2024 8 DOI 10 3865 j issn 1001 3547 2024 08 006 李其友 男 武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院工會副主 席 正高職高級農(nóng)藝師 全國 湖北省瓜 菜工廠化育苗產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理 事長 湖北省園藝學(xué)會理事 湖北省西甜 瓜協(xié)會理事 中國蔬菜協(xié)會種苗分會理 事 湖北省 武漢市科技特派員 評標(biāo)專 家 引進 消化 吸收美國speeding公司 工廠化穴盤育苗技術(shù) 促進了武漢地區(qū) 蘆筍結(jié)構(gòu)調(diào)整和小型禮品西瓜產(chǎn)業(yè)化發(fā) 展 將穴盤育苗發(fā)展成了企業(yè)集群 嫁接 育苗技術(shù)走在全國前列 參與農(nóng)業(yè)農(nóng)村 部公益性行業(yè)農(nóng)業(yè)科研專項 設(shè)施農(nóng)業(yè) 高效育苗標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)工藝與配套設(shè)備研 究與示范 主持省市10 余項科研項目 取得 8 項發(fā)明專利 10 項實用新型專 利 發(fā)表論文10 余篇 主編 西瓜 甜瓜 設(shè)施栽培 一書 獲得過湖北省科技進 步一等獎 三等獎 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部豐收二等 獎 武漢市科技進步二等獎 曾被評為湖 北省第六屆優(yōu)秀科技副縣長 2014 年被 湖北日報傳媒集團聯(lián)合省發(fā)改委 科技 廳 農(nóng)業(yè)廳評為 湖北三農(nóng)杰出人物 2016年入送武漢市 黃鶴英才 農(nóng)業(yè)計 劃 人才 辣椒幼苗體內(nèi)理化指標(biāo)與 疫病抗性的關(guān)系 常曉軻 董曉宇 韓婭楠 程志芳 姚秋菊 李麗 辣椒疫病 是一種由 鞭毛菌亞門真菌辣椒疫霉 Phytophthora capsici Leonian 引發(fā) 具有毀滅性災(zāi)害的土傳 性病害 近年來 辣椒疫病在我 國各地都有發(fā)生 并且為害程 度日益嚴重 1 輕則減產(chǎn) 20 30 重則減產(chǎn)50 甚至絕收 2 植物受到病原物侵染后 會發(fā) 生自我保護 通過酶催化進行 復(fù)雜的生理生化變化來實現(xiàn) 因此植物細胞保護性酶系統(tǒng) 與抗病性的關(guān)系是研究植物 抗病機制的關(guān)鍵點之一 李寶燕等 3 研究結(jié)果表明 葡萄霜霉病的抗性反應(yīng)中 POD 和 CAT 對活性氧的清除 可能作為一種功能事件參與其 中 POD和CAT活性可作為葡 萄品種霜霉病抗性鑒定的輔助 標(biāo)準(zhǔn) 趙衛(wèi)星等 4 研究表明 SOD POD PAL CAT 活性變 化與西瓜病毒病抗性密切相 關(guān) 在抗病生理機制中起重要 作用 韓慶典等 5 研究結(jié)果表 明 小麥接菌白粉病后 體內(nèi) 防御酶 CAT POD PPO 及PAL 的活性表現(xiàn)與品種抗性呈正 相關(guān) 丙二醛 MDA 是植物細 胞膜質(zhì)過氧化反應(yīng)的最終產(chǎn) 物 是測定膜質(zhì)過氧化程度的 重要指標(biāo) 