菟絲特對(duì)日本菟絲子及其寄主黃素梅部分生理指標(biāo)的影響

郭春暉　張啟堯　楊振德　馬躍峰　楊思霞

摘要：[目的]從生理學(xué)角度探討菟絲特對(duì)黃素梅上日本菟絲子的作用機(jī)理，為日本菟絲子的防除提供科學(xué)依據(jù)。[方法]用3種6%菟絲特As濃度（6、10和14 mg/L）對(duì)接種日本菟絲子的黃素梅進(jìn)行噴灑處理，藥后7 d測(cè)定日本菟絲子及黃素梅幼苗的部分生理指標(biāo)。[結(jié)果]經(jīng)6、10和14 mg/L 6%菟絲特AS處理后日本菟絲子的超氧化物歧化酶（sOD）活性和可溶性蛋白含量均顯著下降（P<0.05，下同），分別是對(duì)照（清水）的28.34%、38.73%、58.68%和67.37%、39.62%、71.05%；可溶性糖含量、過(guò)氧化物酶（POD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）活性則顯著高于對(duì)照。經(jīng)6%菟絲特As處理后黃素梅幼苗的葉綠素?zé)晒鈪?shù)、光合作用參數(shù)、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和保護(hù)酶（sOD、cAT和POD）活性均顯著高于對(duì)照；葉綠素a和葉綠素b含量在6 mg/L 6%菟絲子處理后顯著高于對(duì)照，是對(duì)照的1.35和1.53倍，其余濃度下無(wú)顯著差異（P>0.05）D[結(jié)論]6%菟絲特AS通過(guò)影響菟絲子體內(nèi)蛋白質(zhì)等生物大分子的代謝、破壞菟絲子體內(nèi)保護(hù)酶系統(tǒng)的平衡對(duì)菟絲子發(fā)揮防治作用。寄主植物黃素梅則通過(guò)維持較強(qiáng)的光合作用和較高的可溶性蛋白水平及均衡的保護(hù)酶系統(tǒng)免遭菟絲特傷害。

關(guān)鍵詞：6%菟絲特As；日本菟絲子；黃素梅；生理指標(biāo)

