干旱脅迫對(duì)不同水稻品種抗逆性和抗瘟性相關(guān)酶的影響

王丹+張亞玲+徐春瑩++于連鵬+劉殿宇+靳學(xué)慧

摘要：采用聚乙二醇6000模擬干旱脅迫的方法，對(duì)水稻品種空育131和龍粳31幼苗進(jìn)行不同程度的水分脅迫處理，接種稻瘟病菌后，通過分析比較葉片中超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、多酚氧化酶（PPO）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性變化，探討干旱脅迫對(duì)不同水稻品種抗逆和抗瘟能力的影響。結(jié)果表明，低強(qiáng)度干旱脅迫可增強(qiáng)水稻抗稻瘟病能力，而高強(qiáng)度干旱會(huì)降低其抗病能力；空育131抗旱能力較強(qiáng)，但抗病能力較弱，而龍粳31則相反；在干旱脅迫條件下，PPO和PAL在抗病上發(fā)揮作用更明顯，而SOD和CAT則在抗旱上發(fā)揮作用更明顯。

關(guān)鍵詞：水稻；稻瘟??；干旱脅迫；抗病能力；抗逆

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）04-0049-03

水稻是我國主要的糧食作物之一。在北方，水稻種植往往同時(shí)面臨低溫、干旱以及病害等多重危害[1]。稻瘟病是一種危害極嚴(yán)重的病害[2]，該病害的發(fā)病嚴(yán)重程度除與其生理小種致病力和水稻品種抗病力有關(guān)外，還與環(huán)境因素密切相關(guān)。前人的研究顯示，低溫能導(dǎo)致水稻抗稻瘟病能力顯著下降[3]，而氮肥的過多施加也會(huì)導(dǎo)致其發(fā)病更嚴(yán)重[4]。

在中國北方，干旱已是一個(gè)很嚴(yán)重的問題[5-6]，前人的研究顯示，干旱會(huì)導(dǎo)致某些植物抗病能力增強(qiáng)。但目前尚未見干旱對(duì)水稻抗瘟性影響方面的相關(guān)報(bào)道。因此，本試驗(yàn)對(duì)2個(gè)水稻品種在模擬干旱條件下進(jìn)行接種稻瘟病菌的處理，比較葉片發(fā)病情況及在感病期間抗逆酶[超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）]及抗病酶[苯丙氨酸解氨酶（PAL）、多酚氧化酶（PPO）]的活性。此試驗(yàn)結(jié)果為干旱條件下種植水稻的抗病性研究及防控提供了理論指導(dǎo)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)時(shí)間、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)院水培實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2試驗(yàn)材料

1.2.1供試水稻品種

空育131（感病品種）和龍粳31（抗病品種），均由黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)水稻中心提供。

1.2.2供試菌株

稻瘟病菌種是從黑龍江省大慶市周邊地區(qū)采集的穗頸瘟標(biāo)樣中分離、純化得到。

1.2.3水培用品水培盆的外尺寸為245 mm×175 mm×60 mm，內(nèi)尺寸為225 mm×155 mm×55 mm；定植籃的內(nèi)徑為 34 mm（上）、28 mm（下），外徑為50 mm、高 45 mm。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

水稻幼苗培養(yǎng)采用實(shí)驗(yàn)室水培方法，培養(yǎng)液采用經(jīng)典的霍格蘭（Hoagland）配方[7]。利用試劑聚乙二醇6000（PEG6000）模擬水分脅迫。試驗(yàn)設(shè)計(jì)分為2組：第1組為干旱脅迫組，將2個(gè)品種的水稻幼苗置于含有PEG6000（0、5%、12.5%）的Hoagland營養(yǎng)液中培養(yǎng)，檢測脅迫后幼苗植株中CAT、SOD活性以及葉綠素含量隨時(shí)間的延長而變化。其中0為對(duì)照組，采用正常水培條件。第2組為病害對(duì)照組，將幼苗進(jìn)行不同程度的干旱脅迫（0、5%、12.5% PEG6000）處理 3 d 后，對(duì)其進(jìn)行噴霧接種稻瘟病菌，并每隔24 h取樣保存，用于后續(xù)指標(biāo)測定，7～10 d后調(diào)查發(fā)病情況。以上每組每個(gè)處理設(shè)計(jì)5次重復(fù)。

1.4檢測項(xiàng)目及方法

SOD活性的測定采用氮藍(lán)四唑光化還原法[8]；CAT活性的測定直接采用紫外吸收法[9]；PPO活性的測定參照趙會(huì)杰的方法[10]；PAL活性按照歐陽光查的方法[11]測定；葉綠素含量的測定參照張其德的方法[12]。試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2003處理并繪圖。

2結(jié)果與分析

2.1干旱脅迫對(duì)水稻幼苗葉片中葉綠素含量及抗氧化酶活性的影響[HT]

2.1.1葉綠素含量的變化

由圖1可以看出，在干旱脅迫條件下，空育131和龍粳31葉綠素含量均隨脅迫時(shí)間的延長而下降，尤其龍粳31下降明顯，且PEG6000濃度越高，葉綠素含量下降幅度越大。

