外源谷胱甘肽對白粉菌脅迫下草地早熟禾抗氧化系統(tǒng)的影響

收稿日期：2024-05-28；修回日期：2024-07-23

基金項目：山西農業(yè)大學博士科研啟動經費（2020BQ74）；山西省高等學?？萍紕?chuàng)新項目（2021L166）；博士來晉工作獎勵資金科研項目（SXBYKY2021023）；山西省中央引導地方科技發(fā)展資金（YDZJSX2022B006）；山西省重點研發(fā)計劃（202102140601006）資助

作者簡介：吳凡（1999-），女，蒙古族，內蒙古呼和浩特人，碩士研究生，主要從事牧草病害防治研究，E-mail：17836504181@163.com；*通信作者Author for correspondence，E-mail：liangyinping3@163.com

摘要：草地早熟禾（Poa pratensis L.）白粉病的發(fā)生嚴重影響其觀賞價值和使用年限。谷胱甘肽（Glutathione，GSH）作為植物體內關鍵的抗氧化劑在植物抵御病原菌侵染過程中起重要作用。為探討外源GSH調控下植物抗氧化系統(tǒng)在草地早熟禾抗白粉病中的角色，本研究以草地早熟禾中抗品種‘太行’和極感品種‘探險家’為材料，通過噴施0.1 mmol·L^-1和1.6 mmol·L^-1外源GSH，測定接種白粉菌后3 d和7 d植物抗氧化系統(tǒng)相關指標。結果表明在白粉菌侵染早期施用0.1 mmol·L^-1 GSH后草地早熟禾的超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）活性與抗病性呈負相關關系，過氧化物酶（Peroxidase，POD）活性與抗病性呈正相關關系；谷胱甘肽過氧化物酶（Glutathione peroxidase，GPX）和谷胱甘肽巰基轉移酶（Glutathione S-transferase，GST）活性顯著提高（P<0.05），0.1 mmol·L^-1 GSH處理下草地早熟禾抗病能力更強。本研究明確了外源GSH通過調控草地早熟禾抗氧化系統(tǒng)增強白粉病抗性的生理生化機制，為防治草地早熟禾白粉病提供了理論依據。

關鍵詞：草地早熟禾；白粉?。还入赘孰?；抗氧化系統(tǒng)

中圖分類號：S435.121.46 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0435（2024）10-3080-11

Effects of Exogenous Glutathione on Antioxidant System of Poa pratensis L. under Powdery Mildew Stress

WU Fan， ZHAO Yu-min， ZHANG Yi-ning， XU Zhi-yu， GAO Peng， ZHAO Xiang， ZHU Hui-sen， LIANG Yin-ping^*

（College of Grassland Science， Shanxi Agricultural University， Taigu， Shanxi Province 030801， China）

Abstract：The occurrence of powdery mildew in kentucky bluegrass （Poa pratensis L.） seriously affects its ornamental value and life span. Glutathione （GSH） as a key antioxidant in plants plays an important role in the defense of plants against pathogen. In order to explore the role of plant antioxidant system under the regulation of exogenous GSH in the resistance of P.pratensis to powdery mildew，the medium-resistant variety ‘Taihang’ and the highly susceptible variety ‘Explorer’ were used as materials in this study. By spraying 0.1 mmol·L^-1 and 1.6 mmol·L^-1 exogenous GSH，the antioxidant indexes of plants were measured at 3 days and 7 days after inoculation with powdery mildew. The results showed that the activity of superoxide dismutase （SOD） in P.pratensis was negatively correlated with the disease resistance，and the activity of peroxidase （POD） was positively correlated with the disease resistance after the application of 0.1 mmol·L^-1 GSH at the early stage of powdery mildew infection （P<0.05）. The activities of glutathione peroxidase （GPX） and glutathione S-transferase （GST） were significantly increased （P<0.05），and the resistance of P.pratensis to powdery mildew was stronger under 0.1 mmol·L^-1 GSH treatment. The present study clarified the physiological and biochemical mechanism of exogenous GSH enhancing plant powdery mildew resistance by regulating the antioxidant system of P. pratensis，which provided a theoretical basis for the prevention and control of powdery mildew in P.pratensis.

Key words：Poa pratensis L.;Powdery mildew;Glutathione;Antioxidant system

草地早熟禾（Poa pratensis L.）是一種被廣泛應用于城市園林綠化和運動場建植的優(yōu)質多年生冷季型草坪草^［1-3］。隨著我國草坪種植面積的日益增加和集約化管理水平的提升，草坪病害已成為影響草坪品質和使用年限的重要因素^［4］。白粉?。≒owdery mildew）是禾草上一種常見的莖葉病害，其病原菌為禾布氏白粉菌（Blumeria graminis）^［5］，是草坪上常見的多循環(huán)病害，可通過空氣、風或昆蟲等傳播到寄主植物表面，引起大面積流行，嚴重影響植物的坪用價值和飼用價值，增加防治難度^［6-8］。草地早熟禾白粉病的病原菌為禾布氏白粉菌早熟禾?；停˙lumeria graminis f. sp. Poae）^［9］，其侵染植物時，菌絲體葉表寄生，以葉正面為主。白粉病會危害草地早熟禾整個地上器官，嚴重影響植株光合作用，植株呼吸強度和蒸騰速率大幅提高，甚至導致葉片干枯死亡^［2，10］。