0引言

[研究意義]日本菟絲子（Cuscuta，apouica Choisy）是旋花科（Convolvulaceae）菟絲子屬（Cuscuta）的一種全寄生有害植物，在我國(guó)南北各地廣泛分布，其通過(guò)吸器著生于寄主上吸取養(yǎng)料，致使被害植株光照不足，枝葉不能舒展，生長(zhǎng)衰弱，嚴(yán)重時(shí)枯死（曾國(guó)軍和曾慧銘，2014；楊思霞等，2015；白瑞霞等，2016）。日本菟絲子在廣西分布廣泛，對(duì)各種園林植物如桂花（Osmanthus sp.）、龍眼（Dimocarpus longan Lour）、榕樹(shù)（Ficus microcarpa linn.f）、黃金榕（F microcarpa cv.Golden leaves）、羊蹄甲（Bauhinia Linn.）、刺桐（Erythrina variegata Linn.）、黃素梅（Duranta repens cv Gold leaves）、花葉鵝掌柴（Schefflera odorata cv Variegata）、福建茶[Carmona microphylla（Lam.）Don.]和紅背桂（Excoecaria cochinchinensis Lour）等造成極大危害（許軍等，2010；杜曉莉等，2011；楊思霞等，2015）。黃素梅又叫黃葉假連翹，屬馬鞭草科（Verbenaceae）假連翹屬（Duranta）常綠灌木，在園林方面應(yīng)用廣泛（陸仟等，2014）。黃素梅被日本菟絲子寄生后，葉片出現(xiàn)黃化、脫落等癥狀，生長(zhǎng)衰弱，嚴(yán)重時(shí)枯死，園林景觀效果受到嚴(yán)重影響。目前，防除日本菟絲子的主要方法為人工拔除和噴灑除草劑（白瑞霞等，2016），但人工拔除費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低，且效果差，容易復(fù)發(fā)，而除草劑的施用會(huì)對(duì)寄主植物造成不同程度的傷害。因此，研究菟絲子防除藥劑對(duì)菟絲子及其寄主植物生理的影響，對(duì)于早期篩選安全、有效的化學(xué)藥劑控制菟絲子蔓延為害，維護(hù)園林植物健康生長(zhǎng)具有十分重要的意義。[前人研究進(jìn)展]前人已對(duì)不同植物上的日本菟絲子進(jìn)行了藥劑防除研究，并取得了一定效果。謝創(chuàng)平（1989）用6%草甘膦AS防治龍眼上的日本菟絲子，藥后60 d日本菟絲子的死亡率達(dá)100%。蒲立新等（2010）用10%草甘磷AS加0.3%-0.5%硫酸銨防除小葉榕上的日本菟絲子效果不佳。白瑞霞等（2016）研究表明，20%精喹禾靈EC和10.8%高效氟吡甲禾靈EC是防治園林樹(shù)木日本菟絲子的安全、有效藥劑。萬(wàn)靜等（2012）測(cè)定3種植物提取物對(duì)菟絲子及寄主大豆生長(zhǎng)發(fā)育和其保護(hù)酶活性的影響，發(fā)現(xiàn)這些提取物對(duì)菟絲子及其寄主大豆的保護(hù)酶產(chǎn)生了不同影響。楊思霞等（2015）研究表明，6%菟絲特AS對(duì)黃金榕上的日本菟絲子的防除效果較好，達(dá)90.55%，且對(duì)黃金榕新枝生長(zhǎng)速率抑制率較小，僅為9.89%，是防除黃金榕上日本菟絲子一種安全、高效的理想藥劑。[本研究切入點(diǎn)]植物受不同藥劑處理后其生理指標(biāo)會(huì)產(chǎn)生變化，但至今有關(guān)菟絲特對(duì)菟絲子及其不同寄主植物的生理生化反應(yīng)鮮見(jiàn)報(bào)道。[擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題]通過(guò)對(duì)接種日本菟絲子的黃素梅進(jìn)行噴灑6%菟絲特AS處理，研究菟絲特處理后日本菟絲子和寄主黃素梅生理指標(biāo)的變化，從生理學(xué)角度探討菟絲特對(duì)黃素梅上日本菟絲子的作用機(jī)理，以期為日本菟絲子的防除提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試黃素梅幼苗：黃素梅扦插苗，苗高20 cm左右，生長(zhǎng)均勻一致。育苗盆規(guī)格：盆口內(nèi)沿直徑25 cm，高20 cm。

供試菟絲子：日本菟絲子，以人工中心株接種。日本菟絲子藤莖在黃素梅幼苗上覆蓋率達(dá)10%-20%時(shí)噴藥處理。

供試藥劑：6%菟絲特AS（廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所和南寧市綠化工程管理處聯(lián)合研制）。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)6、10和14 mg/L 3個(gè)6%菟絲特AS濃度處理，以清水為對(duì)照（CK），每處理3次重復(fù)，每重復(fù)1盆。施藥期間天氣晴好，施藥后7 d內(nèi)只對(duì)盆栽苗基部淋水，隨后常規(guī)管理。

1.2.2測(cè)定項(xiàng)目及方法 施藥7 d后測(cè)定菟絲子和寄主黃素梅幼苗的部分生理指標(biāo)。采用Li-6400便攜式光合分析儀（美國(guó)Li-COR公司）測(cè)定光合作用參數(shù)，采用調(diào)制葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)IMAGING-PAM（上海澤泉科技股份有限公司）測(cè)定葉綠素?zé)晒鈪?shù)；采用乙醇提取法測(cè)定葉綠素含量；采用葸酮一硫酸法測(cè)定可溶性糖含量；采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定蛋白質(zhì)含量。采用NBT光化還原法測(cè)定超氧化物歧化酶（SOD）活性；采用紫外吸收法測(cè)定過(guò)氧化氫酶（CAT）活性；采用愈創(chuàng)木酚比色法測(cè)定過(guò)氧化物酶（POD）活性（陳建勛和王曉峰，2006；鄭炳松，2006）。