病原菌侵染會使植 物細胞受傷 發(fā)生膜質(zhì)過氧化 反應(yīng) MDA在機體內(nèi)積累 6 植物體內(nèi)的可溶性蛋白 包含多種重要代謝相關(guān)酶類 常用于指示植物體總代謝變 化 植物抗病生理是一個復(fù)雜 過程 在受到疫霉菌刺激時 植株在信號物質(zhì)和基因的共 同作用下 發(fā)生一系列生理生 摘 要 為探明辣椒幼苗根系和葉片中理化指標(biāo)與疫病抗性的關(guān) 系 利用灌根法對抗 感疫病的品系接種辣椒疫病病菌 測定接種后 幼苗根系和葉片中超氧化物歧化酶 SOD 過氧化物歧化酶 POD 過氧化物酶 CAT 丙二醛 MDA 可溶性蛋白含量的變化 結(jié)果表 明 接種后抗 感品系根系和葉片中 SOD POD CAT 可溶性蛋白 MDA 含量均有明顯變化 說明它們在辣椒抵御病原菌侵染中發(fā)揮 重要作用 抗病品系葉片的 SOD POD CAT 活性和根系的 SOD 活 性 可溶性蛋白含量高于感病品系 感病品系葉片和根系的 MDA 含 量高于抗病品系 接種后根系的 SOD POD CAT 活性變化幅度大于 葉片 關(guān)鍵詞 辣椒 疫病病菌 理化指標(biāo) 抗性 17 2024 8 化變化 引起植物體內(nèi)多種物質(zhì)含量以及多種酶活 性的變化 以提高植株抗病能力 本研究在前期田間鑒定疫病抗性的基礎(chǔ)上 利 用篩選出的高抗疫病辣椒材料 PC288 和高感疫病 辣椒材料 P208 研究辣椒疫病菌液對辣椒苗期根 系和葉片中 SOD CAT POD 3 種防御酶活性及可 溶性蛋白 MDA 含量的影響 以期為進一步闡釋辣 椒疫病生化抗性機制提供理論依據(jù) 1 材料與方法 1 1 試驗材料 供試辣椒品系 在前期田間鑒定疫病抗性的基 礎(chǔ)上 篩選出的高抗疫病辣椒材料PC288和高感疫 病辣椒材料P208 供試病菌 辣椒疫病病菌 由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)張 濤博士提供 1 2 試驗方法 供試辣椒種子用30 水浸泡 2 h 再用 0 15 高錳酸鉀液浸泡 15 min 沖洗干凈 28 催芽 露白 后播于無菌基質(zhì)上 待幼苗長至 6 8 葉時 采用灌 根法進行接種 以不接種疫霉菌液的為對照 CK 試驗設(shè) 3 次重復(fù) 接種后 3 6 9 12 d 分別取樣 1 次 每次重復(fù) 5 株 分別取葉片和根系進行相關(guān)數(shù) 據(jù)的測定 1 3 指標(biāo)測定 超氧化物歧化酶 SOD 采用四氮唑藍 NBT 法 測定 過氧化物歧化酶 POD 采用愈創(chuàng)木酚法測 定 過氧化物酶 CAT 采用紫外吸收法測定 丙二 醛 MDA 采用硫代巴比妥酸法測定 可溶性蛋白采 用考馬斯亮藍法測定 以上方法參考王學(xué)奎等 7 的 試驗方法 2 結(jié)果與分析 2 1 不同抗性辣椒品系根系和葉片 SOD 活性的變 化 SOD 作為植物體內(nèi)活性氧清除系統(tǒng)的重要保 護酶之一 能清除超氧化物陰離子自由基 提高植 物抗逆性 辣椒根系中SOD活性變化 圖1 抗病品 系的SOD活性整體比感病品系的高 抗病和感病品 系接種疫霉菌液后 SOD活性變化幅度均大于對照 抗病品系的 SOD 活性在接種后 3 d 迅速達到最大 值 隨后活性降低 到接種后9 d時趨于平穩(wěn) 抗病品 系對照的SOD活性呈緩慢升高趨勢 感病品系接種 疫霉菌液后3 d