外源NO提高玉米瘤黑粉病抗性的效果和作用機(jī)制初探

趙文清 金梓浩 王婷 王芳

摘 要 為探討一氧化氮供體硝普納（SNP）提高玉米對(duì)瘤黑粉病抗性的效果和作用機(jī)制，以高抗玉米瘤黑粉病自交系‘齊319和高感玉米自交系‘掖478為材料，研究不同濃度（0.02、0.05、0.1、0.5 mmol/L）SNP處理對(duì)玉米瘤黑粉菌菌絲生長(zhǎng)和不同生長(zhǎng)時(shí)期（0、5、10、15、20 d）玉米葉片生理特性的影響。結(jié)果表明：0.02、? 0.05 mmol/L濃度SNP對(duì)菌絲有明顯抑制作用，處理玉米葉片后會(huì)產(chǎn)生一定的誘抗效果。外源噴施0.02 mmol/L濃度SNP能夠提高玉米葉片中的抗氧化超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、多酚氧化酶（PPO）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）、幾丁質(zhì)酶（CHT）、β-1，3-葡聚糖酶活性和游離脯氨酸（pro）含量，而其丙二醛（MDA）含量和脂氧合酶（LOX）活性有所降低?？梢?，外源NO可在一定程度上緩解瘤黑粉菌對(duì)玉米植株造成的傷害，提升玉米對(duì)瘤黑粉病的防治效果，其機(jī)制可能是通過提高玉米的多種抗氧化酶活性、滲透物質(zhì)含量和抗病相關(guān)酶活性，從而提高玉米對(duì)瘤黑粉病的抗性。

關(guān)鍵詞 玉米; 外源 NO；葉片；瘤黑粉病; 抗氧化酶

玉米是中國(guó)主要的糧食、能源及經(jīng)濟(jì)作物，其生產(chǎn)安全在國(guó)內(nèi)糧食生產(chǎn)中具有重要意義。近年來，隨著畜牧業(yè)和能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展對(duì)國(guó)內(nèi)玉米需求量提出了更高的要求[1]。玉米瘤黑粉病是影響玉米生產(chǎn)的主要病害之一，當(dāng)玉米植株遭受瘤黑粉孢子侵染時(shí)，會(huì)破壞玉米正常生長(zhǎng)發(fā)育和營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)，造成玉米產(chǎn)量大幅降低，一般減產(chǎn)10%～30%[2-3]，嚴(yán)重時(shí)會(huì)絕收。此外，隨著全球氣候不斷變化和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)田間秸稈處理不當(dāng)，使大量瘤黑粉病菌留在土壤和殘茬中，造成玉米瘤黑粉病部分地區(qū)發(fā)生大流行[4]。瘤黑粉病對(duì)我國(guó)的西北、華北、東北等地區(qū)玉米生產(chǎn)造成很大的損失[5]。

一氧化氮（NO）在植物對(duì)逆境脅迫的反應(yīng)中起著重要作用，是植物體中一種重要的信號(hào)調(diào)節(jié)分子[6]。NO可誘導(dǎo)受傷組織的細(xì)胞臨近凋亡，保護(hù)植物體內(nèi)的正常細(xì)胞[7]。已有研究表明，外源NO處理可以有效提高PAL（苯丙氨酸解氨酶）、POD（過氧化物酶）、CHT（幾丁質(zhì)）等酶的活性，從而提高火龍果果實(shí)對(duì)炭疽病的抗性[8]；外源NO處理能夠提高馬鈴薯對(duì)干腐病的抗病性，并且在殼聚糖誘導(dǎo)馬鈴薯抗病性中發(fā)揮重要的作用[9]; NO處理可以有效抑制接種灰霉病草莓果實(shí)病斑的擴(kuò)展[10]。但在外源NO誘導(dǎo)玉米對(duì)瘤黑粉病的抗性機(jī)理研究方面未見詳細(xì)報(bào)道。因此，本試驗(yàn)以瘤黑粉病高抗玉米自交系‘齊319和高感玉米自交系‘掖478為試驗(yàn)材料，研究外源NO對(duì)玉米抗瘤黑粉病的影響，探討外源NO誘導(dǎo)玉米抗病性的作用機(jī)理，為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)NO對(duì)植物抗逆境的調(diào)控機(jī)理奠定基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以高抗玉米瘤黑粉病自交系‘齊319和高感玉米自交系‘掖478為試驗(yàn)材料，由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米課題組提供。試驗(yàn)材料種植于甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地，2021年4月下旬左右播種，按照隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，‘齊319和‘掖478各種植5行，行長(zhǎng)6 m，行距為0.75 m，每行留苗20株， 田間正常管理。