1.3統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用SPSS 19.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，并比較試驗(yàn)數(shù)據(jù)的差異顯著性。

2結(jié)果與分析

2.1黃素梅幼苗光合作用參數(shù)的變化

從表1可以看出，不同菟絲特濃度處理對(duì)黃素梅幼苗各光合特性參數(shù)均有明顯影響，其中，不同菟絲特濃度處理后黃素梅凈光合速率（P））顯著高于對(duì)照（P<0.05，下同）；不同菟絲特濃度處理后黃素梅氣孔導(dǎo)度（G）和蒸騰速率（T）差異顯著；6和10 mg/L菟絲特AS處理下黃素梅的氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率和胞問(wèn)C02濃度（Gi）均顯著高于對(duì)照，而14 mg/L菟絲特AS處理后黃素梅Gs、TG和G與對(duì)照差異不顯著（P>0.05，下同）。

2.2黃素梅幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化

由表2可以看出，不同菟絲特濃度處理后黃素梅葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)均受到不同程度的影響，其中，PSII實(shí)際光量子效率[y（II）]隨6%菟絲特AS處理濃度的增加呈遞增趨勢(shì)，光化學(xué)熒光淬滅系數(shù)（qP）、非光化學(xué)熒光淬滅系數(shù)（qN）和表觀電子傳遞速率（ETR）總體亦呈現(xiàn)相似的規(guī)律性；經(jīng)6%菟絲特AS處理后黃素梅葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)均顯著高于對(duì)照。

2.3黃素梅幼苗葉綠素含量的變化

由圖1可以看出，不同6%菟絲特AS濃度處理后黃素梅葉片葉綠素a和葉綠素b的含量均隨著處理濃度的增加呈下降趨勢(shì)，其中，用6 mg/L 6%菟絲特AS處理的黃素梅葉片葉綠素a和葉綠素b含量均顯著高于對(duì)照，分別是對(duì)照的1.35和1.53倍，而10和14 mg/L6%菟絲特AS處理的葉綠素a和葉綠素b含量與對(duì)照無(wú)顯著差異。

2.4日本菟絲子和黃素梅幼苗可溶性糖含量的變化

如圖2所示，不同6%菟絲特AS濃度處理后的日本菟絲子和黃素梅幼苗可溶性糖含量均顯著高于對(duì)照，其中，均以14 mg/L 6%菟絲特AS處理的可溶性糖含量最高。

2.5日本菟絲子和黃素梅幼苗的可溶性蛋白含量變化

如圖3所示，不同6%菟絲特AS濃度處理后日本菟絲子的可溶性蛋白含量均顯著低于對(duì)照，分別是對(duì)照的67.37%、39.62%和71.05%，其中10 mg/L 6%菟絲特AS處理的菟絲子的可溶性蛋白含量最低，且顯著低于其他濃度處理；低濃度（6和10 mg/L）6%菟絲特AS處理后的黃素梅幼苗可溶性蛋白含量均顯著高于對(duì)照，而高濃度（14 mg/L）6%菟絲特AS處理的黃素梅幼苗可溶性蛋白含量低于對(duì)照，但差異不顯著。

2.6日本菟絲子和黃素梅幼苗保護(hù)酶活性的變化

由圖4可知，不同6%菟絲特AS濃度處理后日本菟絲子的SOD活性均顯著低于對(duì)照，分別是對(duì)照的28.34%、38.73%和58.68%，其中，6 mg/L 6%菟絲特AS處理后的菟絲子SOD活性最低，且顯著低于其他處理；不同6%菟絲特AS濃度處理的黃素梅幼苗SOD活性均顯著高于對(duì)照，其中，10 mg/L 6%菟絲特AS處理的黃素梅幼苗SOD活性最高。