2.1.2SOD活性的變化

在不同干旱強(qiáng)度梯度下，2個(gè)水稻品種的SOD活性都受到不同程度的影響（圖2）。在輕度干旱脅迫（5% PEG6000）條件下，脅迫處理后3 d內(nèi)，2個(gè)品種的酶活力均高于對(duì)照，且變化趨勢相似。在較嚴(yán)重的干旱脅迫（12.5% PEG6000）條件下，龍粳31的酶活力下降明顯，在第4 d時(shí)低于對(duì)照40%；而空育131的SOD活性變化不大，且高于龍粳31。

2.1.3CAT活性的變化

由圖3可以看出，在輕度干旱脅迫后，2個(gè)品種CAT活性均被誘導(dǎo)上升，隨著脅迫時(shí)間延長，CAT活性呈現(xiàn)先升后降的趨勢，且脅迫后5 d，空育131的CAT活性高于龍粳31。而在高強(qiáng)度干旱脅迫下，2個(gè)品種的CAT活性相對(duì)于低強(qiáng)度干旱脅迫均有所下降，且龍粳31的CAT活性低于對(duì)照。

2.2干旱條件下接種稻瘟病菌對(duì)水稻幼苗葉片發(fā)病情況及抗氧化酶活性的影響[HT]

2.2.12個(gè)水稻品種接種處理后的發(fā)病情況

由圖4可以看出，接種稻瘟病菌后，輕度干旱脅迫（5% PEG6000）時(shí)，2個(gè)水稻品種的病情指數(shù)低于對(duì)照；而較嚴(yán)重的干旱脅迫（12.5% PEG6000）時(shí)，2個(gè)水稻品種的病情指數(shù)高于對(duì)照，且龍粳31比空育131明顯。

2.2.2接種后SOD活性的變化

5% PEG6000模擬干旱脅迫條件下，接種后前4 d，2個(gè)品種的SOD活性均高于對(duì)照，且空育131的SOD活性高于龍粳31，但在12.5% PEG6000條件下，2個(gè)品種SOD活性波動(dòng)不大，且活性低于對(duì)照（圖5）。

2.2.3接種后CAT活性的變化

可以看出，接種后 7 d 內(nèi)，低強(qiáng)度干旱脅迫組接種后龍粳31的CAT活性變化不大，空育131的CAT活性有所上升，且高于龍粳31。而高強(qiáng)度干旱脅迫組接種后2個(gè)品種的CAT活性均緩慢下降，且活性均略低于對(duì)照。

2.2.4[JP2]接種后PAL活性的變化

由圖7可以看出，低強(qiáng)度干旱脅迫時(shí)，2個(gè)品種的PAL活性在接種后1 d達(dá)到峰值，PAL活性變化趨勢與對(duì)照相同，均為先升后降趨勢，但高于對(duì)照；高強(qiáng)度干旱脅迫時(shí)，2個(gè)品種的PAL活性變化上下波動(dòng)，但幅度不大，在接種后3 d內(nèi)2個(gè)品種的PAL活性均低于對(duì)照。[JP]

2.2.5接種后PPO活性的變化

可以看出，接種后2個(gè)品種的PPO活性呈上升趨勢，低強(qiáng)度干旱脅迫時(shí)，2個(gè)品種PPO活性均高于對(duì)照，且龍粳31的PPO活性要高于空育131；而高強(qiáng)度干旱脅迫時(shí)，在接種后的前5 d，龍粳31的PPO活性低于對(duì)照，而空育131在接種后的前3 d低于對(duì)照。

3討論與結(jié)論

通過比較在模擬干旱脅迫條件下2個(gè)水稻品種的葉綠素含量及抗旱相關(guān)酶SOD和CAT的活力，發(fā)現(xiàn)空育131的抗旱

能力強(qiáng)于龍粳31。調(diào)查干旱脅迫條件下2個(gè)水稻品種的發(fā)病情況，發(fā)現(xiàn)干旱脅迫對(duì)這2個(gè)水稻品種的抗病能力影響較大，低強(qiáng)度干旱脅迫下增強(qiáng)抗病能力，高強(qiáng)度干旱脅迫下降低抗病能力，龍粳31的抗病能力比空育131強(qiáng)。檢測2個(gè)品種的抗性相關(guān)酶結(jié)果表明，抗病能力較強(qiáng)的龍粳31的PPO和PAL活性雖然較高，但SOD和CAT活性較低；而抗旱能力較強(qiáng)的空育131的PPO和PAL活性雖然較低，但SOD和CAT活性較高。雖然前人報(bào)道SOD和CAT在植物抗病上也發(fā)揮著一定作用[13]，但本試驗(yàn)顯示在干旱脅迫條件下，SOD和CAT在抗旱上發(fā)揮的作用更明顯，而PPO和PAL在抗病上發(fā)揮的作用更明顯。

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