在植物抵御病原微生物入侵的過程中，植株的免疫系統(tǒng)會被激活，進而刺激并啟動一系列防御反應，會產生大量活性氧（Reactive oxygen species，ROS）^［11］。植物中ROS的增加會誘導局部細胞死亡，并促使ROS清除系統(tǒng)迅速激活，以應對氧化應激^［12］。病原菌侵染植物時會促使植物體內抗氧化系統(tǒng)迅速響應，該系統(tǒng)由酶類及非酶類組分協(xié)同作用。酶類成分主要包括超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）、過氧化物酶（Peroxidase，POD）、抗壞血酸過氧化物酶（Ascorbate peroxidase，APX）、過氧化氫酶（Catalase，CAT）、谷胱甘肽巰基轉移酶（Glutathione S-transferase，GST）、谷胱甘肽過氧化物酶（Glutathione peroxidase，GPX）和谷胱甘肽還原酶（Glutathione reductase，GR），非酶類組分包括還原型谷胱甘肽（Glutathione，GSH）和抗壞血酸（Ascorbic acid，AsA）。該系統(tǒng)高效清除產生的ROS，維持細胞氧化還原平衡，保護細胞結構與功能，是植物抗病機制的重要組成部分^［13-14］。Wang等^［15］研究發(fā)現，柱花草（Stylosanthes spp.）受炭疽病菌（Colletotrichum gloeosporioides）侵染后幼苗葉片中SOD，POD，CAT，GPX和GR活性及AsA和GSH含量均呈現上升趨勢。研究發(fā)現在高粱（Sorghum bicolor）^［16］和菜豆（Phaseolus vulgaris）^［17］中抗氧化酶的活性也會在病原菌侵染后增加。

GSH是植物細胞內重要的氧化還原緩沖物質^［18］，在植物體的復雜生命活動中扮演著不可或缺的角色，參與細胞代謝過程中產生的多余活性氧自由基的清除、過氧化物的還原、對氧化還原敏感信號的傳導、與異源有毒物質絡合、調控植物生長發(fā)育以及對各種逆境脅迫的抵抗^［19-21］。GSH在植物應對脅迫時發(fā)揮的作用與其含量、氧化還原狀態(tài)（還原型谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽GSH/GSSG比率）以及其合成代謝相關的酶類活性的提高或誘導密切相關^［22］。GR，GPX和GST是谷胱甘肽代謝中重要的三種酶，它們是植物體內抗氧化防御體系的重要組成部分，研究發(fā)現它們酶活性的提高，可增強植物對各種環(huán)境脅迫的抵抗力^［23］。GR通過使植物體內谷胱甘肽庫保持在還原狀態(tài)參與抗氧化防御，從而減輕病原菌引起的氧化應激^［23］。GPX在植物受到侵害時被誘導產生，參與了膜脂過氧化物和過氧化氫的脫毒^［24］。GST與植物對親電子有毒物質的清除過程有關^［25］。前人研究表明谷胱甘肽能夠通過保護植物免受活性氧的損害、激活防御機制、調節(jié)代謝過程以及維持氮素平衡等多種方式，幫助植物抵御病害的侵害，這表明谷胱甘肽在植物抵御病原菌過程中起著重要的作用^［26］。目前，對于GSH的研究主要集中在干旱、鹽堿和重金屬等植物非生物脅迫中，對GSH在植物生物脅迫中的影響研究較少。Kunstler等^［27］研究表明，NahG轉基因煙草在水楊酸（Salicylic acid，SA）缺乏的條件下較野生型更易感白粉菌，發(fā)病程度嚴重，但通過提高GSH水平可使其基礎抗性增強，將植物對白粉菌的抗性恢復到野生型水平；Otulak等^［28］研究馬鈴薯葉片谷胱甘肽的含量及其與不同品種馬鈴薯Y病毒?。≒VY^NTN）相互作用時發(fā)現谷胱甘肽是PVY^NTN-馬鈴薯病理系統(tǒng)中信號傳導和調控網絡的重要組成部分，在對PVY^NTN的抗性反應中，谷胱甘肽通過減少對宿主植物細胞的潛在損害來激活植物防御，導致感病程度降低。

國內外關于谷胱甘肽與植物抗白粉病的相關研究主要集中在小麥（Triticum aestivum Linn.）^［29］、煙草（Nicotiana tabacum L.）^［27］及番茄（Solanum lycopersicum）^［30］等植物上，而對草地早熟禾白粉病的研究主要集中在病原物鑒定、抗性品種篩選和病害防治三方面，尚未有谷胱甘肽抵抗白粉菌的相關研究，對外源谷胱甘肽在草地早熟禾抵御白粉菌侵染過程中起到的作用尚不明確。因此本研究使用單孢子堆分離純化的草地早熟禾白粉菌菌株BGP（TG），以對BGP（TG）中抗的草地早熟禾‘太行’和對BGP（TG）極感的草地早熟禾‘探險家’為材料，測定不同濃度GSH處理下不同抗性品種草地早熟禾抗氧化系統(tǒng)相關指標的變化，進而探討草地早熟禾的不同抗性品種受白粉菌脅迫時GSH起到的作用，進一步闡明GSH與草地早熟禾白粉病抗性之間的內在聯系，為草地早熟禾白粉病的防控策略構建理論框架，深入研究草地早熟禾如何通過GSH代謝來抵抗白粉病，并為草地早熟禾白粉病的綜合防治提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試草地早熟禾：‘太行’和‘探險家’草地早熟禾?！小莸卦缡旌虒┰嚢追劬锌?sup>［9^］，由山西農業(yè)大學草業(yè)學院提供；‘探險家’草地早熟禾對供試白粉菌極感^［9］，購于北京正道種業(yè)有限公司。

供試白粉菌：禾布氏白粉菌早熟禾?；停˙. graminis f. sp. poae）菌株BGP（TG）利用單孢子堆分離的方法分離、純化自山西農業(yè)大學草業(yè)學院溫室（37°25′N，112°35′E）發(fā)病的草地早熟禾，在感病‘探險家’草地早熟禾葉片上活體培養(yǎng)保存^［9，31］

