5個歐亞種葡萄品種感染霜霉病后4種酶活性的變化

劉會寧，廖慶剛

(長江大學園藝園林學院，湖北 荊州 434025)

葡萄霜霉(Plasmoparaviticola)病起源于北美東部的野生葡萄上，但在產(chǎn)地美洲種葡萄上危害并不嚴重。發(fā)現(xiàn)美洲新大陸后，隨著歐美葡萄材料的民間引種交換，葡萄霜霉病隨苗木和接穗傳入歐洲，此后遍布全世界的葡萄都遭受該病的危害。現(xiàn)在分布于我國各葡萄產(chǎn)區(qū)，尤以西北地區(qū)發(fā)生為重，長江流域發(fā)生較輕[1]。但由于季節(jié)性的氣候差異，一般南方地區(qū)發(fā)病時間較北方地區(qū)要早。湖北省荊州市位于江漢平原腹地，春夏多雨，高溫多濕的氣候引發(fā)該病在本地流行[2]。葡萄感染霜霉病后，品質(zhì)和產(chǎn)量均下降。因此，如何降低感病后的損失就顯得尤為重要。而探討抗病機理、尤其是感病后保護性酶活性的變化，對葡萄抗霜霉病育種或栽培均有重要意義。

目前，國內(nèi)外學者主要從形態(tài)、組織結(jié)構(gòu)及生化抗病性2方面進行抗病研究。在生化抗病性方面，酶活性與抗病性的關(guān)系研究較多[2～5]。但在同一環(huán)境下對葡萄霜霉病抗性與多酚氧化酶(PPO)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、過氧化物酶(POD)活性、過氧化氫酶(CAT)活性關(guān)系的系統(tǒng)研究未見報道。因此，本研究通過對引入長江大學園藝園林學院的5個露天種植的歐亞種葡萄品種(系)感染霜霉病的強弱程度調(diào)查和不同感病程度葉片多酚氧化酶活性、超氧化物歧化酶活性、過氧化物酶活性、過氧化氫酶活性的測定，探討了不同抗性葡萄品種感染霜霉病后4種保護性酶的活性變化，旨在為葡萄栽培及抗病育種提供參考。

1 材料與方法

試驗以長江大學教學實習基地露天種植的愛格麗(Ecoly)、8802、維多利亞(Victroria)、9307和失富羅莎(Yatomi rosa)等5個品種(系)為試材，均為7年生的扦插苗,株行距1.0m×2.0m。病害鑒定及酶活性測定時隨機選取非邊緣位置且生長情況大致相同的植株，單株小區(qū)，3次重復。

田間病害鑒定時以葉片為調(diào)查對象，調(diào)查主枝上的全部葉片，每小區(qū)總?cè)~片數(shù)不少于200片。記錄各小區(qū)的總?cè)~片數(shù)和發(fā)病葉片數(shù)，計算發(fā)病率。同時以葉片病斑面積占全葉面積的比例(%)即嚴重度，將發(fā)病葉片分級記載，標準采用Desaymard的10級分級方法[6]。然后計算病情指數(shù)。

發(fā)病率=(病葉數(shù)/調(diào)查總?cè)~數(shù))×100%

病情指數(shù)=[∑(病級數(shù)值×該病級葉數(shù))/(最高病級值×調(diào)查總?cè)~數(shù))]×100

再按照國際植物種質(zhì)委員會(IBPGR)的5級標準，根據(jù)病情指數(shù)把葡萄葉片感染霜霉病后的表現(xiàn)型分為5級:1級，病情指數(shù)0，抗病程度為免疫；2級，病情指數(shù)0.1～5.0，抗病程度為高抗;3級，病情指數(shù)5.1～25.0，抗病程度為抗??；4級，病情指數(shù)25.1～50.0，抗病程度為感病；5級，病情指數(shù)50.1～100.0，抗病程度為高感。

酶活性測定采樣時選樹冠外圍當年生主梢中部的成熟葉，并按病葉感病嚴重程度分輕(<30%)、中(30%～70%)、重(>70%)3個等級取樣。多酚氧化酶活性、超氧化物歧化酶活性、過氧化物酶活性、過氧化氫酶活性的測定分別參考文獻[7～10]的方法進行。

對試驗結(jié)果進行方差分析，差異顯著者再進行多重比較(Duncan氏新復極差法，即SSR法)。多重比較結(jié)果采用標記字母法[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試品種對霜霉病的抗性

表1 供試品種對霜霉病的抗性差異

注：表中數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示品種間差異顯著水平

(P<0.05)。表2～5同。

從表1可看出，供試品種葉片霜霉病發(fā)病率在77.93%～89.53%之間，平均為83.05%；病情指數(shù)在23.30%～49.63%之間，平均為33.46%。方差分析結(jié)果表明，不管是根據(jù)發(fā)病率還是病情指數(shù)，愛格麗、9307和失富羅莎之間、維多利亞和8802間均無顯著差異，但前者數(shù)值小于后者。

