御酶活性的影響

吳碧球, 李 成, 孫祖雄，黃所生, 周君雷, 黃鳳寬*,凌 炎, 蔣顯斌, 黃 芊, 龍麗萍

(1. 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所, 廣西作物病蟲害生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 南寧 530007；2. 廣西防城港市植保站, 防城港 538001;3. 廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 南寧 530005; 4. 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所, 南寧 530007)

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苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量對抗褐飛虱水稻品種主要防御酶活性的影響

吳碧球1, 李 成1, 孫祖雄2，黃所生1, 周君雷3, 黃鳳寬1*,凌 炎1, 蔣顯斌4, 黃 芊4, 龍麗萍4

(1. 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所, 廣西作物病蟲害生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 南寧 530007；2. 廣西防城港市植保站, 防城港 538001;3. 廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 南寧 530005; 4. 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所, 南寧 530007)

為探明苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量對水稻主要防御酶活性的影響及其與抗褐飛虱的關(guān)系，分別就苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量等因子對不同抗褐飛虱水稻品種苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)和過氧化物酶(POD)活性的影響進(jìn)行研究。結(jié)果表明：IR56、Ptb33和570011對褐飛虱生物型II的抗性與PAL和PPO活性密切相關(guān)，RHT對II型的抗性與PAL、PPO和POD活性密切相關(guān)，RP1976-18-6-4-2對II型的抗性與PAL活性密切相關(guān)，570011對II型的抗性與PAL和PPO活性密切相關(guān)；IR56對褐飛虱孟加拉型的抗性與PAL、PPO和POD活性密切相關(guān)，Rathu Heenati(RHT)和RP1976-18-6-4-2對孟加拉型的抗性與與PPO密切相關(guān)，570011對孟加拉型的抗性與POD活性密切相關(guān)。苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量的單獨(dú)作用或交互作用對不同水稻中防御酶活性有明顯影響，但品種不同，其影響程度也不同。苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量單獨(dú)或是交互作用顯著影響IR56中PAL和PPO、RHT和RP1976-18-6-4-2中PPO、Ptb33中POD及570011中PAL和POD的活性，苗齡顯著影響IR56和 RP1976-18-6-4-2中POD的活性，光照強(qiáng)度和施氮量單獨(dú)或交互作用顯著影響RHT和RP1976-18-6-4-2中PAL的活性，施氮量顯著影響RHT中POD的活性，光照強(qiáng)度顯著影響Ptb33中PAL的活性；苗齡和光照強(qiáng)度單獨(dú)或交互作用顯著影響570011中PPO的活性。

苗齡; 光照強(qiáng)度; 施氮量; 抗蟲水稻; 防御酶; 褐飛虱

在植物與昆蟲長期協(xié)同進(jìn)化過程中，形成了許多適應(yīng)及防御機(jī)制。過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)等是植物體內(nèi)重要的保護(hù)性酶系，多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)等是植物體內(nèi)主要防御性酶系，這些蛋白酶的活性與植物抗蟲性密切相關(guān) (Krishnan & Kodrík, 2006; Huangetal., 2007; 史瑞等, 2008; 常金華等, 2008; 嚴(yán)善春等, 2011; 張金等, 2014)。PAL、PPO和POD活性的激活是植物細(xì)胞應(yīng)對生物或非生物脅迫的一種響應(yīng)，在植物抗逆反應(yīng)中起著十分重要的作用 (段燦星等, 2012; 嚴(yán)俊鑫等, 2013; 張凱等, 2014; 馮定邦等, 2015)，是植物防御次生物質(zhì)生成過程中的關(guān)鍵酶 (Mauch-Mani & Slusarenkl, 1996; 魯藝芳等, 2012)。

褐飛虱是我國及亞洲國家當(dāng)前水稻上主要的遷飛性害蟲，該蟲通過吸食水稻汁液、產(chǎn)卵為害及傳播水稻病害3種方式為害水稻，導(dǎo)致稻株生長緩慢，產(chǎn)量損失，嚴(yán)重時(shí)造成“穿頂”，嚴(yán)重威脅我國糧食生產(chǎn)安全?？瓜x品種的利用是控制褐飛虱最為經(jīng)濟(jì)有效的措施。但水稻抗蟲性易受自身生育期(苗齡)土壤肥力、栽培措施、生物因素等因素影響，有研究表明，苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量對水稻品種抗褐飛虱有顯著影響，苗齡過小、過度遮光或偏施氮肥均導(dǎo)致抗蟲水稻品種對褐飛虱的抗性下降，甚至喪失，加速稻株死亡 (劉春茂和吳榮宗, 1992; 吳碧球等, 2004, 2009; 黃鳳寬等, 2005)。而植物中與抗蟲性關(guān)系密切的防御酶PAL、PPO和保護(hù)性酶POD也易受光照、溫度、水分等許多因子的影響 (楊振國和侯鳳蓮, 1997)，研究發(fā)現(xiàn)光一方面可以啟動(dòng)和激活玉米葉片PAL活性，另一方面可以促進(jìn)PAL I的合成；低光條件下可以提高滿江紅耐蔭品系生物量與體內(nèi)PPO活性，使其抵御病蟲入侵能力提高，保護(hù)生理代謝功能不被破壞，從而保持了較正常的生長能力 (唐龍飛等, 1999)；不同氮、磷施肥處理對紅三葉PAL活性的影響極其顯著 (狄浩等, 2013)，施硅肥可提高棉花PPO和PAL的活性，降低POD活性 (李衛(wèi)東和周泉佚, 2015)；灰飛虱為害后，抗感水稻植株體內(nèi)的PAL和POD活性隨灰飛虱取食時(shí)間延長而顯著升高，PPO活性則表現(xiàn)先升后降趨勢，但在抗蟲品種Mudgo中3種防御酶活性明顯高于感蟲品種 (段燦星等, 2012)。但關(guān)于氣候變化、土壤肥力、栽培措施、生物因素等對抗褐飛虱水稻植株內(nèi)防御酶影響的研究多集中在蟲害影響方面 (陳建明等, 2003; 張金鋒和薛慶中, 2004; 劉欲強(qiáng)等, 2005)，而苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量對抗褐飛虱水稻品種內(nèi)PAL、PPO和POD活性的影響，尚未見報(bào)道。本文采用均勻設(shè)計(jì)法研究在不同苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量條件下，水稻品種對褐飛虱的抗性表現(xiàn)及水稻植株內(nèi)防御酶PAL、PPO和POD活性的變化，旨在明確苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量對抗蟲水稻品種防御酶活性的影響及其與抗褐飛虱的關(guān)系，以期為抗褐飛虱育種提供穩(wěn)定性好的親本，并為褐飛虱防控提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試水稻品種：感蟲品種TN1，選擇經(jīng)苗期抗蟲性鑒定的抗褐飛虱褐飛虱生物型Ⅱ和孟加拉型水稻品種為IR56、RHT、Ptb33、RP1976-18-6-4-2和570011。其中，對褐飛虱生物型Ⅱ的抗性，IR56、RHT、Ptb33、RP1976-18-6-4-2、570011分別表現(xiàn)為中抗、抗、抗、抗、抗、抗；對褐飛虱孟加拉型的抗性，IR56、RHT、Ptb33、RP1976-18-6-4-2、570011分別表現(xiàn)為中抗、中抗、中抗、抗、中抗、抗。上述供試品種中僅570011來源于廣西品種資源，其余品種均來自于國際水稻研究所。

