氮素水平對(duì)大白菜葉柄黑點(diǎn)癥發(fā)生的影響

雷娟利，李必元，岳智臣，陶 鵬，趙彥婷，鐘新民

(浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 蔬菜研究所，浙江 杭州 310021)

氮素水平對(duì)大白菜葉柄黑點(diǎn)癥發(fā)生的影響

雷娟利，李必元，岳智臣，陶 鵬，趙彥婷，鐘新民*

(浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 蔬菜研究所，浙江 杭州 310021)

以大白菜葉柄黑點(diǎn)癥高抗品系韓春娃C8-1及高感品系韓春娃-4-2-3-4為試驗(yàn)材料，對(duì)不同氮素水平下，抗、感大白菜品系葉柄黑點(diǎn)數(shù)、地上部鮮質(zhì)量、硝酸還原酶(NR)活性、亞硝酸鹽含量、SOD活性、PPO活性及膜透性等進(jìn)行了測定。結(jié)果表明：菜心營養(yǎng)液+5 mmol·L-1NH4NO3和菜心營養(yǎng)液+10 mmol·L-1的NH4NO3，可用于苗期葉柄黑點(diǎn)癥鑒定；高氮水平下，大白菜受到了脅迫，葉柄SOD活性、PPO活性有所增加，NR活性降低，亞硝酸鹽含量增加；高氮水平下，感病品系的SOD活性、NR活性及亞硝酸鹽含量的變化幅度均大于抗病品系，而抗病品系PPO活性增加幅度大于感病品系；高氮水平下感病品系細(xì)胞膜透性增加，而抗病品系沒有變化，說明感病品系葉柄細(xì)胞膜在高氮水平下受到了破壞。

大白菜； 葉柄黑點(diǎn)癥； 氮水平； 生理機(jī)制

大白菜葉柄黑點(diǎn)癥是指大白菜結(jié)球葉葉柄表面發(fā)生的小黑點(diǎn)樣病變，這種小黑點(diǎn)樣病變可發(fā)生于葉柄內(nèi)外側(cè)，尤其以內(nèi)側(cè)表面更為嚴(yán)重，有時(shí)也可發(fā)生在葉脈的內(nèi)外側(cè)表面。除生長過程外，大白菜葉柄黑點(diǎn)癥在貯藏過程中還會(huì)加重，甚至在收獲時(shí)沒有病征的大白菜在貯運(yùn)中也能發(fā)生。大白菜葉柄黑點(diǎn)癥嚴(yán)重影響大白菜的品質(zhì)，降低商品價(jià)值，給生產(chǎn)者、經(jīng)營者和消費(fèi)者造成巨大損失。楊曉云等[1]根據(jù)其表現(xiàn)特征及英文名稱稱之為“大白菜小黑點(diǎn)病”，郭瑩等[2]稱之為“大白菜芝麻狀斑點(diǎn)病”。

引起大白菜葉柄黑點(diǎn)癥發(fā)生的機(jī)制尚不完全清楚。前人研究表明，大白菜葉柄黑點(diǎn)癥是一種生理性病害，是基因型和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，過量施用氮肥是引起此癥的重要因素[3]。不同形態(tài)氮素營養(yǎng)對(duì)大白菜葉柄黑點(diǎn)癥的發(fā)生也有影響，其中銨態(tài)氮促進(jìn)大白菜葉柄黑點(diǎn)癥發(fā)生的作用高于硝態(tài)氮和酰胺態(tài)氮[2-3]。銅元素也可促進(jìn)大白菜葉柄黑點(diǎn)癥的發(fā)生，隨著銅濃度的升高，大白菜葉柄黑點(diǎn)數(shù)明顯增加[4]。雷娟利等[5]研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥也可影響大白菜葉柄黑點(diǎn)癥的發(fā)生，施用有機(jī)肥可在一定范圍內(nèi)降低大白菜葉柄黑點(diǎn)癥的發(fā)生。本課題組還對(duì)大白菜葉柄黑點(diǎn)癥開展了細(xì)胞學(xué)顯微結(jié)構(gòu)的研究，結(jié)果表明，發(fā)生黑點(diǎn)癥的葉柄表皮細(xì)胞細(xì)胞壁扭曲變形，細(xì)胞器降解，細(xì)胞核形態(tài)改變，發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象[6]。在本研究中，我們通過不同氮水平處理，對(duì)抗、感大白菜葉柄黑點(diǎn)癥材料進(jìn)行了氮素代謝、抗氧化生理指標(biāo)、膜透性等數(shù)據(jù)的測定，從生理水平對(duì)大白菜葉柄黑點(diǎn)癥發(fā)生的機(jī)制進(jìn)行了初步研究。

1 材料與方法

1.1 材料

本研究所用實(shí)驗(yàn)材料為浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所大白菜甘藍(lán)課題組供的大白菜品系，抗葉柄黑點(diǎn)癥品系材料為韓春娃C8-1，感葉柄黑點(diǎn)癥品系材料為韓春娃-4-2-3-4。