1.2 種子處理與幼苗培育

選取大小均勻且籽粒飽滿的‘太行’和‘探險家’的種子，使用75%的乙醇將種子浸泡1 min進行表面消毒，然后使用無菌水沖洗種子3～5次至酒精味去除，沖洗完成后，使用滅菌濾紙將種子表面的水分吸干。將育苗基質∶沙子=2∶1混合均勻后裝入32孔育苗穴盤（長×寬×高=540 mm×280 mm×110 mm）中，平整土壤表面，按10 g·m^-2的播種量均勻撒播草地早熟禾種子，覆2～3 mm蛭石。播種完成后用水浸灌澆透，在恒溫光照培養(yǎng)箱（RGL-P1000型）中隨機區(qū)組培養(yǎng)，條件設置光/暗周期為16 h/8 h，溫度為20℃，相對濕度為（60±2）%。每5天浸灌1次，待播種1個月后，進行后續(xù)試驗。

1.3 白粉菌密集抖落接種法

草地早熟禾禾布氏白粉菌在感病草地早熟禾擴繁培養(yǎng)，接種10 d后發(fā)病的葉片作為每次接種的來源。利用白粉菌分生孢子密集抖落方法，對草地早熟禾進行接種，接種的孢子密度為100～200 個·mm^-2［32］。

1.4 外源谷胱甘肽對草地早熟禾白粉病抗性的影響

將‘探險家’草地早熟禾按1.2進行培養(yǎng)1個月后，用0.1 mmol·L^-1，0.4 mmol·L^-1，1.6 mmol·L^-1和6.4 mmol·L^-1共4個濃度的GSH及蒸餾水對照對葉面進行噴施處理，每1 d噴施1次，共處理3次，1 d后接種白粉菌，接種9 d后統(tǒng)計嚴重度并計算病情指數，每個處理設置3個生物學重復，每個重復隨機調查25株；篩選出最適濃度進行后續(xù)抗氧化系統(tǒng)指標的測定。

參考董文科對草地早熟禾白粉病嚴重度分級標準^［33］：0級（無癥狀）；1級（少量細小模糊的白粉斑，病斑面積占整個葉面積的5%以下）；3級（白粉層薄，病斑面積占整個葉面積的6%～10%）；5級（白粉層較厚，病斑面積占整個葉面積的11%～20%）；7級（白粉層厚，病斑面積占整個葉面積的21%～40%）；9級（白粉層厚，病斑面積占整個葉面積的40%以上）。

病情指數（DI）=∑各級病葉數×分級葉數總和×最高分級×100

1.5 草地早熟禾抗氧化系統(tǒng)指標的測定

將‘探險家’和‘太行’2個品種草地早熟禾按文中1.2進行培養(yǎng)。1個月后，用0.1 mmol·L^-1和1.6 mmol·L^-1的GSH及蒸餾水對草地早熟禾葉面進行噴施處理，每1 d噴施1次，共處理3次，1 d后接種白粉菌，分別在接菌的第0 d，3 d，7 d采集2個品種的草地早熟禾葉片，在液氮中速凍，儲存在-80℃超低溫冰箱中備用。

（1）抗氧化酶活性指標的測定

取草地早熟禾葉片0.05 g，加入磷酸鹽緩沖液（Phosphate buffered saline，PBS）在冰浴中研磨，離心后取上清液得酶液，SOD活性采用氮藍四唑（Nitrotetrazolium blue chloride，NBT）法測定^［34］，將酶液與NBT等試劑混合，在光照下反應，通過比色測定SOD對NBT光化學還原的抑制程度計算SOD活性；POD活性采用愈創(chuàng)木酚法測定^［34］，將酶液與愈創(chuàng)木酚、過氧化氫反應后測定470 nm吸光值，根據公式計算POD活性；CAT活性采用紫外吸收法測定^［35］，將酶液與過氧化氫反應，測定反應液240 nm吸光值變化。根據標準曲線計算CAT活性。

（2）GSH代謝相關酶活性測定

GSH代謝相關酶活性均采用南京建成生物工程研究所的試劑盒進行測定。取草地早熟禾葉片0.05 g，加入生理鹽水制成10%勻漿液，4℃條件下使用研磨儀進行研磨后，2500 r·min^-1，離心10 min，取勻漿上清液后按照說明書加入各個酶的提取液混勻，4000 r·min^-1離心10 min，取上清液進行顯色反應，靜置后使用酶標儀測定420 nm吸光值，計算GSH含量；使用酶標儀測定340 nm吸光值，計算GR活性；使用酶標儀測定412 nm吸光值，計算GPX活性；使用酶標儀測定412 nm吸光值，計算GST活性。

1.6 數據分析

數據處理和統(tǒng)計分析借助于Microsoft Excel 2016和SPSS 26.0軟件進行（單因素方差分析，Duncan多重比較法），制圖通過Origin 2021軟件完成。

2 結果與分析

2.1 外源GSH對草地早熟禾接種白粉菌后病情指數的影響

噴施不同濃度GSH對‘探險家’白粉病病情指數的影響有較大差異（圖1）。從病情指數來看，0.1 mmol·L^-1 GSH處理接種白粉菌后病情指數顯著低于其他處理（P<0.05），且病情指數會隨噴施濃度的增加而升高，在1.6 mmol·L^-1 GSH處理時，升至最高，顯著高于6.4 mmol·L^-1 GSH處理（P<0.05）。根據不同濃度外源GSH處理下草地早熟禾接種白粉菌后的病情指數，選擇0.1 mmol·L^-1，1.6 mmol·L^-1 和未噴施（對照處理）GSH 3個處理進行后續(xù)試驗指標的測定。

