鹽堿脅迫對(duì)不同水稻品種抗逆和抗瘟性相關(guān)酶的影響

徐春瑩+張亞玲+王丹+于連鵬+劉殿宇+靳學(xué)慧

摘要：為研究鹽堿脅迫對(duì)不同品種水稻抗逆和抗瘟性的影響，在生理水平上，以抗性品種龍粳31和感病品種空育131為材料，檢測(cè)它們?cè)邴}堿脅迫下苗期葉片內(nèi)抗性相關(guān)酶活性的變化。結(jié)果表明，在鹽堿脅迫下，水稻光合能力降低；在鹽堿和病害共同作用下的水稻葉片中抗逆酶[過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）]活性高于正常土壤下生長(zhǎng)的水稻，抗病酶苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性則相反?？梢钥闯?，鹽堿脅迫能顯著削弱這2個(gè)水稻品種的抗稻瘟病能力。

關(guān)鍵詞：稻瘟?。畸}堿脅迫；光合能力；抗病反應(yīng)；抗逆酶；抗瘟性；抗病酶

中圖分類號(hào)：S435.111.4+1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2017）04-0044-03

水稻（Oryza sativa Linn）是1年生禾本科植物，也是我國(guó)主要的農(nóng)作物[1]。水稻種植在東北往往同時(shí)面臨低溫、鹽堿及病害等多重危害[2-3]。在水稻病害中，稻瘟病危害極嚴(yán)重，且在自然環(huán)境下，植物很少只面臨單一環(huán)境脅迫，往往同時(shí)面臨幾種脅迫因子[4]。

鹽堿地是東北的一個(gè)嚴(yán)重問題，尤其在黑龍江省大慶地區(qū)[5]。近年來，在水稻耐鹽堿方面的研究取得了較大成果[6]，但尚未見鹽堿脅迫對(duì)水稻抗稻瘟病能力影響的相關(guān)報(bào)道。本試驗(yàn)對(duì)鹽堿脅迫下的2個(gè)水稻品種接種稻瘟病菌處理，比較葉片發(fā)病情況及在感病期間抗性相關(guān)酶包括過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性，探討鹽堿脅迫對(duì)水稻稻瘟病菌敏感性的影響，為鹽堿脅迫下種植水稻的抗病性研究及防控提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)時(shí)間與地點(diǎn)

試驗(yàn)于2015年在黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2試驗(yàn)材料

1.2.1水稻品種

感病品種為空育131；抗病品種為龍粳31。

1.2.2供試菌株

采自黑龍江省大慶市周邊地區(qū)的稻瘟病菌，由黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2.3水培用品

水培盆：外尺寸245 mm×175 mm×60 mm、內(nèi)尺寸225 mm×155 mm×55 mm；定植籃：內(nèi)徑34 mm（上）、28 mm（下）、外徑50 mm、高 45 mm。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)[HT]

試驗(yàn)采用水培法，培養(yǎng)液采用經(jīng)典的霍格蘭（Hoagland）配方[7]。先對(duì)水稻進(jìn)行催芽，發(fā)芽后進(jìn)行水培種植，水培前 4 d 為無營(yíng)養(yǎng)條件，即蒸餾水替代營(yíng)養(yǎng)液，之后為全營(yíng)養(yǎng)液條件，4 d更換1次營(yíng)養(yǎng)液，每盆含800 mL營(yíng)養(yǎng)液。

鹽堿脅迫采用NaCl和NaHCO3混和溶液，按照不同鹽堿濃度（0 mmol/L，pH值為 6.5；40 mmol/L，pH值為 8.0；80 mmol/L，pH值為8.5）水平設(shè)3個(gè)處理，每處理3次重復(fù)，每重復(fù)10盆，共90盆。每盆可放12個(gè)定植籃，且每個(gè)定植籃播種15株。水培9 d開始對(duì)稻苗進(jìn)行持續(xù)的鹽堿脅迫處理。