供試菌株：玉米瘤黑粉菌（Ustilago maydis），菌株編號(hào)5.208，購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院微生物研究所。

1.2 玉米瘤黑粉病病菌培養(yǎng)及人工接種

在培養(yǎng)基上接種菌碟進(jìn)行測(cè)定[11]。經(jīng)細(xì)菌過濾器，分別配濃度為0.02、0.05、0.1和0.5 mmol/L硝普納（SNP）的馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基（PDA），對(duì)照為加入與 SNP 等量的無菌水。在無菌環(huán)境下將直徑為 5 mm 菌碟接種在培養(yǎng)基上，在人工培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)，24 h和48 h 時(shí)采用全自動(dòng)微生物菌落計(jì)數(shù)儀進(jìn)行菌落面積的測(cè)算，各處理設(shè)3次重復(fù)。

挑取玉米瘤黑粉菌兩種不同遺傳交配型擔(dān)孢子單菌落于 PDA 培養(yǎng)基中，28 ℃培養(yǎng)5 d;將長(zhǎng)出的菌落全部轉(zhuǎn)移到2 mL無菌離心管中，加入適量無菌水充分振蕩懸浮菌體；最后在懸浮液中加入甘油，使甘油的終濃度為15%，放入-80? ℃冰箱長(zhǎng)期保存。

將保存的菌株轉(zhuǎn)至馬鈴薯蔗糖液體培養(yǎng)基中，在27? ℃、180 r/min條件下振蕩培養(yǎng)3 d，產(chǎn)生大量擔(dān)孢子可用于接種。用蒸餾水將懸浮液稀釋至9×103～10×103個(gè)孢子/mL，待玉米長(zhǎng)至6葉1心時(shí)，采用菌液注射法[12]接種。接種時(shí)選擇上午或陰天，用注射器從幼苗莖側(cè)方刺入接種，接種量為 2 mL 每株，對(duì)照組在相同部位注射等量的蒸餾水，在同一天接種完。配置0.02、0.05、? 0.1、0.5 mmol/L SNP溶液，接種處理6 h后將配好的 SNP 溶液用噴壺噴到接種玉米葉片的表面，每株噴施50 mL，對(duì)照組噴灑等量無菌水，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)10株。用塑料袋套住接種瘤黑粉病菌懸浮液的植株和噴灑 SNP 溶液的葉片，以起到保濕和防止其他病菌侵染的作用。SNP 處理7 d后觀察玉米發(fā)病情況，篩選最佳濃度。

采用篩選出的最佳SNP濃度對(duì)玉米葉片進(jìn)行處理，在處理后 0、5、10、15、20 d共5個(gè)時(shí)間段進(jìn)行采樣。試驗(yàn)共設(shè)置8個(gè)處理：‘齊319 SNP-接種、‘齊319 SNP -未接種、‘齊319 CK-接種、‘齊319 CK-未接種；‘掖478 SNP-接種、‘掖478 SNP -未接種、‘掖478 CK-接種、 ‘掖478 CK-未接種，每個(gè)處理設(shè) 3 次重復(fù)。

1.3 生理指標(biāo)測(cè)定

超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、丙二醛（MDA）、游離脯氨酸（Pro）測(cè)定采用王三根[13]方法；脂氧合酶（LOX）、多酚氧化酶（PPO）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）、幾丁質(zhì)酶（CHT）、β-1，3-葡聚糖酶測(cè)定采用曹建康等[14]方法。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