2.2 外源GSH對‘探險家’和‘太行’接種白粉菌后抗氧化酶活性的影響

2.2.1 不同濃度外源GSH對‘探險家’和‘太行’接種白粉菌后SOD活性的影響 如圖2所示，隨著接種時間的增加，對照處理下‘探險家’（圖2A）SOD活性在各時間點無顯著差異。0.1 mmol·L^-1 GSH處理下，SOD活性在0 d時最高，顯著高于3 d和7 d（P<0.05）；1.6 mmol·L^-1 GSH處理下，SOD活性在3 d時最高，顯著高于0 d（P<0.05），但和7 d無顯著差異。對照處理下‘太行’（圖2B）SOD活性在0 d，3 d和7 d時均無顯著差異。0.1 mmol·L^-1 GSH處理下，SOD活性在7 d時達到最大；1.6 mmol·L^-1 GSH處理下，SOD活性在7 d時達到最大。未接種白粉菌時（0 d），‘探險家’0.1 mmol·L^-1 GSH處理的SOD活性顯著高于1.6 mmol·L^-1 GSH處理（P<0.05），‘太行’0.1 mmol·L^-1 GSH處理的SOD活性顯著低于對照及1.6 mmol·L^-1 GSH處理（P<0.05）；‘探險家’和‘太行’在接種白粉菌3 d和7 d后，0.1 mmol·L^-1 GSH處理的SOD活性均顯著低于1.6 mmol·L^-1 GSH處理（P<0.05）。0.1 mmol·L^-1 GSH處理下未接種白粉菌（0 d）和白粉菌侵染初期（3 d）抗性品種‘太行’的SOD活性均低于感病品種‘探險家’，分別是‘探險家’的59%和89%。

2.2.2 不同濃度外源GSH對‘探險家’和‘太行’接種白粉菌后POD活性的影響 如圖3所示，隨著接種時間的增加，對照處理下‘探險家’（圖3A）POD活性在0 d時最高，顯著高于7 d（P<0.05），在7 d時POD活性最低。0.1 mmol·L^-1 GSH處理下，POD活性各處理間無顯著差異；1.6 mmol·L^-1 GSH處理下，POD活性在3 d時最高，在7 d時最低。對照處理下‘太行’（圖3B）POD活性先降低后升高，在3 d時最低，但各時間點無顯著差異；0.1 mmol·L^-1 GSH處理下，POD活性在3 d時最低，與0 d和7 d無顯著差異；1.6 mmol·L^-1 GSH處理下，POD活性在各時間點無顯著差異?！诫U家’和‘太行’的POD活性在未接種白粉菌時（0 d），對照均與其他兩個處理無顯著差異，0.1 mmol·L^-1 GSH處理顯著高于1.6 mmol·L^-1 GSH（P<0.05）；‘探險家’和‘太行’在接種白粉菌3 d后，0.1 mmol·L^-1 GSH處理的POD活性均高于1.6 mmol·L^-1 GSH處理，分別是1.6 mmol·L^-1 GSH處理的1.13倍和1.07倍；接種白粉菌7 d后，‘探險家’0.1 mmol·L^-1 GSH處理的POD活性顯著高于1.6 mmol·L^-1 GSH處理（P<0.05），‘太行’0.1 mmol·L^-1 GSH處理的POD活性高于1.6 mmol·L^-1 GSH處理，是1.6 mmol·L^-1 GSH處理的1.24倍。0.1 mmol·L^-1 GSH處理下未接種白粉菌時（0 d）抗性品種‘太行’的POD活性高于感病品種‘探險家’，是‘探險家’的1.15倍；在白粉菌侵染初期（3 d），抗性品種‘太行’的POD活性低于感病品種‘探險家’，是‘探險家’的95%；白粉菌侵染7 d后，抗性品種‘太行’的POD活性高于感病品種‘探險家’，是‘探險家’的1.10倍。

2.2.3 不同濃度外源GSH對‘探險家’和‘太行’接種白粉菌后CAT活性的影響 如圖4所示，隨著接種時間的增加，對照處理下‘探險家’（圖4A）CAT活性逐漸降低，在7 d最低，但各時間點無顯著差異。0.1 mmol·L^-1 GSH處理下，CAT活性在7 d時最低，但各時間點無顯著差異；1.6 mmol·L^-1 GSH處理下，CAT活性在7 d時最低，但各時間點無顯著差異。對照處理下‘太行’（圖4B）CAT活性逐漸降低，在7 d時最低；0.1 mmol·L^-1 GSH處理下，CAT活性在3 d時最低；1.6 mmol·L^-1 GSH處理下，CAT活性在3 d時最低?！诫U家’和‘太行’的CAT活性在未接種白粉菌（0 d）、接種白粉菌3 d和7 d后各處理間均無顯著差異。0.1 mmol·L^-1 GSH處理下未接種白粉菌時（0 d）抗性品種‘太行’的CAT活性高于感病品種‘探險家’，是‘探險家’的1.01倍；在白粉菌侵染初期（3 d）及7 d后，抗性品種‘太行’的CAT活性均低于感病品種‘探險家’，分別是‘探險家’的87%和99%。