供試蟲源：褐飛虱為廣西南寧田間采集懷卵雌成蟲進(jìn)行個(gè)體培養(yǎng)建立種群，然后分別用含不同抗性基因的褐飛虱鑒別品種進(jìn)行苗期抗性測定，根據(jù)鑒別品種的抗性表現(xiàn)確定褐飛虱的生物型，將分離的褐飛虱生物II和孟加拉型分別在Mudgo和IR36上飼養(yǎng)擴(kuò)繁8代后再進(jìn)行試驗(yàn)。

試劑：PAL、PPO、POD試劑盒，蘇州科銘生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)。

儀器：TES-1339照度計(jì)，臺灣泰仕電子工業(yè)股份有限公司；TGL-16臺式高速冷凍離心機(jī)，湘儀離心機(jī)儀器有限公司；UV-5800紫外可見分光光度計(jì)，上海元析儀器有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究采用均勻設(shè)計(jì)法研究苗齡(A)、光照強(qiáng)度(B)和施氮量(C) 3個(gè)因子對抗褐飛虱水稻品種營養(yǎng)物質(zhì)的影響。所選因子及水平見表1。本試驗(yàn)中A因子設(shè)3個(gè)水平：8 d、13 d、18 d。B因子設(shè)3個(gè)水平：0層紗網(wǎng)遮光(未遮光，自然光照強(qiáng)度)、2層紗網(wǎng)遮光、4層紗網(wǎng)遮光；后2個(gè)水平的光照強(qiáng)度分別為自然光強(qiáng)的50.33%和27.38%。C因子設(shè)3個(gè)水平：未施肥(0 Kg/hm2尿素)、225 Kg/hm2尿素、450 Kg/hm2尿素(氮肥含氮量為46.4%，廣西河池化工股份有限公司生產(chǎn))。試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用U6(63)，見表2。

1.3 水稻品種抗褐飛虱鑒定

本試驗(yàn)于2014年6-9月在廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所玻璃網(wǎng)室進(jìn)行。按表2的試驗(yàn)方案實(shí)施。將供試水稻品種分期播于鋁托(52 cm×36.5 cm×6.5 cm)內(nèi)，每盆播12行，每品種播兩行，每行留20苗。每試驗(yàn)處理播10盆。當(dāng)苗齡達(dá)到試驗(yàn)要求時(shí)，提前1 d施肥，第二天按每苗接入褐飛虱生物型II和孟加拉型1-2齡若蟲5頭，然后進(jìn)行遮光處理。待感蟲對照TN1枯萎后7-10 d參照國際使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行逐株定級，最后計(jì)算各品種的平均受害級別。

1.4 防御酶活性測定

1.4.1 稻樣采集

將供試水稻按照1.3方法處理7 d時(shí)剪取心葉以下第一、二葉鮮樣，用蒸餾水擦洗，然后置于-20℃冰箱內(nèi)保存?zhèn)溆谩?/p>

1.4.2 苯丙氨酸解氨酶PAL活性測定

稱取0.1 g稻葉鮮樣，加入1 mL提取液進(jìn)行冰浴勻漿。10000 g 4℃離心10 min，取上清液，置冰上待測。按照蘇州科銘生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)的PAL試劑盒說明依次加入試劑，混勻，靜置10 min后，用對照管調(diào)零(以不加樣本為對照管)，在290 nm處記錄測定吸光值A(chǔ)。PAL活性計(jì)算公式如下：

表1 苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量對水稻主要防御活性影響的水平設(shè)計(jì)

Table 1 Level design of effect of seedling stage, light intensity and N application rate on activity of main defense enzyme in rice planting

水平Level苗齡(A)Seedlingstage(d)光照強(qiáng)度(B)Lightintensity(紗網(wǎng)層數(shù)Screenlayers)施氮量(C)(kg/hm2)Napplicationrate180021322253184450

表2 苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量對水稻主要防御活性影響的U6(63)水平試驗(yàn)方案

Table 2 U6(63) test program of effect of seedling stage, light intensity and N application rate on activity of main defense enzyme in rice planting

試驗(yàn)號TestNo 苗齡(A)Seedlingstage 光照強(qiáng)度(B)Lightintensity 施氮量(C)Napplicationrate 水平Levels播后天數(shù)Daysaftersowing水平Levels紗網(wǎng)層數(shù)Screenlayers水平Levels量(kg/hm2)Applicationrate118223450221340645033186422254481052255513341066185240

PAL(U/g 鮮重)= 反應(yīng)總體積÷樣本體積÷反應(yīng)時(shí)間÷0.1×A÷樣本鮮重(g/mL)

1.4.3 多酚氧化酶PPO活性測定

稱取0.1 g稻葉鮮樣，加入1 mL提取液進(jìn)行冰浴勻漿。8000 g 4℃離心10 min，取上清液，置冰上待測。按照蘇州科銘生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)的PPO試劑盒說明依次加入試劑，充分混勻，5000 g 常溫離心10 min，收集上清液，用蒸餾水調(diào)零，煮沸樣本為對照管，于525 nm處檢測測定管和對照管吸光度。PPO活性計(jì)算公式如下：

PPO(U/g 鮮重)=反應(yīng)總體積÷樣本體積÷反應(yīng)時(shí)間÷0.01×Δ(A測定-A對照)÷樣本鮮重(g/mL)

1.4.4 過氧化物酶POD活性測定

稱取0.1 g稻葉鮮樣，加入1 mL提取液進(jìn)行冰浴勻漿。8000 g 4℃離心10 min，取上清液，置冰上待測。按照蘇州科銘生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)的POD試劑盒說明依次加入試劑，然后加入樣本后立即混勻并計(jì)時(shí)，記錄470 nm 處30 s時(shí)的吸光值A(chǔ)1 和1 min 30 s后的吸光值A(chǔ)2。計(jì)算ΔA=A2-A1。POD活性計(jì)算公式如下：

PPO(U/g 鮮重)=反應(yīng)總體積÷樣本體積÷0.01×ΔA÷樣本質(zhì)量(g/mL)

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel和SPSS 15.0軟件處理數(shù)據(jù)，并用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性比較(α=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量影響下水稻品種防御酶活性與其抗褐飛虱關(guān)系

將均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)中各水稻品種防御酶活性及受害級別的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二項(xiàng)式逐步回歸，得到不同水稻品種受害級別(Y)與苯丙氨酸解氨酶PAL(A)、多酚氧化酶PPO(B)和過氧化物酶POD(C)的回歸關(guān)系式，通過對回歸模型進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)達(dá)到顯著或極顯著水平的模型(表3)。模型的檢驗(yàn)結(jié)果如表4。由表4可知，模型(1)-模型(9)各因素均達(dá)顯著或極顯著水平。因而采用模型(1)-(9)可以很好地描述稻株中防御酶活性變化與IR56、RHT、Ptb33、RP1976-18-6-4-2和570011抗褐飛虱生物型II和孟加拉型的關(guān)系。

在苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量的影響下，模型(1)可知，IR56受褐飛虱生物型Ⅱ?yàn)楹Φ氖芎墑e與PAL和PPO單獨(dú)作用極顯著負(fù)相關(guān)，與兩者交互作用極顯著正相關(guān)，即IR56對褐飛虱生物型Ⅱ的抗性與PAL和PPO單獨(dú)作用極顯著負(fù)相關(guān)，與兩者交互作用極顯著負(fù)相關(guān)。模型(2)可知，RHT受褐飛虱生物型Ⅱ?yàn)楹Φ氖芎墑e與PAL、POD和PPO平方項(xiàng)單獨(dú)作用極顯著正相關(guān)，與POD平方項(xiàng)作用極顯著負(fù)相關(guān)，即RHT對褐飛虱生物型Ⅱ的抗性與POD、PAL和PPO平方項(xiàng)單獨(dú)作用極顯著負(fù)相關(guān)，與POD平方項(xiàng)作用極顯著正相關(guān)。模型(3)可知，Ptb33受褐飛虱生物型Ⅱ?yàn)楹Φ氖芎墑e與PPO單獨(dú)作用極顯著負(fù)相關(guān)，與PAL和PPO交互作用極顯著正相關(guān)，即Ptb33對褐飛虱生物型Ⅱ的抗性與PPO單獨(dú)作用極顯著正相關(guān)，與PAL和PPO交互作用極顯著負(fù)相關(guān)。模型(4)可知，RP1976-18-6-4-2受褐飛虱生物型Ⅱ?yàn)楹Φ氖芎墑e與PAL單獨(dú)作用顯著正相關(guān)，即RP1976-18-6-4-2對褐飛虱生物型Ⅱ的抗性僅與PAL單獨(dú)作用顯著負(fù)相關(guān)。模型(5)可知，570011受褐飛虱生物型Ⅱ?yàn)楹Φ氖芎墑e與PAL單獨(dú)作用極顯著正相關(guān)，與PPO單獨(dú)作用顯著負(fù)相關(guān)，即570011對褐飛虱生物型Ⅱ的抗性與PAL單獨(dú)作用極顯著負(fù)相關(guān)，與PPO單獨(dú)作用顯著正相關(guān)。模型(6)可知，IR56受褐飛虱孟加拉型為害的受害級別與PAL單獨(dú)作用負(fù)相關(guān)，與PPO和POD單獨(dú)作用顯著或極顯著正相關(guān)，即IR56對褐飛虱孟加拉型的抗性與PAL單獨(dú)作用顯著正相關(guān)，與PPO和POD單獨(dú)作用顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。模型(7)可知，RHT受褐飛虱孟加拉型為害的受害級別與PPO單獨(dú)作用極顯著負(fù)相關(guān)，即RHT對褐飛虱孟加拉型的抗性僅與PPO單獨(dú)作用極顯著正相關(guān)。模型(8)可知，RP1976-18-6-4-2受褐飛虱孟加拉型為害的受害級別與PPO單獨(dú)作用顯著正相關(guān)，與PPO平方項(xiàng)作用顯著負(fù)相關(guān)，即RP1976-18-6-4-2對褐飛虱孟加拉型的抗性與PPO單獨(dú)作用顯著負(fù)相關(guān)，與PPO平方項(xiàng)作用顯著正相關(guān)。模型(9)可知，570011受褐飛虱孟加拉型為害的受害級別與POD單獨(dú)作用極顯著正相關(guān)，與POD平方項(xiàng)作用極顯著負(fù)相關(guān)，即570011對褐飛虱孟加拉型的抗性與POD單獨(dú)作用極顯著負(fù)相關(guān)，與POD平方項(xiàng)作用極顯著正相關(guān)。

2.2 苗齡、光照強(qiáng)度、施氮量對水稻品種防御酶活性的影響

苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量對水稻品種中苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)和過氧化物酶(POD)活性有影響，但影響程度因處理水平和品種而異(見表5)。由表5可知，TN1 PAL活性在試驗(yàn)號2(13 d苗齡、未遮光、450 kg/hm2)最高，顯著高于其余試驗(yàn)號；在試驗(yàn)號4(8 d苗齡、未遮光、225 kg/hm2)最低，但與試驗(yàn)號5(13 d苗齡、4層紗網(wǎng)遮光、未施氮)差異不顯著。TN1 PPO活性在試驗(yàn)號4最高，但與試驗(yàn)號6(18 d苗齡、2層紗網(wǎng)遮光、未施氮)差異不顯著；在試驗(yàn)號1(8 d苗齡、2層紗網(wǎng)遮光、450 kg/hm2)最低，僅顯著低于試驗(yàn)號4、5和6。TN1 POD活性在試驗(yàn)號1最高，顯著高于試驗(yàn)號4和6；在試驗(yàn)號6最低，但僅顯著低于試驗(yàn)號1。

IR56 PAL活性在試驗(yàn)號5最高，但僅顯著高于試驗(yàn)號2；在試驗(yàn)號2最低，但僅顯著低于試驗(yàn)號5。IR56 PPO活性在試驗(yàn)號5最高，顯著高于其余試驗(yàn)號；在試驗(yàn)號2最低，顯著低于其余試驗(yàn)號。IR56 POD活性在試驗(yàn)號1最高，顯著高于試驗(yàn)號2、3、5和6；在試驗(yàn)號6最低，但與試驗(yàn)號5差異不顯著。

表3 水稻品種防御酶活性與其受害級別關(guān)系

Table 3 Relationship between the defense enzyme activity of rice varieties and damaged level

品種Variety回歸模型Regressionmodel模型編號ModelNo褐飛虱生物型ⅡBPHbiotypeⅡIR56Y=3348996004-116712330A-11010973B+471844AB(1)RHTY=-231386+01625C+00004A2+00000007B2-00002C2(2)Ptb33Y=94884-00812B+00019AB(3)RP1976?18?6?4?2Y=-42138+02953A(4)570011Y=-15340+02221A-00046B(5)褐飛虱孟加拉型BPHbiotypeBangladeshIR56Y=143489-02465A+00053B+00047C(6)RHTY=94060-00066B(7)RP1976?18?6?4?2Y=48264+00180B-000001B2(8)570011Y=-56499+00608C-000006C2(9)

表4 模型的檢驗(yàn)結(jié)果

Table 4 Inspection result of model

模型編號ModelNo偏相關(guān)系數(shù)rCoefficientofpartialcorrelationt檢驗(yàn)值T?valuetest顯著水平PSignificancelevel相關(guān)系數(shù)RCorrelationindexF值F?values顯著水平PSignificancelevel剩余標(biāo)準(zhǔn)差SResidualstandarddeviation調(diào)整后相關(guān)系數(shù)RaAdjustedcorrelationindex(1)r(y，A)=-09911105018000180999815542793000064773655609995r(y，B)=-098748811900031r(y，AB)=0996416732500005(2)r(y，C)=099999553780000110000152880653000610022210000r(y，A2)=0995710757800085r(y，B2)=0996011159100079r(y，C2)=-0999982108700001(3)r(y，B)=-09420486330008309602177147002180966609327r(y，AB)=093854705900093(4)r(y，A)=08490321400023608490103299003251535708069(5)r(y，A)=0998531286800001099875974462000010160009979r(y，B)=-091463917900173(6)r(y，A)=-09694558260011309874259705003730186109682r(y，B)=096915554900115r(y，C)=098447902100042(7)r(y，B)=-09434568800002309434323529000470680009287(8)r(y，B)=09206408450015009328100535004680891108852r(y，B2)=-089663507300247(9)r(y，C)=098661048240000509913848807000230450709854r(y，C2)=-098138828500009