用Shineso Supcre G9 軟件測(cè)量菌落面積，數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel 軟件進(jìn)行繪圖，用 SPSS 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源NO對(duì)玉米瘤黑粉菌菌絲生長(zhǎng)的影響

由表1可見，24 h和48 h玉米瘤黑粉菌菌落面積隨著SNP濃度的升高呈逐漸增大的趨勢(shì)。24 h后，在 SNP 濃度為0.02 mmol/L時(shí)與對(duì)照相比差異顯著。當(dāng)處理濃度為0.02、0.05、0.1 mmol/L時(shí)，24 h菌落面積分別比對(duì)照降低? 27.42%、14%、5.2%，0.5 mmol/L 時(shí)菌落面積比對(duì)照增加6.12%。當(dāng)處理濃度為0.02、0.05 mmol/L 時(shí)，48 h菌落面積分別比對(duì)照降低? 14.08%、4.86%，0.1、0.5 mmol/L 時(shí)菌落面積比對(duì)照增加0.04%、1.21%。以上研究結(jié)果表明，當(dāng) SNP濃度為0.02 mmol/L 時(shí)，對(duì)瘤黑粉菌落生長(zhǎng)抑制效果較好。

2.2 外源NO對(duì)玉米瘤黑粉病發(fā)生的影響

不同濃度SNP處理玉米葉片7 d后，玉米發(fā)病情況如圖1，玉米‘齊319 CK處理和0.1、0.5 mmol/L SNP處理下輕微侵染，葉片有零星變黃；0.5 mmol/L SNP處理下輕度侵染，葉片有少量變黃、起皺扭曲；0.02、0.05 mmol/L SNP處理下沒有發(fā)病。玉米‘掖478所有處理下均發(fā)病，CK處理下玉米莖部嚴(yán)重畸形；0.02 mmol/L SNP處理下玉米葉片輕微起皺扭曲，莖部輕度畸形；? 0.05、0.1 mmol/L SNP處理下玉米葉片變黃，起皺扭曲，有少量凸起瘤狀物；0.5 mmol/L SNP處理下葉片和莖部嚴(yán)重畸形。

以上結(jié)果表明，低濃度 SNP 能提高玉米抗瘤黑粉病的能力，以 0.02 mmol/L SNP 處理效果最佳。

2.3 外源NO對(duì)玉米葉片中抗氧化酶類的影響

由圖2可以看出，各處理組與對(duì)照組之間在整個(gè)處理期間 SOD、POD、CAT、PPO活性變化顯著（P<0.05）。玉米接種瘤黑粉菌后，‘齊319 和‘掖478 CK-接種處理的玉米酶活性均顯著高于CK-未接種；SNP-接種處理的玉米酶活性顯著高于SNP-未接種（P<0.05）；SNP處理組玉米的酶活性整體高于CK處理組。

‘齊319 SNP-接種處理的玉米 SOD 活性高峰出現(xiàn)在5 d，比‘齊319 CK-接種處理高?? 17.4%；‘掖478 SNP-接種活性高峰出現(xiàn)在10 d，比‘掖478 CK-接種處理高22.9%（圖2-A）。POD活性各處理組變化趨勢(shì)相似，活性高峰出現(xiàn)在 20 d，‘齊319 SNP-接種處理比‘齊319 CK-接種處理高56.8%，‘掖478 SNP-接種處理比‘掖478 CK-接種處理高35.2%（圖2-B）。CAT活性的SNP處理組活性高峰出現(xiàn)在15 d， ‘齊319 SNP-接種處理比‘齊319 CK-接種處理高171.4%，‘掖478 SNP-接種處理比‘掖478 CK-接種處理高168%（圖2-C）。處理期間各處理的 PPO活性呈上升的趨勢(shì)，活性高峰出現(xiàn)在20 d，‘齊319 SNP-接種處理玉米的 PPO 活性比‘齊319 CK-接種的玉米 PPO 活性高22.3%，‘掖478 SNP-接種處理玉米的 PPO 活性比‘掖478 CK-接種處理高27.9%（圖2-D）?！R319的 SOD、POD、CAT、PPO活性整體高于‘掖478，說明‘齊319 的抗逆性強(qiáng)于‘掖478。