2.3 外源GSH對草地早熟禾接種白粉菌后GSH含量及GSH代謝酶的影響

2.3.1 不同濃度外源GSH對‘探險家’和‘太行’接種白粉菌后GSH含量的影響 如圖5所示，隨著接種時間的增加，對照處理下‘探險家’（圖5A）GSH含量先升高后降低，在3 d時最高，但0 d，3 d和7 d之間無顯著差異。0.1 mmol·L^-1 GSH處理下，GSH含量在3 d時最高，且顯著高于0 d（P<0.05）；1.6 mmol·L^-1 GSH處理下，GSH含量在各時間點無顯著差異。對照處理下‘太行’（圖5B）GSH含量逐漸升高，在0 d時最低，且與3 d和7 d無顯著差異；0.1 mmol·L^-1 GSH處理下，GSH含量在0 d時最高，且顯著高于7 d（P<0.05），但與3 d無顯著差異；1.6 mmol·L^-1 GSH處理下，GSH含量在3 d最高，但在各時間點無顯著差異。未接種白粉菌時（0 d）‘探險家’各處理間無顯著差異，‘太行’1.6 mmol·L^-1 GSH處理及對照的GSH含量均顯著低于0.1 mmol·L^-1 GSH處理；‘探險家’和‘太行’的GSH含量在接種白粉菌3 d和7 d后，0.1 mmol·L^-1 GSH處理與1.6 mmol·L^-1 GSH處理均無顯著差異。0.1 mmol·L^-1 GSH處理下未接種白粉菌時（0 d）抗性品種‘太行’的GSH含量高于感病品種‘探險家’，是‘探險家’的1.43倍；在白粉菌侵染初期（3 d）及7 d后，0.1 mmol·L^-1 GSH處理下抗性品種‘太行’的GSH含量均低于感病品種‘探險家’，分別是‘探險家’的77%和76%。

2.3.2 不同濃度外源GSH對‘探險家’和‘太行’接種白粉菌后GR活性的影響 如圖6所示，隨著接種時間的增加，對照處理下‘探險家’（圖6A）GR活性在3 d時最低，顯著低于0 d和7 d（P<0.05）。0.1 mmol·L^-1 GSH處理下，GR活性在3 d時最高，顯著高于0 d（P<0.05），與7 d時無顯著差異；1.6 mmol·L^-1 GSH處理下，GR活性3 d時最低，顯著低于0 d（P<0.05），與7 d無顯著差異。對照處理下mSgkI/xB9tJHEAf+syEkmqYmlg40GnF9F5jxW3DVtIA=‘太行’（圖6B）GR活性先升高后降低，在3 d時最高，各時間點均無顯著差異；0.1 mmol·L^-1 GSH處理下，GR活性在0 d時最高，且顯著高于3 d（P<0.05），但與7 d無顯著差異；1.6 mmol·L^-1 GSH處理下，GR活性在7 d時最低，但各時間點無顯著差異。未接種白粉菌時（0 d）‘探險家’0.1 mmol·L^-1 GSH處理的GR活性顯著低于對照（P<0.05），與1.6 mmol·L^-1 GSH處理無顯著差異；‘太行’各處理間無顯著差異；接種白粉菌3 d后，‘探險家’0.1 mmol·L^-1 GSH處理的GR活性顯著高于1.6 mmol·L^-1 GSH處理（P<0.05），‘太行’0.1 mmol·L^-1 GSH處理的GR活性與1.6 mmol·L^-1 GSH處理無顯著差異；‘探險家’和‘太行’在接種白粉菌7 d后，0.1 mmol·L^-1 GSH處理的GR活性均顯著高于1.6 mmol·L^-1 GSH處理（P<0.05）。0.1 mmol·L^-1GSH處理下未接種白粉菌時（0 d）抗性品種‘太行’的GR活性高于感病品種‘探險家’，是‘探險家’的2.66倍；在白粉菌侵染初期（3 d）及7 d后，抗性品種‘太行’的GR活性均低于感病品種‘探險家’，分別是‘探險家’的34%和75%。

2.3.3 不同濃度外源GSH對‘探險家’和‘太行’接種白粉菌后GPX活性的影響 如圖7所示，隨著接種時間的增加，對照處理下‘探險家’（圖7A）GPX活性在各時間點無顯著差異。0.1 mmol·L^-1 GSH處理下，GPX活性先升高后降低，在3 d時最高，顯著高于0 d和7 d（P<0.05）；1.6 mmol·L^-1 GSH處理下，GPX活性3 d時最低，顯著低于0 d和7 d（P<0.05）。對照處理下‘太行’（圖7B）GPX活性先升高后降低，在3 d時最高，顯著高于0 d（P<0.05），但與7 d之間無顯著差異；0.1 mmol·L^-1 GSH處理下，GPX活性在0 d時最高，且與3 d和7 d無顯著差異；1.6 mmol·L^-1 GSH處理下，GPX活性在3 d時最高，且與0 d和7 d無顯著差異。未接種白粉菌時（0 d）‘探險家’各處理間無顯著差異；‘太行’0.1 mmol·L^-1處理的GPX活性顯著高于對照及1.6 mmol·L^-1 GSH處理（P<0.05）；接種白粉菌3 d后，‘探險家’0.1 mmol·L^-1 GSH處理的GPX活性顯著高于1.6 mmol·L^-1 GSH處理（P<0.05），‘太行’0.1 mmol·L^-1 GSH處理的GPX活性高于1.6 mmol·L^-1 GSH處理，是1.6 mmol·L^-1 GSH處理的1.07倍；接種白粉菌7 d后，‘探險家’0.1 mmol·L^-1 GSH處理的GPX活性顯著高于1.6 mmol·L^-1 GSH處理（P<0.05），‘太行’0.1 mmol·L^-1 GSH處理的GPX活性高于1.6 mmol·L^-1 GSH處理，是1.6 mmol·L^-1 GSH處理的1.28倍。0.1 mmol·L^-1 GSH處理下未接種白粉菌時（0 d）抗性品種‘太行’的GPX活性高于感病品種‘探險家’，是‘探險家’的2.21倍；在白粉菌侵染初期（3 d）及7 d后，抗性品種‘太行’的GPX活性低于感病品種‘探險家’，分別是‘探險家’的75%和88%。