RHT PAL活性在試驗(yàn)號1最高，但僅顯著高于活性最低的試驗(yàn)號4，在試驗(yàn)號2、3、5和6間的活性差異不顯著。RHT PPO活性在試驗(yàn)號6最高，顯著高于其余試驗(yàn)號；在試驗(yàn)號3最低，顯著低于其余試驗(yàn)號，且各試驗(yàn)號間均差異顯著。RHT POD活性在試驗(yàn)號4最高，顯著高于試驗(yàn)號3、5和6；在試驗(yàn)號5最低，但與試驗(yàn)號6和3差異不顯著。

Ptb33 PAL活性在所有試驗(yàn)號間差異均不顯著。Ptb33 PPO活性在試驗(yàn)號6最高，顯著高于其余試驗(yàn)號；在試驗(yàn)號2最低，顯著低于試驗(yàn)號1、4、5和6，而與試驗(yàn)號3差異不顯著。Ptb33 POD活性在試驗(yàn)號1最高，但與試驗(yàn)號3和4差異不顯著；在試驗(yàn)號2最低，但僅顯著低于試驗(yàn)號1和4。

RP1976-18-6-4-2 PAL活性在試驗(yàn)號3最高，顯著高于其余試驗(yàn)號；在試驗(yàn)號2最低，顯著低于其余試驗(yàn)號。RP1976-18-6-4-2 PPO活性在試驗(yàn)號2最高，顯著高于其余試驗(yàn)號；在試驗(yàn)號6最低，顯著低于試驗(yàn)號1、2、3、4，但與試驗(yàn)號5差異不顯著。RP1976-18-6-4-2 POD活性在試驗(yàn)號4最高，顯著高于試驗(yàn)號2、3、5和6，而與試驗(yàn)號1差異不顯著；在試驗(yàn)號5最低，但與試驗(yàn)號2和6差異不顯著。

570011 PAL活性在試驗(yàn)號1最高，顯著高于試驗(yàn)號2、4、5和6，而與試驗(yàn)號3差異不顯著；在試驗(yàn)號2最低，但僅顯著低于試驗(yàn)號1和3。570011 PPO活性在試驗(yàn)號6最高，顯著高于其余試驗(yàn)號；在試驗(yàn)號5最低，顯著低于試驗(yàn)號1、3、4和6，而與試驗(yàn)號2差異不顯著。570011 POD活性在試驗(yàn)號1最高，顯著高于其余試驗(yàn)號，在試驗(yàn)號6最低，但與試驗(yàn)號5差異不顯著。

表5 苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量對水稻防御酶活性的影響 (U/g)

Table 5 Effect of seedling stage, light intensity and N application rate on defense enzyme activity of rice

水稻品種Ricevariety試驗(yàn)號TestNo苯丙氨酸解氨酶(PAL)Phenylalnineammonialyase多酚氧化酶(PPO)Polyphenoloxidase過氧化物酶(POD)PeroxidaseTN112486±108c15387±713c49969±2139a24598±262a17808±1306bc36490±4295ab33729±260b21467±758bc31675±19845ab42495±108c48509±7449a28290±11864b52553±107c28213±2172b37230±1268ab63599±343b42808±263a23144±2304bIR5613722±333ab22424±776cd55445±5770a22904±371b1832±190e34662±3025b33514±460ab31917±1562b29992±2698b43595±169ab21445±3468d51545±799a54191±788a63387±480a27916±2292bc63809±045ab26869±666c15205±5583cRHT13693±804a11693±736e42087±1164a23094±017ab22776±661c37881±4678ab32865±229ab4461±210f30429±3529bc42045±132b18917±1846d43247±2838a52796±240ab36928±819b22673±817c62679±128ab77464±350a23748±1695cPtb3313981±265a17552±350c48155±1441a23206±132a573±140d18722±3376c33320±685a4691±1238d35078±6153b43170±162a13968±1628c38530±4919ab53173±336a29701±3272b22172±1252c64129±235a153640±4304a23929±1481cRP1976?18?6?4?213740±300b25803±501c45891±3307a22484±162df103875±5818a30306±18371bc34593±159a22509±1205c33694±2814b42953±139cd38605±5765b47889±3209a52953±140cde10176±1344d21802±1909c63150±135c411±115d26677±6189bc57001115034±442a13840±1709b69045±5288a22315±070b3789±461cd34766±1377b34500±148a12996±2533b36407±3115b42533±134b7896±1175c36126±2624b52376±032b944±202d19666±1335c62901±097b20331±094a17968±2850c

注：同列平均數(shù)后字母相同者表示未達(dá)0.05顯著水平。Note: Same-column means followed by the same letter are not significantly different at the 0.05 levels.

2.3 苗齡、光照強(qiáng)度、施氮量對水稻品種防御酶活性的影響及其相關(guān)性分析

對表5不同水稻品種中防御性酶活性的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二項(xiàng)式逐步回歸，得到不同水稻品種PAL、PPO和POD活性(Y)與苗齡(A)、光照強(qiáng)度(B)、施氮量(C)的回歸關(guān)系式，通過對回歸模型進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)達(dá)到顯著或極顯著水平的模型(表6)。模型的檢驗(yàn)結(jié)果如表7。由表7可知，模型(1)—模型(17)各因素均達(dá)顯著或極顯著水平。因而采用模型(1)—模型(17)可以很好地描述苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量對TN1、IR56、RHT、Ptb33、RP1976-18-6-4-2和570011中PAL、PPO和POD活性的影響。

表6 苗齡、光照強(qiáng)度、施氮量與不同水稻品種防御酶活性的關(guān)系

Table 6 Relationship among defense enzyme activity of rice and seedling stage, light intensity and N application rate

品種Variety回歸模型Regressionmodel模型編號ModelNoPALTN1Y=-12369+20664A+05702C+00084AC-01587BC(1)IR56Y=446701-06401A+35479B-02424C-05374B2(2)RHTY=187024+55143B+00124C2(3)Ptb33Y=336887+80478B-20248B2(4)RP1976?18?6?4?2Y=305472-00121C2+02418BC(5)570011Y=262962+32959B-09801B2-00081AC+03891BC(6)PPOTN1Y=5707118-49471A+47830C-138925B2-05206C2(7)IR56Y=2979944+305966B+336275B2-62219AB-07122AC(8)RHTY=-7247099+834634A+514539C-43055AC-56557BC(9)RP1976?18?6?4?2Y=-1161790+436417A-20615A2+23973AC-70166BC(10)570011Y=1359552-05984A2-388996B2+113911AB(11)PODTN1Y=2616115+748056B-02492A2+01636C2-27833AB(12)IR56Y=7595975-308966A(13)RHTY=2495777+55911C(14)Ptb33Y=12047051-1409600A+48238A2+21282B2+14474BC(15)RP1976?18?6?4?2Y=13216154-1465384A+49936A2(16)570011Y=2404627-33754A+175759C-0967AC+30202BC(17)