1.2 處理設(shè)計(jì)

于2016年秋冬季在溫室中進(jìn)行，整個(gè)過程全部采用水培方法。抗、感材料先同時(shí)用菜心營養(yǎng)液[7]培養(yǎng)30 d后進(jìn)行不同氮水平處理，以菜心營養(yǎng)液為基礎(chǔ)，以NH4NO3作為氮提供者，共設(shè)4個(gè)氮水平，處理1用菜心營養(yǎng)液，處理2用菜心營養(yǎng)液+5 mmol·L-1NH4NO3，處理3用菜心營養(yǎng)液+10 mmol·L-1NH4NO3，處理4用菜心營養(yǎng)液+ 15 mmol·L-1NH4NO3。每處理12株大白菜苗，設(shè)3次重復(fù)，處理時(shí)間為3周左右。

1.3 調(diào)查及生理指標(biāo)測定

處理3周后，對(duì)不同氮水平處理的植株進(jìn)行取樣，調(diào)查每株葉柄正反面黑點(diǎn)數(shù)，每個(gè)處理調(diào)查6株。調(diào)查結(jié)束后，稱量植株地上部鮮質(zhì)量，最后對(duì)葉柄取樣用于各項(xiàng)生理指標(biāo)的測定。

SOD活性、PPO活性、NR活性、亞硝酸鹽含量測定采用南京建成生物工程研究所的試劑盒；膜透性采用電導(dǎo)率法測定[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)抗、感大白菜生長及葉柄黑點(diǎn)數(shù)的影響

統(tǒng)計(jì)不同處理的大白菜葉柄小黑點(diǎn)數(shù)，稱量地上部鮮質(zhì)量，結(jié)果見表1。無論是抗病品系還是感病品系，處理1、處理2和處理3，地上部鮮質(zhì)量差異均不顯著，而處理4地上部鮮質(zhì)量則顯著降低，說明在菜心營養(yǎng)液+15 mmol·L-1的高氮水平，大白菜生長受到了抑制?？共∑废等~柄小黑點(diǎn)數(shù)隨氮濃度的增加而增加，感病品系在一定范圍內(nèi)，葉柄小黑點(diǎn)數(shù)隨氮水平的增加而增加，當(dāng)?shù)竭_(dá)到最高即15 mmol·L-1時(shí)，葉柄小黑點(diǎn)數(shù)反而下降。因此，處理2和處理3(即菜心營養(yǎng)液+5 mmol·L-1NH4NO3和菜心營養(yǎng)液+10 mmol·L-1的NH4NO3)的氮素水平，可用于苗期葉柄黑點(diǎn)癥鑒定。

表1 不同氮素水平下大白菜地上部鮮質(zhì)量和葉柄黑點(diǎn)數(shù)

2.2 對(duì)大白菜葉柄硝酸還原酶活性的影響

不同氮素水平對(duì)葉柄硝酸還原酶活性的影響結(jié)果如圖1所示。硝酸還原酶是植物氮素代謝作用中的關(guān)鍵性酶，它與作物吸收和利用氮肥有關(guān)。在低濃度氮營養(yǎng)液中，抗、感品系的硝酸還原酶活性都相對(duì)較高，且抗病品系高于感病品系。在高濃度氮營養(yǎng)液中，硝酸還原酶活性都有所降低，但感病品系的降低幅度大于抗病品系。

圖中數(shù)據(jù)以鮮質(zhì)量計(jì)；*表示在0.05水平差異顯著，**表示在0.01水平差異顯著。圖2～5同圖1 不同氮素水平對(duì)大白菜葉柄硝酸還原酶活性的影響

2.3 對(duì)大白菜葉柄亞硝酸鹽含量的影響

在低濃度氮營養(yǎng)液中，大白菜抗、感品系的亞硝酸鹽含量都相對(duì)較低，但抗病品系高于感病品系。在高濃度氮營養(yǎng)液中，亞硝酸鹽含量都有所增加，但感病品系增加的幅度大于抗病品系(圖2)，此結(jié)果與硝酸還原酶活性的表現(xiàn)正好相反。

圖2 不同氮素水平對(duì)大白菜葉柄亞硝酸鹽含量的影響

2.4 對(duì)大白菜葉柄SOD活性的影響

不同氮素水平對(duì)葉柄SOD活性的影響結(jié)果如圖3所示，在低濃度氮營養(yǎng)液中，抗、感品系的葉柄SOD活性都相對(duì)較低，且感病品系略高于抗病品系。在高濃度氮營養(yǎng)液中，SOD活性都隨氮濃度的增加而增加，除處理2外，感病品系SOD活性均大于抗病品系。