水稻水培17 d進(jìn)行接種稻瘟病菌處理，遮光保濕 24 h。整個(gè)試驗(yàn)過程采用自然光照，溫度控制在20～28 ℃。

1.4稻瘟病病菌制作及接菌方法

在無菌條件下，將采集的穗頸瘟標(biāo)樣感病部位置入培養(yǎng)皿內(nèi)保濕培養(yǎng)，待產(chǎn)生孢子后，在顯微鏡下用挑針挑取單孢，并置于PDA培養(yǎng)基中培養(yǎng)，15 d后轉(zhuǎn)置米糠培養(yǎng)基上產(chǎn)孢培養(yǎng)。待菌絲長(zhǎng)滿培養(yǎng)皿后，刮除氣生菌絲，打開培養(yǎng)皿蓋，平置于滅菌后的產(chǎn)孢培養(yǎng)箱內(nèi)，藍(lán)紫光燈照射2～3 d后即可產(chǎn)生孢子。每培養(yǎng)皿用15 mL無菌水洗下孢子，紗布過濾，顯微鏡下檢測(cè)，接種孢子濃度為10×10倍顯微鏡下每視野20～40個(gè)孢子，每盒水稻苗的接種量為100 mL，放入小噴壺中，噴施于水稻葉面接菌。

1.5樣品采集方法

在接種0～7 d時(shí)剪取水稻葉片，每處理取10 g左右，重復(fù)3次取樣，迅速用液氮冷凍保鮮后保藏于-80 ℃冰箱中備用[8]。

1.6相關(guān)酶活性的檢測(cè)方法

葉綠素含量測(cè)定采用分光光度法；CAT活性測(cè)定直接采用紫外吸收法；SOD活性測(cè)定采用氮藍(lán)四唑光化還原法[9]；POD活性按照陳建勛等的方法[10]測(cè)定；PAL活性按照歐陽(yáng)光查的方法[11]測(cè)定。

1.7葉片發(fā)病程度調(diào)查方法

在接種稻瘟病病菌后9 d調(diào)查各處理水稻葉瘟病發(fā)生情況。苗期葉瘟病病情分級(jí)指標(biāo)：0級(jí)，無病斑；1級(jí)，病斑5個(gè)以下；2級(jí)，病斑5～10個(gè)；3級(jí)，全株發(fā)病或部分葉片枯死。

2結(jié)果與分析

2.1鹽堿脅迫對(duì)稻瘟病發(fā)生程度的影響

在接菌處理7 d后開始出現(xiàn)較多病斑。調(diào)查結(jié)果（圖1）顯示，鹽堿脅迫能明顯降低水稻對(duì)稻瘟病的抗病能力，鹽堿程度越高，抗病能力越弱，表現(xiàn)為病情指數(shù)明顯增加。尤其水稻品種空育131表現(xiàn)更明顯，在40 mmol/L、pH值為8.0和 80 mmol/L、pH值為8.5的鹽堿脅迫下，其病情指數(shù)分別比對(duì)照高11.34和21.34。

2.2鹽堿脅迫對(duì)水稻葉綠素含量的影響

由圖2可知，對(duì)照組內(nèi)葉綠素含量變化平穩(wěn)，試驗(yàn)組葉片中葉綠素含量隨脅迫時(shí)間加長(zhǎng)而顯著下降，鹽堿程度越高、脅迫時(shí)間越長(zhǎng)，葉綠素含量下降幅度越大，抗病品種龍粳31比感病品種空育131更加明顯。

2.3鹽堿脅迫對(duì)水稻抗氧化防御系統(tǒng)活性的影響

2.3.1CAT活性

由圖3可知，隨著接種后時(shí)間的加長(zhǎng)，CAT活性呈先上升后下降的變化趨勢(shì)。對(duì)照組在接菌后4 d達(dá)到最大值，試驗(yàn)組在接菌后3 d達(dá)到最大值，而后開始下降；試驗(yàn)組葉片內(nèi)CAT活性明顯高于對(duì)照組，且鹽堿程度增強(qiáng)，CAT活性升高。感病品種空育131的CAT活性在接菌后同一時(shí)間內(nèi)始終高于抗病品種龍粳31，說明CAT活性的表達(dá)受鹽堿脅迫的影響大于稻瘟病菌。

再下降的趨勢(shì)，試驗(yàn)組SOD活性基本高于對(duì)照組，鹽堿程度加大，SOD活性升高；感病品種空育131的SOD活性在接菌后同一時(shí)間內(nèi)始終高于抗病品種龍粳31，且空育131試驗(yàn)組與對(duì)照組的SOD活性差值大于龍粳31。