模型(1)可見，TN1 PAL活性與苗齡和施氮量單獨(dú)作用及兩者間交互作用顯著或極顯著正相關(guān)，與光照強(qiáng)度和施氮量交互作用極顯著負(fù)相關(guān)。模型(2)可見，IR56 PAL活性與苗齡和施氮量單獨(dú)作用及光照強(qiáng)度平方項(xiàng)作用極顯著負(fù)相關(guān)，與光照強(qiáng)度單獨(dú)作用極顯著正相關(guān)。模型(3)可見，RHT PAL活性與光照強(qiáng)度單獨(dú)作用及施氮量平方項(xiàng)作用顯著或極顯著正相關(guān)。模型(4)可見，Ptb33 PAL活性與光照強(qiáng)度單獨(dú)作用極顯著正相關(guān)，與光照強(qiáng)度平方項(xiàng)作用極顯著負(fù)相關(guān)。模型(5)可見，RP1976-18-6-4-2 PAL活性與施氮量平方項(xiàng)作用極顯著負(fù)相關(guān)，與光照強(qiáng)度和施氮量交互作用極顯著正相關(guān)。模型(6)可見，570011 PAL活性與光照強(qiáng)度單獨(dú)作用及光照強(qiáng)度和施氮量交互作用極顯著正相關(guān)，與光照強(qiáng)度平方項(xiàng)作用及苗齡和施氮量交互作用極顯著負(fù)相關(guān)。

表7 模型的檢驗(yàn)結(jié)果

Table 7 Inspection result of model

模型編號ModelNo偏相關(guān)系數(shù)rCoefficientofpartialcorrelationt檢驗(yàn)值T?valuetest顯著水平PSignificancelevel相關(guān)系數(shù)RCorrelationindexF值F?values顯著水平PSignificancelevel剩余標(biāo)準(zhǔn)差SResidualstandarddeviation調(diào)整后相關(guān)系數(shù)RaAdjustedcorrelationindex(1)r(Y，A)=09999605348000031000041574697001160151309999r(Y，C)=0999022246500020r(Y，AC)=097724606600440r(Y，BC)=-0999960278900003(2)r(Y，A)=-09999724481000021000043102615001140072109999r(Y，B)=0999853571300003r(Y，C)=-0999982349500001r(Y，B2)=-0999634424800008(3)r(Y，B)=09394387640030409827187357005111578209561r(Y，C2)=097646388700078(4)r(Y，B)=09998538367000030999911652101002200143609995r(Y，B2)=-0999856392900003(5)r(Y，C2)=-09766642670007609965943653001050989709912r(Y，BC)=0995815374000006(6)r(Y，B)=099942953360001110000288767673000440077910000r(Y，B2)=-0999743500900005r(Y，AC)=-0998719813300025r(Y，BC)=10000179877800001(7)r(Y，A)=-099087326800181099987649292002715539509992r(Y，C)=099027083800194r(Y，B2)=-0999634264200009r(Y，C2)=-0999124072900017(8)r(Y，B)=0992681819001461000043995410001133394409999r(Y，B2)=099974266800005r(Y，AB)=-0999636618700007r(Y，AC)=-0999966835600002(9)r(Y，A)=09993263844000140999743894230035814020109986r(Y，C)=0998921662200021r(Y，AC)=-0999225463200015r(Y，BC)=-0999123173400019(10)r(Y，A)=0989869325002021000056503971001005484009999r(Y，A2)=-099318497200136

續(xù)上表

模型編號ModelNo偏相關(guān)系數(shù)rCoefficientofpartialcorrelationt檢驗(yàn)值T?valuetest顯著水平PSignificancelevel相關(guān)系數(shù)RCorrelationindexF值F?values顯著水平PSignificancelevel剩余標(biāo)準(zhǔn)差SResidualstandarddeviation調(diào)整后相關(guān)系數(shù)RaAdjustedcorrelationindexr(Y，AC)=10000124931100001r(Y，BC)=-0999963412800002(11)r(Y，A2)=-092543453000408098582290890042119004609640r(Y，B2)=-098117168600056r(Y，AB)=097756557800072(12)r(Y，B)=0998417687400032099999913343002383278009994r(Y，A2)=-099358751800128r(Y，C2)=0999636690300007r(Y，AB)=-09932854400134(13)r(Y，A)=-090914363200073090911903780012070811208849(14)r(Y，C)=08288296280031408288877840041456612107802(15)r(Y，A)=-1000012431530000110000180417638000560946310000r(Y，A2)=10000113984200001r(Y，B2)=0999326987200014r(Y，BC)=0999976358500002(16)r(Y，A)=-089803535200241094121163400038645741608998r(Y，A2)=084643151500076(17)r(Y，A)=-10000128349000001100001249998125000210116610000r(Y，C)=10000890052500001r(Y，AC)=-10000686242200001r(Y，BC)=100001488509400001

由模型(7)可見，TN1 PPO活性與苗齡單獨(dú)作用及光照強(qiáng)度和施氮量平方項(xiàng)作用顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，與施氮量單獨(dú)作用顯著正相關(guān)。模型(8)可見，IR56 PPO活性與光照強(qiáng)度單獨(dú)及平方項(xiàng)作用顯著或極顯著正相關(guān)，與苗齡和光照強(qiáng)度及苗齡和施氮量的交互作用極顯著負(fù)相關(guān)。模型(9)可見，RHT PPO活性與苗齡和施氮量的單獨(dú)作用極顯著正相關(guān)，與苗齡和施氮量及光照強(qiáng)度和施氮量的交互作用極顯著負(fù)相關(guān)。模型(10)可見，RP1976-18-6-4-2 PPO活性與苗齡單獨(dú)作用及苗齡和施氮量交互作用顯著或極顯著正相關(guān)，與苗齡平方項(xiàng)作用及光照強(qiáng)度和施氮量交互作用顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。模型(11)可見，570011 PPO活性與苗齡和光照強(qiáng)度平方項(xiàng)作用顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，與苗齡和光照強(qiáng)度交互作用極顯著正相關(guān)。模型(12)可見，TN1 POD活性與光照強(qiáng)度單獨(dú)作用及施氮量平方項(xiàng)作用極顯著正相關(guān)，與苗齡平方項(xiàng)作用及苗齡和光照強(qiáng)度交互作用顯著負(fù)相關(guān)。模型(13)可見，IR56 POD活性僅與苗齡單獨(dú)作用極顯著負(fù)相關(guān)。模型(14)可見，RHT POD活性僅與施氮量單獨(dú)作用顯著正相關(guān)。模型(15)可見，Ptb33 POD活性僅與苗齡單獨(dú)作用顯著負(fù)相關(guān)。模型(16)可見，RP1976-18-6-4-2 POD活性與苗齡單獨(dú)作用極顯著負(fù)相關(guān)，與苗齡平方項(xiàng)作用極顯著正相關(guān)。模型(17)可見，570011 POD活性與苗齡單獨(dú)作用及苗齡和施氮量交互作用極顯著負(fù)相關(guān)，與施氮量單獨(dú)作用及光照強(qiáng)度和施氮量交互作用極顯著正相關(guān)。