2.3.4 不同濃度外源GSH對‘探險家’和‘太行’接種白粉菌后GST活性的影響 如圖8所示，隨著接種時間的增加，對照處理下‘探險家’（圖8A）GST活性在3 d最高，0 d最低，但各時間點無顯著差異。0.1 mmol·L^-1 GSH處理下，GST活性逐漸升高，在7 d時最高，顯著高于0 d（P<0.05），與3 d無顯著差異；1.6 mmol·L^-1 GSH處理下，GST活性0 d時最低，各處理之間無顯著差異。對照處理下‘太行’（圖8B）GST活性在7 d時最低，但各時間點無顯著差異；0.1 mmol·L^-1 GSH處理下，GST活性在0 d最高，顯著高于7 d（P<0.05），但與3 d無顯著差異；1.6 mmol·L^-1 GSH處理下，GST活性在3 d時最低，與0 d和7 d無顯著差異。未接種白粉菌時（0 d）‘探險家’0.1 mmol·L^-1處理的GST活性與對照及1.6 mmol·L^-1 GSH處理無顯著差異；‘太行’0.1 mmol·L^-1處理的GST活性顯著高于對照及1.6 mmol·L^-1 GSH處理（P<0.05）；接種白粉菌3 d后，‘探險家’0.1 mmol·L^-1 GSH處理的GST活性高于1.6 mmol·L^-1 GSH處理，是1.6 mmol·L^-1 GSH處理的1.12倍，‘太行’的GST活性0.1 mmol·L^-1 GSH處理顯著高于1.6 mmol·L^-1 GSH處理（P<0.05）；‘探險家’和‘太行’在接種白粉菌7 d后，0.1 mmol·L^-1 GSH處理的GST活性均高于1.6 mmol·L^-1 GSH處理，分別是1.6 mmol·L^-1 GSH處理的1.29倍和1.10倍。0.1 mmol·L^-1 GSH處理下未接種白粉菌（0 d）和白粉菌侵染初期（3 d）時，抗性品種‘太行’的GST活性均高于感病品種‘探險家’，分別是‘探險家’的4.78倍和1.36倍。

3 討論

SOD，POD和CAT是植物體內關鍵的抗氧化酶，能夠降低細胞內活性氧自由基積累并緩解膜脂過氧化傷害^［36］，其活性水平反映了植物的抗逆性。SOD作為一種關鍵的抗氧化劑，具備顯著清除超氧陰離子的能力，同時它還能有效地將這些超氧陰離子歧化為HO。POD和CAT可以清除HO^［37-39］，POD也是木質素合成的關鍵酶之一，各抗氧化酶相互協(xié)作共同參與植物的抗病過程。研究發(fā)現白粉菌侵染早期時（3 d），0.1 mmol·L^-1 GSH處理的‘探險家’SOD活性顯著降低，POD活性顯著提高；0.1 mmol·L^-1 GSH處理的‘太行’較清水對照而言SOD活性顯著降低，POD活性升高。云興福^［40］研究發(fā)現，黃瓜對霜霉病的抗性與SOD活性呈負相關關系，與POD活性呈正相關關系；張偉麗等^［41］研究發(fā)現不同抗性品種柱花草（Stylosanthes spp.）在接種膠胞炭疽菌［Colletotrichum gloeosporioides（Penz.）Penz. & Sacc］早期SOD活性與抗病性呈負相關關系，這與本研究結果相一致。此外，本研究還發(fā)現，白粉菌侵染早期，0.1 mmol·L^-1 GSH處理較清水對照會顯著降低兩個材料的SOD活性，提高POD活性，且1.6 mmol·L^-1 GSH處理對2個材料的SOD活性的降低程度和POD活性的提高程度均低于0.1 mmol·L^-1 GSH處理，即低濃度GSH較高濃度GSH處理對草地早熟禾接種白粉病早期有更好的抗病效果，病情指數也反映了該情況，適宜濃度的GSH處理可以緩解脅迫，高濃度處理顯著降低病情指數。吳夏雷等^［42］研究發(fā)現不同濃度的外源GSH和GSSG對杉木體胚的成熟均表現出低濃度促進，高濃度抑制的作用。這可能是因為只有適宜濃度的GSH才會更好地在草地早熟禾抗白粉病相關防御中發(fā)揮有效作用。

在深入探討SOD，POD和CAT三個抗氧化酶在草地早熟禾抗白粉病過程中的作用及其與施用外源GSH處理之間的關系后，我們進一步認識到，這些抗氧化酶活性的變化反映了植物自身的抗逆性，還可能與植物誘導抗病性的激活機制緊密相連。植物誘導抗病性是當前的研究熱點之一，利用化學物質激活植物抗病基因，有利于加速抗性品種的選育，還能減輕農藥過度使用帶來的環(huán)境壓力^［43］，GSH在抵抗各種逆境脅迫等方面都發(fā)揮著重要作用（重金屬、干旱、鹽脅迫、病菌侵染）^［44-48］。本研究中0.1 mmol·L^-1 GSH處理的‘探險家’在接種白粉菌后GPX活性在各時間點均顯著高于清水對照，而1.6 mmol·L^-1 GSH處理較對照無顯著變化，0.1 mmol·L^-1和1.6 mol·L^-1 GSH處理的‘探險家’在接種后GST活性在各時間點均顯著高于清水對照；‘太行’在接種白粉菌后在各時間點噴施外源GSH處理較清水對照GPX和GST活性明顯提高，且0.1 mmol·L^-1 GSH處理的GPX活性高于1.6 mmol·L^-1 GSH處理。外源GSH處理提高了草地早熟禾接種白粉菌后的GPX和GST活性，且‘太行’和‘探險家’在0.1 mmol·L^-1 GSH處理后提高幅度大于1.6 mmol·L^-1 GSH處理，‘探險家’各濃度GSH處理下的病情指數也印證了這一情況。王丹等^［48］研究發(fā)現在缺乏硫的條件下小白菜響應外源GSH處理過程中，隨時間的推移GPX和GST活性持續(xù)上升，且GST活性始終高于清水處理；馬立功等^［49］通過轉基因方法過表達HaGSTU1的轉基因煙草葉片中GST及GPX活性顯著提高，增強了對核盤菌（Sclerotinia sclerotiorum）的抗性；Li等^［50］也研究發(fā)現在Cd脅迫下卷心菜的根和葉GPX與GST活性增加。這與本研究結果一致，外源GSH能有效提高植物在逆境脅迫后的GPX和GST活性，與抗氧化酶相互作用，緩解因脅迫產生的生理紊亂，提高植物抗性。