由圖2-E可以看出，玉米接種瘤黑粉病菌后玉米 LOX 活性顯著高于未接種玉米。兩個(gè)玉米自交系 SNP-接種處理的玉米 LOX 活性顯著低于 CK-接種處理，最低出現(xiàn)在20 d，‘齊319 SNP-接種處理比‘齊319 CK-接種處理低? 40.7%，‘掖478 SNP-接種處理比‘掖478 CK-接種處理低34%。

上述結(jié)果表明，SNP處理能增強(qiáng)玉米葉片中 SOD、POD、CAT、PPO的活性，降低 LOX 酶的活性，從而提高玉米葉片的抗氧化能力，降低細(xì)胞膜的損傷程度，其中 POD活性受 SNP 影響? 最大。

2.4 外源NO對(duì)玉米葉片中脯氨酸和MDA含量的影響

SNP處理對(duì)玉米葉片 Pro含量的影響如圖 3-A，各處理組 Pro 含量變化顯著（P<0.05），活性高峰出現(xiàn)在10 d。10 d時(shí)，兩個(gè)玉米自交系CK-接種處理的玉米Pro含量均顯著高于CK-未接種，SNP-未接種處理的玉米Pro含量顯著高于CK-未接種，SNP-接種處理的玉米Pro含量高于CK-接種處理，但差異并不顯著。

SNP處理對(duì)玉米葉片 MDA 含量的影響如圖 3-B，各處理組MDA含量變化顯著（P

上述結(jié)果表明，SNP 處理能增加玉米葉片中 Pro 的含量，降低 MDA 的含量，進(jìn)而降低病害對(duì)玉米細(xì)胞膜造成的損傷。

2.5 外源NO對(duì)玉米葉片中抗病相關(guān)酶類的? 影響

由圖4可以看出，各處理組與對(duì)照組之間在整個(gè)處理期間 PAL、CHT、β-1，3葡聚糖酶活性變化顯著（P<0.05），SNP處理組玉米的酶活性整體高于CK處理組，活性高峰均出現(xiàn)在10 d。由圖 4-A可以看出，10 d時(shí)，‘齊319 SNP-接種處理PAL酶活性比‘齊319 CK-接種處理高? 45.6%，‘掖478 SNP-接種處理比‘掖478 CK-接種處理高23.7%。由圖4-B可以看出，10 d時(shí)，‘齊319 SNP-接種處理CHT酶活性比‘齊319 CK-接種處理高17.1%，‘掖478 SNP-接種處理比‘掖478 CK-接種處理高32.2%。由圖 4-C可以看出，10 d時(shí)，‘齊319 SNP-接種處理β-1，3葡聚糖酶活性比‘齊319 CK-接種處理高? 22.9%，‘掖478 SNP-接種處理比‘掖478 CK-接種處理高44.1%。玉米接種瘤黑粉病菌后玉米 β-1，3葡聚糖酶活性顯著高于未接種玉米?？剐宰越幌怠R319 整體酶活性高于感病自交系‘掖478。

上述結(jié)果表明，SNP 處理能增強(qiáng)玉米葉片中 PAL、CHT、β-1，3葡聚糖酶的活性，從而增強(qiáng)玉米抵御病害的能力，其中 PAL和 β-1，3葡聚糖酶活性受 SNP 影響較大。

3 討論與結(jié)論

植物細(xì)胞膜的通透性會(huì)在受到病原物侵染時(shí)發(fā)生改變，影響植物的光合作用和呼吸作用等，蛋白質(zhì)含量等也會(huì)降低。植物體內(nèi)大多數(shù)酶類都由可溶性蛋白組成。植物會(huì)在受到病菌脅迫時(shí)通過合成大量的可溶性蛋白來抵御或緩解病原菌所帶來的傷害[15]。研究發(fā)現(xiàn)，病原物的侵入促進(jìn)代謝相關(guān)酶的活性增強(qiáng)，比如PAL、POD、PPO等[16-17] 。