3 結(jié)論與討論

PAL 、PPO和POD是植物重要的防衛(wèi)性酶，與植物抗蟲性關(guān)系密切 (莊炳昌等, 1992; 李潤植等, 1998)，可作為植物抗蟲育種的一個(gè)指標(biāo) (代莉等, 2003)。PAL是植物形成木質(zhì)素、酚類等次生代謝物質(zhì)的關(guān)鍵酶 (李潤植等, 1998; 曾永三和王振, 1999)；PPO能夠催化酚類化合物轉(zhuǎn)化為更高活性的醌類物質(zhì)，將昆蟲食物蛋白中必須氨基酸烷基化，阻礙昆蟲營養(yǎng)的利用 (Tscharntkeetal., 2001)，或與昆蟲腸胃里的消化酶結(jié)合使酶失活，減緩昆蟲的生長發(fā)育并促使其死亡 (王曼玲等, 2005)；POD在由酚類物質(zhì)聚合成木質(zhì)素中起著重要作用，高活性的POD有助于植物細(xì)胞壁的強(qiáng)化，含豐富木質(zhì)素的細(xì)胞壁對刺吸式害蟲可產(chǎn)生一定的取食障礙 (賈貞等, 2004)。本研究發(fā)現(xiàn)IR56對褐飛虱生物型Ⅱ的抗性與PAL和PPO活性密切相關(guān)，對孟加拉型的抗性與PAL、PPO和POD活性密切相關(guān)；RHT對褐飛虱生物型Ⅱ的抗性與PAL、PPO和POD活性密切相關(guān)，對孟加拉型的抗性與PPO密切相關(guān)；Ptb33對褐飛虱生物型Ⅱ的抗性與PAL和PPO活性密切相關(guān)；RP1976-18-6-4-2對褐飛虱生物型Ⅱ的抗性與PAL活性密切相關(guān)，對孟加拉型的抗性與PPO活性密切相關(guān)；570011對褐飛虱生物型Ⅱ的抗性與PAL和PPO活性密切相關(guān)，對孟加拉型的抗性與POD活性密切相關(guān)。說明水稻品種對褐飛虱的抗性與PAL、PPO和POD緊密相關(guān)，但品種不同，生物型不同，其相關(guān)性也有差異。植物在遭受機(jī)械損傷、病蟲害等生物因子及干旱、鹽滲透、高低溫等非生物因子脅迫時(shí)，會(huì)誘導(dǎo)一系列與抗逆性相關(guān)的形態(tài)學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)變化 (Cheong & Yang, 2003; Frostetal., 2008; Huetal., 2011; Consalesetal., 2012) 來防御或是抗衡這種壓力，從而提高植物的抗性。植物的這種抗性，其實(shí)是激發(fā)各種酶，如蛋白酶抑制劑、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚類氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)和次生代謝產(chǎn)物，如萜類化合物(terpenoids)、酚醛類化合物(phenolics)、丹寧酸(tannins)、生物堿(alkaloids)等參與的防御過程 (Cheong & Yang, 2003; 劉欲強(qiáng)等, 2005; Gulsenetal., 2010; 段燦星等, 2012)。因此，PAL、PPO和POD活性易受環(huán)境因素的影響。據(jù)報(bào)道，烤煙葉片中PAL和PPO活性隨施氮量的增加而升高 (王愛華等, 2005)；黑暗有利于PAL合成，而光照則是啟動(dòng)和激活PAL所必須 (楊振國和侯鳳蓮, 1997)，不同光照強(qiáng)度對針葉內(nèi)主要防御蛋白活力有顯著影響，50%和25%光照強(qiáng)度下，POD、PAL、PPO等防御蛋白活性顯著高于自然光照 (魯藝芳等, 2012)；植物不同生長期防御蛋白活性也不同 (谷岱霏等, 2014)。本研究結(jié)果表明，苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量對抗蟲水稻品種PAL、PPO和POD活性的影響顯著，IR56中PAL和PPO活性受苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量的影響顯著，POD活性受苗齡影響顯著；RHT中PAL活性受光照強(qiáng)度和施氮量影響顯著，PPO活性受苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量的影響顯著，POD活性受施氮量的影響顯著；Ptb33中PAL活性受光照強(qiáng)度的影響顯著，POD活性受苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量的影響顯著；RP1976-18-6-4-2中PAL活性受光照強(qiáng)度和施氮量影響顯著，PPO活性受苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量的影響顯著，POD活性受苗齡的影響顯著；570011中PAL和POD活性受苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量的影響顯著，PPO活性受苗齡和光照強(qiáng)度的影響顯著。苗齡、光照強(qiáng)度和施氮量對抗蟲水稻品種PAL、PPO和POD活性的影響是一個(gè)復(fù)雜的過程，存在顯著的交互作用，在不同水稻品種間的變化表現(xiàn)有差異。PAL、PPO和POD是植物形成木質(zhì)素、酚類等次生代謝物質(zhì)的關(guān)鍵酶，環(huán)境因子對這些防御酶活性有影響，那對次生化合物質(zhì)的影響如何？有待于進(jìn)一步研究。

References)

Change JH, Zhang L, Shen SX,etal. Correlation analysis of physical and chemical characteristics with resistance to sorghum aphid melanaphis sacchari in different sorghum genotypes [J].JournalofPlantGeneticResources, 2008, 9(1): 55-61. [常金華, 張麗, 申書興, 等. 不同基因型高粱的理化特性與抗蚜性的相關(guān)性研究[J]. 植物遺傳資源學(xué)報(bào), 2008, 9(1): 55-61]

Chen JM, Yu XP, Cheng JA,etal. The changes of physiological indexes of different rice varieties after infestation by brown planthopperNilaparvatalugens(St?l) [J].ActaPhytophylacicaSinica, 2003, 30(3): 225-231. [陳建明, 俞曉平, 程家安, 等. 不同水稻品種受褐飛虱危害后體內(nèi)生理指標(biāo)的變化[J]. 植物保護(hù)學(xué)報(bào), 2003, 30(3): 225-231]

Cheong JJ, Yang DD. Methyl jasmonate as vital substance in plants [J].TrendsinGenetics, 2003, 19(7): 409-413.

Consales F, Schweizer F, Erb M,etal. Insect oral secretions suppress wound-induced responses inArabidopsis[J].JournalofExperimentalBotany, 2012, 63(2): 727-737.

Dai L, Li SL, Sun HZ. Preliminary study on the enzyme activities in the barks ofPopulustomentosazoophobous and insect-attacked clones [J].GuizhouForestryScienceandTechnology, 2003, 31(2): 1-5. [代莉, 李淑玲, 孫紅召. 毛白楊抗蟲、感蟲無性系樹皮內(nèi)酶活性的初步研究[J]. 貴州林業(yè)科技, 2003, 31(2): 1-5]

Di H, Zhao YY, Chu GX,etal. Silicon-mediated defense enzyme activities in cotton attacked byTetranychusturkestaniand its insect resistance [J].JournalofShiheziUniversity(Natural Science), 2013, 31(6): 661-668. [狄浩, 趙伊英, 褚貴新, 等. 硅對葉螨危害后棉花防御酶活性的調(diào)控作用及其與抗蟲性的關(guān)系[J]. 石河子大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2013, 31(6): 661-668]

Duan CX, Yu JJ, Li WC,etal. Effect of small brown planthopper stress on defense enzyme activities and cell ultrastructure in rice leaf [J].PlantPhysiologyJournal, 2012, 48(10): 971-978. [段燦星, 余嬌嬌, 李萬昌, 等. 灰飛虱脅迫對水稻葉片中防御酶活性及細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響[J]. 植物生理學(xué)報(bào), 2012, 48(10): 971-978]

Feng DB, Huang JC, Peng ZP,etal. Effects of different organic carbon (nitrogen) nutritions application on main stress-resistant physiological indexes of waterlogged rice [J].JournalofSouthernAgriculture, 2015, 46(12): 2016-2111. [馮定邦, 黃繼川, 彭智平, 等. 淹澇脅迫后施用不同有機(jī)碳(氮)營養(yǎng)對水稻主要抗逆生理指標(biāo)的影響[J]. 南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2015, 46(11): 2106-2111]

Frost C, Mescher MC, Carlson JE,etal. Plant defense priming against herbivores: Getting ready for a different battle [J].PlantPhysiology, 2008, 146(3): 818-824.