圖3 不同氮素水平對(duì)大白菜葉柄超氧化物歧化酶活性的影響

2.5 對(duì)大白菜葉柄PPO活性的影響

如圖4所示，抗、感品系葉柄PPO活性均隨氮濃度的增加而略有增加，但抗病品系PPO活性增加的幅度大于感病品系。

圖4 不同氮素水平對(duì)大白菜葉柄多酚氧化酶活性的影響

2.6 對(duì)葉柄膜透性的影響

如圖5所示，對(duì)于抗病品系而言，氮素水平對(duì)膜透性影響差異不顯著；而對(duì)感病品系而言，處理3和處理4膜透性增加明顯。處理1和處理2中，抗、感品系的膜透性差異均不顯著。

圖5 不同氮素水平對(duì)大白菜葉柄細(xì)胞膜透性的影響

3 小結(jié)與討論

大白菜葉柄黑點(diǎn)癥田間鑒定費(fèi)時(shí)費(fèi)工，且周期較長，如果能采用苗期水培法進(jìn)行鑒定，則簡單省時(shí)，可適用于大量材料的篩選。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，菜心營養(yǎng)液+5～10 mmol·L-1NH4NO3可用于大白菜葉柄黑點(diǎn)癥苗期水培鑒定。

植物細(xì)胞質(zhì)膜是細(xì)胞與外界環(huán)境的一道分界面，對(duì)維持細(xì)胞的微環(huán)境和正常的代謝起著重要作用，但植物常受到外界不良因子的影響，用電導(dǎo)儀測定植物質(zhì)膜透性的變化，可作為植物抗逆性的生理指標(biāo)之一。在本研究中發(fā)現(xiàn)，抗病品系葉柄膜透性在各個(gè)處理間差異不顯著，而感病品系在處理3和4中膜透性有所增加，可能是細(xì)胞膜受到了傷害。

綜上所述，氮素水平較高時(shí)，大白菜受到了逆境脅迫，SOD、PPO活性升高，導(dǎo)致硝酸還原酶活性降低，亞硝酸鹽在葉柄處積累，細(xì)胞膜受到傷害，膜透性增加，從而引發(fā)細(xì)胞程序性死亡，細(xì)胞壁發(fā)生扭曲變形，葉泡和線粒體等細(xì)胞器降解破壞，多泡體形成，細(xì)胞核形狀發(fā)生改變，質(zhì)壁分離等最后導(dǎo)致細(xì)胞死亡[7]，表現(xiàn)為葉柄上出現(xiàn)一個(gè)個(gè)的小黑點(diǎn)?？共∑废惦m然也有以上變化，但其發(fā)生程度小于感病品系，這可能也是導(dǎo)致抗病性差異的原因之一。

[1] 楊云, 張淑霞, 張清霞, 等.氮肥對(duì)大白菜生理障害：小黑點(diǎn)病發(fā)生影響的初步研究[J]. 華北農(nóng)學(xué)報(bào), 2006, 21(增刊): 151-153.

[2] 郭瑩, 楊曉云, 司朝光, 等.不同形態(tài)氮素營養(yǎng)對(duì)大白菜芝麻狀斑點(diǎn)病發(fā)生的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào), 2011, 38(8): 1489-1497.

[3] 于業(yè)志, 陳振德, 李德全. 氮素形態(tài)對(duì)抗大白菜小黑點(diǎn)病品種生理代謝的影響[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2007 (3): 79-82.

[4] 陳啟武, 楊曉云, 羅慶熙, 等. 銅處理對(duì)大白菜芝麻狀斑點(diǎn)病發(fā)生及總酚含量的影響[J]. 中國蔬菜, 2014, 1(5): 43-46.

[5] 雷娟利, 鐘新民, 李必元, 等. 有機(jī)肥對(duì)大白菜葉柄黑點(diǎn)癥及葉緣黑點(diǎn)癥的影響[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015 (10):1593-1597.

[6] 雷娟利, 李必元, 王五宏, 等. 大白菜葉柄黑點(diǎn)癥細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)觀察[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué), 2017, 58(4): 688-690, 694.

[7] KYAING M S, 顧立江, 程紅梅. 植物中硝酸還原酶和亞硝酸還原酶的作用[J]. 生物技術(shù)進(jìn)展, 2011, 1(3): 159-164.

[8] 朱廣廉, 鐘海文, 張愛琴. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)[M]. 北京：北京大學(xué)出版社, 1990.

(責(zé)任編輯：侯春曉)

2017-09-15

浙江省自然科學(xué)基金(LY14C150003)；浙江省農(nóng)業(yè)新品種選育重大科技專項(xiàng)(2016C02051-6-2)；寧波市農(nóng)業(yè)重大科技專項(xiàng)(2016C11002)；浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技新成果示范推廣項(xiàng)目

雷娟利(1971—)，女，陜西西安人，副研究員，博士，研究方向?yàn)榇蟀撞丝共∮N，E-mail: juanlil@126.com。

鐘新民，E-mail:zxmlly@hotmail.com。

文獻(xiàn)著錄格式：雷娟利，李必元，岳智臣，等. 氮素水平對(duì)大白菜葉柄黑點(diǎn)癥發(fā)生的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(11)：2010-2012.

10.16178/j.issn.0528-9017.20171143

S436.5

A

0528-9017(2017)11-2010-03