NO作為信號(hào)調(diào)節(jié)分子和活性氧清除劑在抵抗生物和非生物脅迫方面起著重要的生理作用，硝普納（SNP）是一種重要的 NO 供體。趙曉丹[18]研究發(fā)現(xiàn)低濃度的外源NO可降低擬南芥灰霉病的發(fā)病情況，誘導(dǎo)擬南芥對(duì)灰霉病的抗性。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，用4種不同濃度的 SNP 處理玉米瘤黑粉菌菌絲，0.02 mmol/L濃度的SNP對(duì)玉米瘤黑粉菌的菌絲生長(zhǎng)抑制明顯。用4種不同濃度的SNP處理玉米植株后，0.02 mmol/L濃度的 SNP 處理誘導(dǎo)玉米抗病性效果最佳。

SOD、POD、CAT 是植物細(xì)胞中重要的抗氧化保護(hù)酶，能清除過量的活性氧，防止植株受到各種脅迫的傷害[19-21]。研究表明，外源 NO 能夠提高干旱脅迫下玉米葉片 SOD、POD、CAT等的活性，增強(qiáng)玉米清除ROS的能力，增強(qiáng)玉米抗旱性 [22]。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明 0.02 mmol/L濃度的 SNP 處理可以增強(qiáng)玉米葉片中SOD、POD、CAT、PPO的活性，增強(qiáng)玉米在瘤黑粉菌脅迫下對(duì)過氧化物的清除能力， 降低膜脂過氧化的程度， 減小玉米瘤黑粉病對(duì)植株的傷害。

植物受到病菌侵染時(shí)細(xì)胞發(fā)生膜脂過氧化，產(chǎn)生毒性代謝物 MDA，導(dǎo)致膜系統(tǒng)遭到破壞，植物的生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制。前人研究認(rèn)為植物最初感染病原物時(shí)，LOX 活性會(huì)升高誘導(dǎo)產(chǎn)生單線態(tài)氧（1O2和O-2），同時(shí)SOD活性下降，導(dǎo)致O-2發(fā)生累積，膜脂過氧化作用加強(qiáng)，膜結(jié)構(gòu)遭到破壞，加速染病組織的死亡[23]。本研究表明，瘤黑粉菌脅迫下玉米葉片中MDA、LOX 活性升高。在瘤黑粉菌脅迫下，用 0.02 mmol/L濃度的SNP處理玉米后，玉米葉片中LOX的活性降低，MDA含量降低，降低病菌對(duì)玉米葉片細(xì)胞膜的破壞，在一定程度上降低了瘤黑粉菌脅迫對(duì)玉米葉片的傷害程度。

脯氨酸在植物對(duì)逆境脅迫的反應(yīng)中扮演著重要的角色，是植物體內(nèi)的重要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一。本試驗(yàn)中，用 0.02 mmol/L 濃度的SNP處理玉米后，玉米葉片中Pro含量有一定程度的增加，這和張菊平等[24]的研究結(jié)果一致。外源NO誘導(dǎo)玉米植株細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)能力增強(qiáng)，病菌對(duì)植物體的傷害降低。

PAL酶系是植物體內(nèi)普遍存在的防御酶系統(tǒng)，PAL活性可作為植物抗逆境能力的一個(gè)生理指標(biāo)[25]。β-1，3-葡聚糖酶和 CHT 廣泛存在于高等植物體內(nèi)，協(xié)同作用更能有效抵御病原菌的侵害，提高植物的抗病性[26]。本研究表明，玉米遭受瘤黑粉菌脅迫后玉米葉片中 PAL、CHT、β-1，3葡聚糖酶活性顯著升高，經(jīng)過外源 NO 處理后，提高了玉米抗瘤黑粉病的能力，玉米葉片中 PAL、CHT、β-1，3-葡聚糖酶活性顯著升高。這與黃玉平[10]的研究結(jié)果一致。