如圖5所示，不同6%菟絲特AS濃度處理后日本菟絲子和黃素梅幼苗的CAT活性差異顯著，且均顯著高于對(duì)照，其中以10 mg/L 6%菟絲特AS處理的日本菟絲子及黃素梅幼苗CAT活性最高。不同6%菟絲特AS濃度處理下黃素梅葉片CAT活性差異顯著。其中以10 mg/L處理濃度下黃素梅葉片CAT活性最高。

如圖6所示，6、10和14 mg/L 6%菟絲特AS處理后日本菟絲子的POD活性均顯著高于對(duì)照，分別為對(duì)照的1.77、2.01和2.30倍；不同6%菟絲特AS濃度處理后黃素梅幼苗的POD活性差異顯著，且均顯著高于對(duì)照，其中以10 mg/L 6%菟絲特AS處理的黃素梅幼POD活性最高。

3討論

菟絲子防治是園林植保工作的難點(diǎn)，運(yùn)用化學(xué)藥劑是防除菟絲子的主要方式之一，但化學(xué)藥劑會(huì)在一定程度上影響寄主植物的生長(zhǎng)，因此在防治菟絲子的同時(shí)降低其對(duì)寄主的影響至關(guān)重要。Habib和Rahman（1988）研究了雜草的幾種提取物對(duì)菟絲子及其寄主生長(zhǎng)發(fā)育的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，狗牙根的甲醇提取物對(duì)寄主紫花苜蓿安全但可顯著抑制菟絲子生長(zhǎng)；萬(wàn)靜等（2012）研究發(fā)現(xiàn)，苦楝樹(shù)皮的乙醇提取物能有效抑制菟絲子的生長(zhǎng)發(fā)育且對(duì)寄主大豆安全。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，菟絲特對(duì)黃金榕上日本菟絲子的防治效果好，而對(duì)寄主黃金榕、黃素梅等較安全（陸仟等，2014；楊思霞等2015）。

本研究結(jié)果表明，經(jīng)6%菟絲特AS處理后日本菟絲子及其寄主黃素梅的生理代謝發(fā)生改變，尤其顯著提高黃素梅幼苗凈光合速率，低濃度（6 mg/L）6%菟絲特AS處理顯著提高黃素梅葉片葉綠素含量，而高濃度（10和14 mg/L）處理的黃素梅葉片葉綠素含量與對(duì)照無(wú)顯著差異；菟絲特處理顯著提高菟絲子和黃素梅體內(nèi)可溶性糖含量，但顯著降低菟絲子的可溶性蛋白含量。

SOD、CAT和POD是植物體內(nèi)重要的保護(hù)酶，在正常生理?xiàng)l件下，保護(hù)酶SOD、CAT和POD等相互協(xié)調(diào)，在植物體內(nèi)保持平衡，使植物細(xì)胞免受傷害，但在逆境條件下植物體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生與清除平衡會(huì)受到一定程度的破壞，活性氧累積過(guò)多會(huì)導(dǎo)致植物細(xì)胞膜脂過(guò)氧化，結(jié)構(gòu)和功能遭到破壞，從而表現(xiàn)出傷害癥狀（Hemfindez et al.，2001；Shinozaki et al.，2003；Apel and Hirt，2004）。本研究結(jié)果表明，經(jīng)6%菟絲特AS處理后菟絲子SOD活性顯著降低，而POD和CAT活性顯著升高，導(dǎo)致保護(hù)酶系統(tǒng)的平衡狀態(tài)受到破壞，從而表現(xiàn)出明顯的傷害癥狀；相反，寄主植物黃素梅在6%菟絲特AS處理后3種保護(hù)酶活性均顯著升高，保護(hù)自身免遭菟絲特的傷害。

4結(jié)論

6%菟絲特AS通過(guò)影響菟絲子體內(nèi)蛋白質(zhì)等生物大分子的代謝，破壞菟絲子體內(nèi)保護(hù)酶系統(tǒng)的平衡對(duì)菟絲子發(fā)揮防治作用。寄主植物黃素梅則通過(guò)維持較強(qiáng)的光合作用及均衡的保護(hù)酶系統(tǒng)免遭菟絲特傷害。