4 結論

本研究以不同抗性品種草地早熟禾為材料，通過測定噴施外源GSH后的生理生化指標，發(fā)現草地早熟禾受白粉菌侵染早期，SOD酶活性與抗病性呈負相關關系，POD酶活性與抗病性呈正相關關系；噴施外源GSH能夠增加草地早熟禾的GPX和GST活性；0.1 mmol·L^-1 GSH能夠提高草地早熟禾對白粉病的抗性，1.6 mmol·L^-1 GSH處理未能增強草地早熟禾對白粉病的抗性，為利用外源GSH提高草地早熟禾對白粉病的抗性提供了理論依據和參考。

參考文獻

［1］王永玲，閆浩. 草地早熟禾冠銹病綜合治理［J］. 中國林副特產，2009（4）：35-36

［2］陳國亮. 草坪草銹病、白粉病在天水地區(qū)的發(fā)生與防治對策［J］. 農業(yè)科技與信息，2012（15）：19-20

［3］葉文興，張勝男，劉雪婷. 12個草地早熟禾品種幼苗耐鹽性分析［J］. 草地學報，2023，31（9）：2740-2747

［4］古麗君，徐秉良，李彬，等. 草坪禾草根腐病病原菌生物學特性研究［J］. 草業(yè)學報，2012，21（3）：93-98

［5］HANLIN R T，AMANO K. Host range and geographical distribution of the powdery mildew fungi［J］. Mycologia，1986，82（4）：533

［6］NASERI B，SHEIKHOLESLAMI M. Progression of powdery mildew in susceptible-resistant wheat （Triticum aestivum） cultivars sown at different dates［J］. Journal of Phytopathology，2021，169（10）：640-647

［7］CENCI A，DOVIDIO R，TANZARELLA O A，et al. Identification of molecular markers linked to Pm13，an Aegilops longissima gene conferring resistance to powdery mildew in wheat［J］. Theoretical and Applied Genetics，1999（98）：448-454

［8］朱琨，金忠民，張軍，等. 外源激素對草地早熟禾抗白粉病、葉表結構、光合特性的影響［J］. 草地學報，2023，31（8）：2417-2424

［9］梁銀萍，許志宇，吳凡，等. 山西省草地早熟禾白粉菌分離株BGP（TG）的鑒定及致病力分析［J］. 微生物學通報，2023，50（10）：4389-4400

［10］張會茹. 草坪白粉病的診斷及防治［J］. 農技服務，2008，25（12）：72-73

［11］FENG P，ZHANG X，GODANA E A，et al. Control of postharvest soft rot of green peppers by Bacillus subtilis through regulating ROS metabolism［J］. Physiological and Molecular Plant Pathology，2024（131）：102280

［12］WANG N，FAN X，HE M，et al. Transcriptional repression of TaNOX10 by TaWRKY19 compromises ROS generation and enhances wheat susceptibility to stripe rust［J］. The Plant Cell，2022，34（5）：1784-1803

［13］GILL S S，TUTEJA N. Reactive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants［J］. Plant Physiology and Biochemistry，2010，48（12）：909-930

［14］HOSSAIN M S，SOHAG M M H，FARDUS J，et al. Acetate alleviates As toxicity via improving ROS metabolism and antioxidant defense system in lentil seedlings［J］. Plant Stress，2023（9）：100190

［15］WANG H，CHEN Z，LIU G，et al. Alterations of growth，antioxidant system and gene expression in Stylosanthes guianensis during Colletotrichum gloeosporioides infection［J］. Plant Physiology and Biochemistry，2017（118）：256-266

［16］RESENDE R S，RODRIGUES F A，CAVATTE P C，et al. Leaf gas exchange and oxidative stress in sorghum plants supplied with silicon and infected by Colletotrichum sublineolum［J］. Phytopathology，2012，102（9）：892-898

［17］POLANCO L R，RODRIGUES F A，NASCIMENTO K J T，et al. Photosynthetic gas exchange and antioxidative system in common bean plants infected by Colletotrichum lindemuthianum and supplied with silicon［J］. Tropical Plant Pathology，2014（39）：35-42

［18］CHRISTINE H F，GRAHAM N. Ascorbate and glutathione：the heart of the redox hub［J］. Plant Physiology，2011，155（1）：2-18

［19］ASTHIR B，KAUR G，KAUR B. Convergence of pathways towards ascorbate-glutathione for stress mitigation［J］. Journal of Plant Biology，2020，63（5）：243-257

［20］YIN L，JEROEN H，TJAKKO A，et al. Glutathione protects Lactococcus lactis against oxidative stress［J］. Applied and Environmental Microbiology，2003，69（10）：5739-5745

［21］米春嬌，洪流，馬馼，等. 谷胱甘肽引發(fā)對老化燕麥種子發(fā)芽與幼苗生長特性的影響［J］. 草地學報，2024，32（3）：928-934

［22］MAY M J，VERNOUX T，LEAVER C，et al. Glutathione homeostasis in plants：implications for environmental sensing and plant development［J］. Journal of Experimental Botany，1998，49（321）：649-667