按照IBPGR的5級標準可將試驗品種分為2類：愛格麗和失富羅莎為抗病品種，其他3個為感病品種。

2.2 供試品種感病后多酚氧化酶活性的變化

健康葉片和不同感病程度葉片中多酚氧化酶活性的測定結(jié)果見表2。

表2 供試品種感病后葉片多酚氧化酶活性的變化

由表2可知，供試品種感病后，多酚氧化酶活性總體呈現(xiàn)顯著升高趨勢，感病越嚴重，其活性升高的幅度越大。尤其是抗病的愛格麗感病嚴重時多酚氧化酶活性升高的幅度最大，為2.3348U/(g·min)，其次為8802和維多利亞，分別為1.2661U/(g·min)和1.0809U/(g·min)；升高幅度最小的是9307和失富羅莎，分別為0.7568U/(g·min)和0.5787U/(g·min)。

不同品種感病后多酚氧化酶活性的升高趨勢不同?？共∑贩N愛格麗感病初期多酚氧化酶活性升高幅度較小，感病中期升高幅度較大，感病嚴重時的升高幅度最大；抗病品種失富羅莎感病初期多酚氧化酶活性升高幅度較小，感病中期升高幅度較大，感病嚴重時的活性升高不明顯。感病品種8802感病后多酚氧化酶活性呈現(xiàn)先較快升高、再快速升高、后緩慢升高的態(tài)勢；感病品種9307感病后多酚氧化酶活性呈現(xiàn)先緩再快后再緩的升高趨勢；感病品種維多利亞感病后多酚氧化酶活性呈現(xiàn)先緩再快后再快的升高趨勢。不論是健康葉片，還是同一感病時期的葉片，抗病品種愛格麗和失富羅莎的多酚氧化酶活性總體上明顯高于感病品種8802、9307和維多利亞的活性。

2.3 供試品種感病后超氧化物歧化酶活性的變化

健康葉片和不同感病程度葉片中超氧化物歧化酶活性的測定結(jié)果見表3。

表3 供試品種感病后超氧化物歧化酶活性的變化

由表3可知，供試品種感病后，超氧化物歧化酶活性總體呈現(xiàn)顯著降低趨勢，感病越嚴重其活性降低幅度越大。尤其是抗病的愛格麗感病嚴重時超氧化物歧化酶活性降低的幅度最小，為7.49U/(g·min)，其余品種降低的幅度從小到大依次為維多利亞、失富羅莎、9307、8802。

不同品種感病后超氧化物歧化酶活性的降低趨勢不同。抗病品種愛格麗感病初期酶活性降低幅度較小，感病中期降低幅度較大，感病嚴重時降低幅度不明顯；抗病品種失富羅莎感病初期酶活性降幅不明顯，隨著感病程度加深，酶活性降幅逐漸加大。3個感病品種感病后，酶活性均穩(wěn)定降低，表現(xiàn)出類似的變化規(guī)律。

2.4 供試品種感病后過氧化物酶活性的變化

健康葉片和不同感病程度葉片中過氧化物酶活性的測定結(jié)果見表4。

表4 供試品種感病后過氧化物酶活性的變化

由表4可知，供試品種感病后，過氧化物酶活性總體均呈現(xiàn)顯著升高趨勢，感病越嚴重其活性升高的幅度越大。尤其是愛格麗感病嚴重時的上升幅度最大(90.7161U/(g·min)，其他品種間差異不明顯。

不同品種感病后過氧化物酶活性的升高趨勢不同。抗病品種愛格麗感病后酶活性呈現(xiàn)慢-快-快的升高趨勢；抗病品種失富羅莎感病后酶活性勻速升高。感病品種8802感病后酶活性呈現(xiàn)快-快-較快的升高趨勢；9307呈現(xiàn)勻速升高趨勢；維多利亞呈現(xiàn)先緩、再快、后更快的升高趨勢。

2.5 供試品種感病后過氧化氫酶活性的變化

健康葉片和不同感病程度葉片中過氧化氫酶活性的測定結(jié)果見表5。

由表5可知，供試品種感病后，過氧化氫酶活性總體均呈現(xiàn)顯著降低趨勢，感病越嚴重其活性降低的幅度越大。但品種間除9307降低的幅度比較小(0.0387mg/(g·min))外，其他品種差異不明顯。