綜上所述，瘤黑粉菌脅迫會(huì)明顯抑制玉米植株的正常生長(zhǎng)和生理反應(yīng)，外源噴施適宜濃度SNP可提升玉米對(duì)瘤黑粉病的防治效果，以濃度0.02 mmol/L處理效果最佳，其機(jī)制可能是外源NO處理可誘導(dǎo)玉米葉片的多種抗氧化酶活性、滲透物質(zhì)含量和抗病相關(guān)酶活性升高，MDA和LOX 活性降低，進(jìn)而導(dǎo)致過氧化物積累和膜脂過氧化程度降低，減小氧化脅迫對(duì)玉米植株的傷害，從而提高玉米對(duì)瘤黑粉病的抗性。

參考文獻(xiàn) Reference：

［1］ 任志強(qiáng)，王曉清，卜華虎，等.玉米抗旱育種研究進(jìn)展[J].? 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47（7）：1291-1294.

REN ZH Q，WANG X Q，BU H H，et al.Research progress in drought resistance breeding of maize[J].Shanxi Agricultural Science，2019，47（7）：1291-1294.

[2] 李 斌，楊輝斌，王軍鋒，等.四氯蟲酰胺的合成及其殺蟲活性[J].現(xiàn)代農(nóng)藥，2014，13（3）： 17-20，40.

LI B，YANG H B，WANG J F，et al.Synthesis and insecticidal activity of Si Lv Chong Xianan[J].Modern Agrochemicals，2014，13（3）： 17-20，40.

[3] 邊亞輝.玉米瘤黑粉病的危害與防治[J].河北農(nóng)業(yè)，2016（1）：39-40.

BIAN Y H.Hazards and control of Ustilago maydis in maize [J].Hebei Agriculture，2016（1）：39-40.

[4] 楊青華，鄭博元，李蕾蕾，等.外源NO供體對(duì)水分虧缺下玉米葉片碳同化關(guān)鍵酶及抗氧化系統(tǒng)的影響[J].作物學(xué)報(bào)，2018，44（9）：1393-1399.

YANG Q H，ZHENG B Y，LI L L，et al.Effects of exogenous nitric oxide donors on carbon assimilation and antioxidant systems in leaves of maize seedlings under PEG-induced water deficit stress[J].Acta Agronomica Sinica，2018，44（9）：1393-1399.

[5] 白金愷.雜糧作物病害[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1997： 78-80.

BAI J K.Diseases of Coarse Grain Crops [M].Beijing： China Agricultural Press，1997： 78-80.

[6] 張 霖，趙 翔，王亞靜，等.NO與Ca2+對(duì)蠶豆保衛(wèi)細(xì)胞氣孔運(yùn)動(dòng)的互作調(diào)控[J].作物學(xué)報(bào)，2009，35（8）：1491-1499.

ZHANG L，ZHAO X，WANG Y J，et al.Crosstalk of NO with Ca2+ in stomatal movement in vicia faba guard cells[J].Acta Agronomica Sinica，2009，35（8）：1491-1499.

[7] YAMASAKI H，SHIMOJI H，OHSHIRO Y，et al.Inhibitory effects of nitric oxide on oxidative phosphorylation in plant mitochondria[J].Nitric Oxide，2001，5（3）：261-270.

[8] 朱迎迎.外源一氧化氮（NO）誘導(dǎo)火龍果果實(shí)對(duì)炭疽病的抗性及其對(duì)采后品質(zhì)影響的研究[D].?？冢汉Ｄ洗髮W(xué)，2016.

ZHU Y? Y.Impact of postharvest anthracnose，enhancement of disease resistance and quality in ripening dragon fruit by exogenous nitric oxide treatment[D].Haikou：Hainan University，2016.

[9] 胡林剛.NO和H2O2對(duì)馬鈴薯干腐病的控制作用及其機(jī)理研究[D].蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

HU L G .Control of exogenous NO and H2O2 on dry rot of potato tuber and its possible mechanism involved[D].Lanzhou：Gansu Agricultural University，2014.

[10] 黃玉平.外源NO對(duì)草莓果實(shí)品質(zhì)影響及誘導(dǎo)抗病性機(jī)理研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

HUANG Y P.The effect of strawberry quality and regulation mechanism of nitric oxide on gery mold disease[D].Nanjing：Nanjing Agricultural University，2016.