2.3.3POD活性

接種病菌0～7 d內(nèi)，水稻葉片內(nèi)POD活性呈先上升后下降的趨勢(shì)（圖5）。鹽堿脅迫處理組在接種后 2 d 達(dá)到最大值，4 d開始下降；對(duì)照前4 d平穩(wěn)上升，在5 d達(dá)到最大值，6 d開始急劇下降；對(duì)照組POD活性明顯低于試驗(yàn)組。無論是在鹽堿條件下還是在無鹽堿條件下，抗病品種龍粳31的POD活性均高于感病品種空育131。

2.4鹽堿脅迫對(duì)水稻PAL活性的影響

由圖6可以看出，各處理PAL活性呈先上升后下降的趨勢(shì)，抗病品種龍粳31在接菌后3 d達(dá)到最大值，隨后呈下降趨勢(shì)，而感病品種空育131在接菌后2 d就達(dá)到最大值。鹽堿脅迫處理下PAL活性始終低于對(duì)照組，但隨著鹽堿程度升高，PAL活性明顯增強(qiáng)?？共∑贩N龍粳31的PAL活性始終大于感病品種空育131，說明PAL活性的表達(dá)受稻瘟病菌的影響較大。

3結(jié)論和討論

前人研究表明，植物對(duì)病原物侵入的生化反應(yīng)是以酶的

催化活動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，但對(duì)稻瘟病這一病害系統(tǒng)，不同學(xué)者的觀點(diǎn)不盡相同。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，CAT的活性與植物抗病性關(guān)系不密切，宋鳳鳴等指出抗病品種的葉片中CAT和SOD活性都無顯著變化[12]；曾富華等通過高抗、高感稻瘟病水稻品種比較發(fā)現(xiàn)，高感品種的CAT活性明顯高于高抗品種[13]；王彥長(zhǎng)等研究表明，POD活性變化與水稻抗瘟性呈正相關(guān)[14-15]；而余曉明等提出不同的現(xiàn)點(diǎn)[16]。多酚氧化酶（PPO）的活性提高可以促進(jìn)木質(zhì)素積累和細(xì)胞壁增厚，郭建榮證實(shí)了PPO活性提高是增強(qiáng)抗性的因子之一[15]。魏松紅等發(fā)現(xiàn)，抗性品種的PAL活性普遍高于感病品種[17]。各生化因子在不同作物中的抗性研究報(bào)道也很多，但各學(xué)者觀點(diǎn)不統(tǒng)一。

本試驗(yàn)結(jié)果顯示，龍粳31的抗病能力顯著高于空育131，但在鹽堿脅迫條件下，2個(gè)品種的抗病能力均有下降趨勢(shì)，高鹽堿環(huán)境下空育131抗病能力下降更為明顯。鹽堿脅迫會(huì)導(dǎo)致水稻光合能力降低，但空育131的耐鹽堿能力強(qiáng)于龍粳31，表現(xiàn)為葉綠素含量下降幅度較小。在鹽堿和病害共同作用時(shí)，空育131的抗逆相關(guān)酶（CAT、SOD）活性高于龍粳31，這與空育131在無病害前提下抗鹽能力較強(qiáng)的事實(shí)相符。CAT活性的表達(dá)受鹽堿脅迫的影響大于稻瘟病菌，SOD活性受兩者影響不明顯。POD活性的表達(dá)受鹽堿脅迫的影響較大，說明POD主要反映非生物脅迫嚴(yán)重程度，而試驗(yàn)結(jié)果中龍粳31的POD活性較高，恰恰顯示其受脅迫較嚴(yán)重的事實(shí)。PAL活性的表達(dá)受稻瘟病菌的影響較大，說明PAL與抗病能力直接相關(guān)，空育131的PAL活性與其較弱的抗病能力一致，均低于龍粳31。在高鹽堿環(huán)境下，CAT、SOD、POD、PAL活性的變化較低濃度鹽堿脅迫下的變化明顯，由此可以看出鹽堿脅迫會(huì)加重稻瘟病的發(fā)生與危害。

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