不同品種感病后過氧化氫酶活性的降低趨勢不同。抗病品種愛格麗感病后酶活性呈現(xiàn)穩(wěn)定降低趨勢；抗病品種失富羅莎呈現(xiàn)先緩慢、再快速、后更快的降低趨勢。感病品種8802呈現(xiàn)先快再緩穩(wěn)的降低趨勢；感病品種9307呈現(xiàn)慢、穩(wěn)、快的降低趨勢；感病品種維多利亞呈現(xiàn)快-快-慢的降低趨勢。

表5 供試品種感病后過氧化氫酶活性的變化

3 討論與小結(jié)

1)本研究結(jié)果表明，供試品種中愛格麗和失富羅莎為抗病品種，8803、9307和維多利亞為感病品種。

2)酶活性的測定結(jié)果表明，供試品種感病后，多酚氧化酶活性和過氧化物酶活性總體呈現(xiàn)顯著升高趨勢，感病越嚴重其活性升高的幅度越大。尤其是抗病品種愛格麗感病嚴重時這2種酶的活性升高的幅度最大，分別為2.3348U/(g·min)和90.7161U/(g·min)。不管是健康葉片，還是同一感病時期的葉片供試品種中抗病品種愛格麗和失富羅莎的多酚氧化酶活性均明顯高于感病品種8802、9307和維多利亞的活性，這與于鳳鳴[12]的試驗結(jié)果葉片中多酚氧化酶活性抗病品種極顯著高于感病品種的研究結(jié)果類似。

3)不同品種感病后多酚氧化酶活性和過氧化物酶活性的升高趨勢不同?？共∑贩N愛格麗感病初期多酚氧化酶活性升高幅度較小，感病中期升高幅度較大，感病嚴重時的升高幅度最大；抗病品種失富羅莎感病初期多酚氧化酶活性升高幅度較小，感病中期升高幅度較大，感病嚴重時的活性升高不明顯。感病品種8802感病后多酚氧化酶活性呈現(xiàn)先較快升高、再快速升高、后緩慢升高的態(tài)勢；感病品種9307感病后多酚氧化酶活性呈現(xiàn)先緩再快后再緩的升高趨勢；感病品種維多利亞感病后多酚氧化酶活性呈現(xiàn)先緩再快后再快的升高趨勢。

抗病品種愛格麗感病后過氧化物酶活性呈現(xiàn)慢-快-快的升高趨勢；抗病品種失富羅莎感病后過氧化物酶活性勻速升高。感病品種8802感病后過氧化物酶活性呈現(xiàn)快-快-較快的升高趨勢；9307呈現(xiàn)勻速升高趨勢；維多利亞呈現(xiàn)先緩、再快、后更快的升高趨勢。于鳳鳴[12]的試驗比較了高抗和高感霜霉病品種幼葉中的過氧化物酶的活性，結(jié)果表明，葉片過氧化物酶的活性感病品種高于抗病品種，并且差異達到極顯著水平。本研究結(jié)果中：抗病品種愛格麗感病中期到后期過氧化物酶活性顯著高于其他品種，這與上述結(jié)論相反，可能是實驗測定葉片酶活性時取樣部位的差異造成，因為不同部位葉片感病程度不同。

4)供試品種感病后超氧化物歧化酶和過氧化氫酶活性總體呈現(xiàn)顯著降低趨勢，且感病越嚴重，其活性降低幅度越大。尤其是抗病的愛格麗感病嚴重時超氧化物歧化酶活性降低的幅度最小，為7.49U/(g·min)，其余品種降低的幅度從小到大依次為維多利亞、失富羅莎、9307、8802；過氧化氫酶活性品種間除9307降低的幅度比較小(0.0387mg/(g·min))外，其他品種差異不明顯。

5)不同品種感病后超氧化物歧化酶活性和過氧化氫酶活性的降低趨勢不同?？共∑贩N愛格麗感病初期超氧化物歧化酶活性降低幅度較小，感病中期降低幅度較大，感病嚴重時酶活性降低幅度不明顯；抗病品種失富羅莎感病初期超氧化物歧化酶活性降低幅度不明顯，隨著感病程度加深，酶活性降低幅度逐漸加大。感病的3個品種感病后，隨著感病程度加深超氧化物歧化酶活性均穩(wěn)定降低，表現(xiàn)出類似的變化規(guī)律。

抗病品種愛格麗感病后過氧化氫酶活性呈現(xiàn)穩(wěn)定降低趨勢；抗病品種失富羅莎呈現(xiàn)先緩慢、再快速、后更快的降低趨勢。感病品種8802呈現(xiàn)先快再緩穩(wěn)的降低趨勢；感病品種9307呈現(xiàn)慢-穩(wěn)-快的降低趨勢；感病品種維多利亞呈現(xiàn)快-快-慢的降低趨勢。