[11] 張智慧，聶艷芳，何 磊，等.外源茉莉酸甲酯誘導(dǎo)水稻抗瘟性相關(guān)防御酶和內(nèi)源水楊酸的變化[J].植物病理學(xué)報(bào)，2010，40（4）： 395-403.

ZHANG ZH? H，NIE Y F，HE L，et al.Resistance-related defense enzymes and endogenous salicylic acid induced by exo-genous methyl jasmonate in rice against blast disease[J].Acta Phytopathologica Sinica，2010，40（4）： 395-403.

[12] 王 威.玉米瘤黑粉病抗性的遺傳特點(diǎn)及生化特性研究[D].蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010.

WANG W.Genetic and biochemical characteristic research of corn resistance to common smut[D].Lanzhou： Gansu Agricultural University，2010.

[13] 王三根.植物生理生化[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2013.

WANG S G.Plant Physiology and Biochemistry[M].Beijing：China Forestry Press，2013.

[14] 曹建康，姜微波，趙玉梅.果蔬采后生理生化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2007.

CAO J K，JIANG W B，ZHAO Y M.Experiment Guidance of? Postharvest? Physiology and Biochemistry of Fruits and Vegetables[M].Beijing：China Light Industry Press，2007.

[15] 沈文飚，徐朗萊，葉茂炳.水楊酸誘導(dǎo)植物抗病性的新進(jìn)展[J].生物化學(xué)與生物物理進(jìn) 展，1999（3）：44-47.

SHEN W B，XU L L，YE M B.Progress in structure-function studies of? cellulases [J].Progress in Biochemistry and Biophysics，1999（3）：44-47.

[16] 王 曼.兩個(gè)蘋果品種葉片接種褐斑菌后抗病相關(guān)酶活性變化研究[D].陜西楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2013.

WANG M.Differentiated expression of pathogenesis-related enzymatic activity in two apple cultivars in response to the pathogen Marssonina coronaria[D].Yangling Shaanxi：Northwest Agriculture and Forestry University，2013.

[17] 黃志磊.基于轉(zhuǎn)錄組學(xué)的大麥抗葉斑病生理機(jī)制研究及抗病基因篩選[D].蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2019.

HUANG ZH? L.Transcriptomics-based physiological mechanism of barley resistance to Bipolaris sorokiniana and screening of disease[D].Lanzhou：Gansu Agricultural University，2019.

[18] 趙曉丹.外源一氧化氮誘導(dǎo)擬南芥抗灰霉病機(jī)制的研究[D].昆明：云南師范大學(xué)，2008.

ZHAO X D.The effect of Arabidopsis thaliana regulation mechanism of nitric oxide on gray mold[D].Kunming：Yunnan Normal University，2008.

[19] 胡國(guó)霞，馬蓮菊，陳 強(qiáng)，等.植物抗氧化系統(tǒng)對(duì)水分脅迫及復(fù)水響應(yīng)研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（3）：1278-1280，1282.

HU G X，MA L J，CHEN Q，et al.Research progress on the response of plant antioxidant system to water stress and rewatering[J].Anhui Agricultural Science，2011，? 39（3）：1278-1280，1282.

[20] 劉曉慧，尚 靜，朱宗文，等.高溫脅迫對(duì)絲瓜幼苗抗氧化酶活性及基因表達(dá)的影響[J].分子植物育種，2020，? 18（24）：7989-7996.

LIU X H，SHANG J，ZHU Z W，et al.Effects of high temperature stress on the activities of antioxidant enzymes and genes expression of Luffa seedling[J].Molecular Plant Breeding，2020，18（24）：7989-7996.

[21] 韓 陽(yáng)，邱漫莉，孟 靖，等.堿脅迫對(duì)紫花苜?？寡趸傅挠绊慬J].遼寧大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2020，47（3）：193-199，188.

HAN Y，QIU M L，MENG J，et al.Effects of alkali stress on antioxidant enzymes of alfalfa[J].Journal of Liaoning University （Natural Science Edition），2020，47（3）：193-199，188.