Gu DF, Hu X, Liu T,etal. Seasonal variations of defense protein activities inTaxuscuspidateleaves [J].JournalofNortheastForestryUniversity, 2014, 42(7): 48-50. [谷岱霏, 胡曉, 劉彤, 等. 不同生長時(shí)期東北紅豆杉針葉內(nèi)防御蛋白的變化[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 42(7): 48-50]

Gulsen O, Eickhoff T, Heng-Moss T,etal. Characterization of peroxidase changes in resistant and susceptible warm-season turfgrasses challenged byBlissusocciduus[J].Arthopod-PlantIneteractions, 2010, 4: 45-55.

Huang FK, Wu BQ, Wei SM,etal. Influence of light intensity and seedling stage on the resistance of rice varieties to rice brown planthopper biotypes [J].JournalofSouthwestAgriculturalUniversity(Natural Science), 2005, 27(2): 143-147, 162. [黃鳳寬, 吳碧球, 韋素美, 等. 光照和苗齡對水稻品種抗褐飛虱生物型的影響[J]. 西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2005, 27(2): 143-147, 162]

Huang W, Jia ZK, Han QF. Effects of herbivore stress byAphismedicaginisKoch on the malondialdehyde contents and the activities of protective enzymes in different alfalfa varieties [J].ActaEcologicaSinca, 2007, 27(6): 2177-2183.

Hu J, Zhou JB, Peng XX,etal. TheBphi008agene ineracts with the ethylene pathway and transcriptionally regulatesMAPKgenes in the response of rice to brown planthopper feeding [J].PlantPhysiology, 2011, 156 (2): 856-872.

Jia Z, Song ZW, Jin ZY,etal. Studies on the POD activities in pearleaf crabapple (Maluszumi) leaves damstaged by plum spider mite (Tetranychusviennensis) [J].ActaBotanicaBoreal-OccidentaliaSinica, 2004, 24(11): 2136-2139. [賈貞, 宋占午, 金祖蔭, 等. 山楂葉螨危害對海棠葉片POD的影響[J]. 西北植物學(xué)報(bào), 2004, 24(11): 2136-2139]

Krishnan N, Kodrík D. Antioxidant enzymes inSpodopteralittoralis(Boisduval): Are they enhanced to protect gut tissues during oxidative stress [J].JournalofInsectPhysiology, 2006, 52(1): 11-20.

Li RZ, Mao X, Li CX,etal. The relationship between activities of secondary metabolism-related enzymes and induced resistance to aphids in cotton [J].JournalofShanxiAgriculturalUniversity, 1998, 18(2): 165-168. [李潤植, 毛雪, 李彩霞, 等. 棉花誘導(dǎo)抗蚜性與次生代謝相關(guān)酶活性的關(guān)系[J]. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1998, 18(2): 165-168]

Liu CM, Wu RZ. Influence of light intensity and nitrogen fertilizer on resistance to the brown planthopper in rice [J].JournalofSouthChinaAgriculturalUniversity, 1992, 13(2): 27-33. [劉春茂, 吳榮宗.光照強(qiáng)度和氮肥對水稻品種抗褐稻虱的影響[J]. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1992, 13(2): 27-33]

Li WD, Zhou QY. Effects of nitrogen, phosphate fertilizer on phenylalanine ammonia lyase activity in red clover [J].ContemporaryAnimalHusbandry, 2015, 18: 39-42. [李衛(wèi)東, 周泉佚. 氮肥磷肥對紅三葉中苯丙氨酸解氨酶活性的影響[J]. 當(dāng)代畜牧, 2015, 18: 39-42]

Liu YQ, Jiang L, Sun LH,etal. Changes in some defensive enzyme activity induced by the piercing-sucking of brown planthopper in rice [J].JournalofPlantPhysiologyandMolecularBiology, 2005, 31(6): 643-650. [劉欲強(qiáng), 江玲, 孫立宏, 等. 褐飛虱刺吸誘導(dǎo)的水稻一些防御酶活性的變化[J]. 植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報(bào), 2005, 31(6): 643-650]

Lu YF, Shi L, Yan SC. Effects of different light intensities on activities of the primary defense proteins in needles ofLarixgmelinii[J].ActaEcologicaSinica, 2012, 32(11): 3621-3627. [魯藝芳, 石蕾, 嚴(yán)善春. 不同光照強(qiáng)度對興安落葉松幾種主要防御蛋白活力的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2012, 32(11): 3621-3627]

Mauch-Mani B, Slusarenkl AJ. Production of salicylic acid precursors is a major function of phenylalanine ammonia-lyase in the resistance ofArobidopsistoPeronosporaparasitica[J].PlantCell, 1996, 8: 203-212.

Shi R, Chi DF, Zhang SM. Relationship between enzyme activity of ten poplar species and their resistance ability [J].JournalofNortheastForestryUniversity, 2008, 36(9): 74-75. [史瑞, 遲德富, 張晟銘. 10種楊樹酶活性與抗性的關(guān)系[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2008, 36(9): 74-75]

Tang LF, Zhong HM, Chen J. Variation ininvivopolyphenol oxidase activity of fourAzollastrains under different illumination conditions [J].ActaPhytophysiologicaSinica, 1999, 25(1): 98-102. [唐龍飛, 鐘紅梅, 陳堅(jiān). 不同光照條件下4種滿江紅Azolla品系體內(nèi)多酚氧化酶活性的變化[J]. 植物生理學(xué)報(bào), 1999, 25(1): 98-102]

Tscharntke T, Thiessen S, Dolch R,etal. Herbivory, induced resistance and interplant signal transfer inAlnusglutinosa[J].BiochemicalSystematicsandEcology, 2001, 29(10): 1025-1047.