［23］陳坤明，宮海軍，王鎖民. 植物谷胱甘肽代謝與環(huán)境脅迫［J］. 西北植物學報菌物研究，2004，24（6）：1119-1130

［24］PASSAIA G，MARGIS-PINHEIRO M. Glutathione peroxidases as redox sensor proteins in plant cells［J］. Plant Science，2015（234）：22-26

［25］CNUBBEN N H，RIETJENS I M，WORTELBOER H，et al. The interplay of glutathione-related processes in antioxidant defense［J］. Environmental Toxicology and Pharmacology，2001，10（4）：141-152

［26］CHONGCHONG L，YANKE J，YINGZHE Y，et al. Glutathione and neodiosmin feedback sustain plant immunity［J］. Journal of Experimental Botany，2022，74（3）：976-990

［27］KUNSTLER A，KATAY G，GULLNER G，et al. Artificial elevation of glutathione contents in salicylic acid-deficient tobacco （Nicotiana tabacum cv.Xanthi NahG） reduces susceptibility to the powdery mildew pathogen Euoidium longipes［J］. Plant Biology，2020，22（1）：70-80

［28］OTULAK K，KOZIEL E，PRZEWODWSKI W，et al. Glutathione Modulation in PVY^NTN susceptible and resistant potato plant interactions［J］. International Journal of Molecular Sciences，2022，23（7）：3797

［29］WANG Q，GUO J，JIN P，et al. Glutathione S-transferase interactions enhance wheat resistance to powdery mildew but not wheat stripe rust［J］. Plant Physiology，2022，190（2）：1418-1439

［30］JAHNOVA J，CINCALOVA L，SEDLAROVA M，et al. Differential modulation of S-nitrosoglutathione reductase and reactive nitrogen species in wild and cultivated tomato genotypes during development and powdery mildew infection［J］. Plant Physiology and Biochemistry，2020（155）：297-310

［31］梁銀萍，許志宇，孫小涵，等. 白粉菌BGP（TG）在不同抗性草地早熟禾葉片上的侵染過程觀察［J］. 微生物學通報，2023，50（11）：4839-4851

［32］梁銀萍，常小麗，張敏，等. 小麥L699葉片受白粉菌脅迫后蛋白質的差異表達［J］. 麥類作物學報，2016，36（4）：460-464

［33］董文科. 草地早熟禾抗白粉病機理研究［D］. 蘭州：甘肅農業(yè)大學，2020：29

［34］高俊鳳. 植物生理學實驗指導［M］. 北京：高等教育出版社，2006：211-217

［35］孔祥生. 植物生理學實驗指導技術［M］. 北京：中國農業(yè)出版社，2008：129-131

［36］惠竹梅，王智真，胡勇，等. 24-表油菜素內酯對低溫脅迫下葡萄幼苗抗氧化系統(tǒng)及滲透調節(jié)物質的影響［J］. 中國農業(yè)科學，2013，46（5）：1005-1013

［37］SAIBI W，FEKI K，BEN MAHMOUD R，et al. Durum wheat dehydrin （DHN-5） confers salinity tolerance to transgenic Arabidopsis plants through the regulation of proline metabolism and ROS scavenging system［J］. Planta，2015，242（5）：1187-1194

［38］KOCSY G，PAL M，SOLTESZ A，et al. Low temperature and oxidative stress in cereals［J］. Acta Agronomica Hungarica，2011，59（2）：169-189

［39］于力，郭世榮，閻君，等. 亞精胺誘導黃瓜幼苗對白粉病抗性的研究［J］. 西北植物學報，2012，32（7）：1384-1389

［40］云興福. 黃瓜組織中氨基酸、糖和葉綠素含量與其對霜霉病抗性的關系［J］. 華北農學報，1993（4）：52-58

［41］張偉麗，郭振飛. 不同抗性品種柱花草接種炭疽菌后CAT、SOD活性及HO、胼胝質含量的變化［J］. 揚州大學學報（農業(yè)與生命科學版），2007（2）：73-77，94

［42］吳夏雷，孫宇涵，胡瑞陽，等. 不同植物生長調節(jié)劑添加處理對杉木體胚成熟的影響［J］. 分子植物育種，2019，17（6）：2035-2041

［43］李小玲，劉長命，劉煉紅，等. 外源亞精胺對甜瓜幼苗白粉病抗性的影響［J］. 西北植物學報，2015，35（9）：1800-1807

［44］陳鑌，譚淑端，董方旭，等. 重金屬對植物的毒害及植物對其毒害的解毒機制［J］. 江蘇農業(yè)科學，2019，47（4）：34-38

［45］董守坤，馬玉玲，李爽，等. 干旱脅迫及復水對大豆抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)的影響［J］. 東北農業(yè)大學學報，2018，49（1）：10-18

［46］單長卷，代海芳. 外源谷胱甘肽對干旱脅迫下玉米幼苗葉片生理特性的影響［J］. 灌溉排水學報，2016，35（1）：59-62

［47］何超超. 外源谷胱甘肽對小白菜硫代葡萄糖苷生物合成影響的初步研究［D］. 杭州：浙江農林大學，2018：3-14

［48］王丹，汪寬鴻，楊靜，等. 外源谷胱甘肽噴施對缺硫脅迫下小白菜谷胱甘肽代謝的影響［J］. 植物營養(yǎng)與肥料學報，2021，27（3）：511-519

［49］馬立功，孟慶林，張勻華，等. 向日葵谷胱甘肽-S-轉移酶基因的克隆及抗病功能研究［J］. 中國油料作物學報，2015，37（5）：635-643

［50］LI Y，ZHANG L J. Advances in the research on the AsA-GSH cycle in horticultural crops［J］. Frontiers of Agriculture in China，2010，4（4）：84-90

（責任編輯 閔芝智）