[22] 李蕾蕾.外源NO對(duì)干旱條件下玉米幼苗光合特性及抗氧化酶系統(tǒng)的影響[D].鄭州：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

LI L L.Studies on the effect of exogenous nitric oxide on photosynthetic characteristics and antioxidant enzymes activity of maize seedlings under drought stress[D].Zhengzhou：Henan Agricultural University，2016.

[23] 黨俊梅，張少英，邵世勤，等.甜菜抗（耐）叢根病生理基礎(chǔ)的研究Ⅱ.超氧化物歧化酶（SOD）、酯氧合酶（LOX）、丙二醛（MAD）與甜菜抗（耐）叢根病的關(guān)系[J].中國(guó)糖料，2000（3）：7-12.

DANG J M，ZHANG SH Y，SHAO SH Q，et? al.Physiological basis of rhizomania resistance （tolerance） in sugarbeet Ⅱ.The relationship between superoxide dismutase（SOD），lipoxidase（LOX），malondialdehyde（MAD） and the rhizomania resistance（tolerance） in sugarbeet[J].China Sugar，2000（3）：7-12.

[24] 張菊平，張會(huì)靈，張煥麗.外源NO降低辣椒幼苗鹽害的生理效應(yīng)[J].北方園藝，2020（22）：10-15.

ZHANG J P，ZHANG H L，ZHANG H L.Physiological effectof exogenous nitric oxide on pepper seedlings under NaCl stress [J].Northern Horticulture，2020（22）：10-15.

[25] 葉文斌，贠漢伯，樊 亮，等.復(fù)合涂膜對(duì)楊梅貯藏過程中POD、PPO、PAL酶活性的影響[J].包裝與食品機(jī)械，2012，30（2）：10-16.

YE W B，YUN H B，F(xiàn)AN? L，et al.Effect of compound coating antistaling agent of polysaccharide treatment in storage on POD，PPO and PAL enzymatic activity of Chinese bayberry[J].Packaging and Food Machinery，2012，30（2）：10-16.

[26] 程笑笑.棉花黃萎病菌內(nèi)源幾丁質(zhì)酶基因 VDECH 功能分析[D].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2017.

CHENG X X.Functional analysis of endochitinase gene VDECH from Verticillium dahliae[D].Beijing：Chinese Academy of Agricultural Sciences，2017.

Effect and Action Mechanism of Exogenous NO in Enhancing Maize Resistance to Ustilago maydis

Abstract To investigate effect and mechanism of nitric oxide （NO） donor sodium nitroprusside （SNP） on enhancement of maize resistance to Ustilago maydis，we used the highly resistant maize Ustilago maydis inbred line ‘Qi 319 and the highly susceptible maize inbred line ‘Ye 478 as the experimental materials.We conducted an experiment to investigate the effect of various SNP concentrations （0.02，0.05，0.1 and 0.5 mmol/L） on growth of Ustilago maydis hypha and the physiological parameters of maize leaves at various growth phases （0，5，10，15，20 d）.The results demonstrated that SNP significantly inhibited mycelium at concentrations of 0.02 and 0.05 mmol/L，inducing a certain level of resistance in maize plants.Exogenous application of 0.02 mmol/L SNP enhanced the antioxidant activities of the enzymes superoxide dismutase （SOD），peroxidase （POD），catalase （CAT），polyphenol oxidase （PPO），phenylalanine ammonia-lyase （PAL），chitinase （CHT），and β-1，3-Glucanase as well as the level of free proline （pro） in maize leaves.Concurrently，it reduced the malondialdehyde （MDA） content and lipoxygenase （LOX） activity.In conclusion，exogenous NO can partially alleviate the damage caused by Ustilago maydis in maize plants and enhance their resistance to this pathogen.This enhancement is likely achieved by increasing the activity of various antioxidant enzymes，the accumulation of osmotic substances，and the activity of disease-resistance-related enzymes in maize.

Key words Maize；Exogenous NO；Blades；Common smut；Antioxidant enzyme