Wang AH, Wang SF, Gong CR. The dynamic effects of nitrogen rate on polyphenols of flue-cured tobacco upper leaf [J].JournalofNorthwestSci-TechUniversityofAgricultureandForestry(Natural Science Edition), 2005, 33(3): 58-60. [王愛華, 王松峰, 宮長榮. 氮素用量對烤煙上部葉片多酚類物質(zhì)動(dòng)態(tài)的影響[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2005, 33(3): 58-60]

Wang ML, Hu ZL, Zhou MQ,etal. Advances in research of polyphenol oxidase in plants [J].ChineseBulletinofbotany, 2005, 22(2): 215-222. [王曼玲, 胡中立, 周明全, 等. 植物多酚氧化酶的研究進(jìn)展[J]. 植物學(xué)通報(bào), 2005, 22(2): 215-222]

Wu BQ, Huang FK, Huang SS,etal. Inflence of seedling ststage and nitrogen fertilizer on resistance of rice varieties to different rice brown planthopper biotypes [J].SouthwestChinaJournalofAgriculturalSciences, 2009, 22(2): 315-318. [吳碧球, 黃鳳寬, 黃所生, 等. 苗齡和施氮量對水稻品種抗褐飛虱不同生物型的影響[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2009, 22(2): 315-318]

Wu BQ, Huang FK, Wei SM,etal. Influence of light intensity and nitrogen fertilizer on resistance of rice varieties to different rice brown planthopper biotypes [J].SouthwestChinaJournalofAgriculturalSciences, 2004, 17(6): 733-737. [吳碧球, 黃鳳寬, 韋素美, 等. 光照強(qiáng)度和施氮量對水稻品種抗褐飛虱不同生物型的影響[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2004, 17(6): 733-737]

Yan JX, Guan HN, Chi DF,etal. Induction of defensive enzymes in leaves ofRosarugosa‘plena’ by mechanical wounding [J].BulletinofBotanicalResearch, 2013, 33(4): 499-503. [嚴(yán)俊鑫, 觀樺楠, 遲德富, 等. 機(jī)械損傷對重瓣玫瑰防御酶的誘導(dǎo)[J]. 植物研究, 2013, 33(4): 499-503]

Yan SC, Men LN, Shi L,etal. Comparative analysis of antioxidase activities in needles of different larch hybrids [J].ScientiaSilvaeSinicae, 2011, 47(10): 111-115. [嚴(yán)善春, 門麗娜, 石蕾, 等. 雜種落葉松不同子代針葉內(nèi)抗氧化酶活性比較[J]. 林業(yè)科學(xué), 2011, 47(10): 111-115]

Yang ZG, Hou FL. On effect illumination upon maize phenylalanine ammonia lyase activity[J].JournalofJilinForestryUniversity, 1997, 13(3): 151-153. [楊振國, 侯鳳蓮. 光照對玉米苯丙氨酸解氨酶活性的影響[J]. 吉林林學(xué)院學(xué)報(bào), 1997, 13(3): 151-153]

Zeng YS, Wang Z. Role of phenylalanine ammonia-lyase in plant disease resistance [J].JournalofZhongkaiAgrotechnicalCollege, 1999, 12(3): 56-65. [曾永三, 王振. 苯丙氨酸解氨酶在植物抗病反應(yīng)中的作用[J]. 仲愷農(nóng)業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào), 1999, 12(3): 56-65]

Zhang JF, Xue QZ. The activity dynamics of main protective enzymes in rice plants under feeding stresses ofSogatellafurciferaandNilaparvatalugens[J].ScientiaAgriculturaSinica, 2004, 37(10): 1487-1491. [張金鋒, 薛慶中. 稻飛虱為害脅迫對水稻植株內(nèi)主要保護(hù)酶活性的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2004, 37(10): 1487-1491]

Zhang J, Sun XJ, Shi Y,etal. Response of defensive enzyme activity and some primary metabolites inLonicerajaponicaThunb. leaves to aphid damstage [J].ShandongAgriculturalSciences, 2014, 46(8): 57-60. [張金, 孫秀娟, 石巖, 等. 蚜蟲為害對忍冬葉片防御酶活性及初生代謝的影響[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2014, 46(8): 57-60]

Zhang K, Xu B, Meng ZJ,etal. Effect of copper and cadmium on defensive protein activity in poplar leavea [J].JournalofNortheastForestryUniversity, 2014, 42(11): 43-46. [張凱, 徐波, 孟昭軍, 等. 銅、鎘脅迫對楊樹葉片中防御蛋白活性的影響[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 42(11): 43-46]

Zhuang BC, Yue DR, Wang YM,etal. The correlation of contents of flavonoid, total phenolate and enzymes in soybean with resistance level toL.Glycinivorella[J].OilCropsofChina, 1992, 3: 18-20. [莊炳昌, 岳德榮, 王玉民, 等. 大豆不同品種次生代謝產(chǎn)物及相關(guān)酶類含量與抗食心蟲的關(guān)系[J]. 中國油料, 1992, 3: 18-20]

Influence of seedling stage, light intensity and nitrogen (N) application rate on the main defensive enzymes activity in rice varieties resistant to brown planthopper (BPH),Nilaparvatalugens(St?l)

WU Bi-Qiu1, LI Cheng1, SUN Zu-Xiong2, HANG Suo-Sheng1, ZHOU Jun-Lei3, HUANG Feng-Kuan1,*, LING Yan1, JIANG Xian-Bin4, HUANG Qian4, LONG Li-Ping4

(1. Plant Protection Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences/Guangxi Key laboratory for Biology of Crop Diseases and Insect Pests, Nanning 530007, China; 2. Plant Protection Station of Fangchenggang City, Fangchengguang 538001, Guangxi Province, China; 3. Agricultural College, Guangxi University, Nanning 530005, China; 4. Rice Research institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning 530007, China)

In order to clarify the effect of seedling stage, light intensity and N application rate on the activities of defensive enzymes of rice and relationship with the resistance to brown planthopper (Nilaparvatalugens), the activities of phenylalnine ammonialyase (PAL), polyphenol oxidase (PPO) and peroxidase (POD) in different rice varieties were studied after treated with different seedling stage, light intensity and nitrogen (N) application levels. The results showed that the resistance of IR56, Ptb33 and 570011 to BPH biotype II was closely related with the activities of PAL and PPO, RHT to BPH biotype II was related with the activities of PAL, PPO and POD, RP1976-18-6-4-2 to BPH biotype II was related with the activities of PAL, and 570011 to BPH biotype II was related with the activities of PAL and PPO. The resistance of IR56 to BPH biotype Bangladesh was closely related with the activities of PAL, PPO and POD, resistance of RHT and RP1976-18-6-4-2 to BPH biotype Bangladesh was closely related with the activity of PPO and resistance of 570011 to BPH biotype Bangladesh was closely related with the activities of POD. The separate action or interaction effect of seedling stage, light intensity and N application rate on activities of defensive enzymes in rice was obviously, and effect degree different in different varieties. The separate action or interaction influence of seedling stage, light intensity and N application rate on PAL and PPO activity of IR56, PPO activity of RHT and RP1976-18-6-4-2, POD activity of Ptb33 and PAL and POD activity of 570011 was significantly. POD activity of IR56 and RP1976-18-6-4-2 only significantly affected by seedling stage. The separate action or interaction effect of light intensity and N application rate on PAL activity of RHT and RP1976-18-6-4-2 was obviously. POD activity of RHT affected by N application rate and PAL activity of Ptb33 affected by light intensity was significantly. PPO activity of 570011 affected by seedling stage and light intensity separate action or interaction was obviously.

Seedling stage; light intensity; N application rate; insect-resistant rice; defensive enzyme; brown planthopper

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31160369，31560510)；“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAD19B03)；廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(桂科合14125007-2-4)；廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2015GXNSFAA139054)；廣西作物病蟲害生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金項(xiàng)目(14-045-50-ST-06)；廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技發(fā)展基金項(xiàng)目(2015JZ46)

吳碧球，女，1978年生，廣西賀州人，博士，副研究員，研究方向?yàn)樗竞οx綜合防控、水稻抗蟲性及機(jī)制，E-mail: wubiq@126.com

*通訊作者 Author for correspondence, E-mail: huangfengkuan@gxaas.net.

2016-11-01；接受日期：2016-11-14

S433.1；S435.112+.3

A

1674-0858(2016)06-1121-13