SOD活性達到最大值 隨后呈先緩 慢下降再升高的趨勢 感病對照SOD活性呈緩慢升 高趨勢 辣椒葉片中SOD活性的變化 圖1 抗病和 感病品系接種疫霉菌液后 SOD活性迅速達到最大 值 3 d后緩慢下降 抗病和感病品系接種疫霉菌液 的SOD活性均大于對照 抗病品系對照葉片中SOD 活性呈逐漸增大趨勢 感病品系對照葉片中SOD活 性先逐漸升高 到接種后9 d又呈下降趨勢 總的來 說 接種后幼苗體內(nèi) SOD 活性明顯提高 抗病品系 的SOD活性較感病品系的強 2 2 不同抗性辣椒品系根系和葉片POD活性的變 化 POD 在活性氧的清除和維持植物體內(nèi)活性氧 的正常水平中發(fā)揮作用 POD還能催化木質(zhì)素合成 使木質(zhì)化的細胞壁機械性能加強 不透水氣 阻止?fàn)I 養(yǎng)物質(zhì) 水分 色素等的擴散 使病原菌無法獲得營 養(yǎng)而死亡 在植物生長發(fā)育過程中它的活性不斷發(fā) 生變化 辣椒根系中POD活性變化 圖2 整體來 說 抗病和感病品系接種疫霉菌液后的POD活性大 于對照 抗病品系接種疫霉菌液后 6 d 酶活性達到 圖1 不同抗性辣椒品系根系和葉片SOD活性的變化 注 左圖根系 右圖葉片 下圖同 接種后天數(shù) d 接種后天數(shù) d S O D 活 性 U g 1 S O D 活 性 U g 1 18 最大值 感病品系接種疫霉菌液后9 d 酶活達到最 大值 辣椒葉片中POD活性變化 圖2 抗病品系的 酶活性整體高于感病品系 抗 感病品系在接種疫霉 菌液后6 d時 酶活性均達到最大值 6 d后 抗病品 系酶活性有所下降 感病品系酶活性保持穩(wěn)定水平 感病品系接種疫霉菌液后的 POD 活性一直大于感 病對照 2 3 不同抗性辣椒品系根系和葉片CAT活性的變 化 CAT 也是參與活性氧代謝過程中的重要保護酶 之一 其功能是清除病原物侵染引起的活性氧積累 為植株提供抗性保護 辣椒根系中 CAT 活性變化 圖3 抗病品系和感病品系接種疫霉菌液后6 d CAT活性達最大值 抗病品系接種后CAT活性呈倒 V 字形變化 感病品系接種后CAT活性從接種后6 d 下降到接種后9 d又轉(zhuǎn)勢升高 辣椒葉片中CAT活 性變化 圖3 抗病品系的酶活性均大于感病品系 的 抗病和感病品系接種疫霉菌液后 酶活性均大于 對照 抗病品系的酶活性在接種后6 d達到最大值 感病品系的酶活性在接種后9 d達到最大值并趨于 緩和 接種后根系 CAT 活性變化幅度大于葉片 2 4 不同抗性辣椒品系根系和葉片可溶性蛋白含 量的變化 辣椒根系中可溶性蛋白含量的變化 圖4 接 種后抗感品系根系中可溶性蛋白的含量一直處于 減少的狀態(tài) 辣椒葉片中可溶性蛋白含量的變化 圖4 整體來說 抗 感品系接種疫霉菌液后可溶 性蛋白含量變化大于對照 抗病品系可溶性蛋白含 量在接種后先升高后降低 在接種后 6 d 達到最大 值 感病品系可溶性蛋白含量在接種后先升高再降 低 在接種后6 d達到最大值 2 5 不同抗性辣椒品系根系和葉片 MDA 含量的 變化 辣椒根系中MDA含量的變化 圖5 抗感品系 接種疫霉菌液后MDA含量呈增加趨勢 感病品系 MDA含量整體較抗病品系高 接種后 MDA 含量較 對照的高 感病品系接種后 6 d MDA 含量達到最 大 之后趨于平穩(wěn) 辣椒葉片中MDA含量的變化 圖5 感病品系的 MDA 含量整體較抗病品系高 在接種后 9 d 達到最大值 接種后抗 感品系的 MDA 含量比對照的高 說明 2 個辣椒品系接種疫 霉菌液后其根系和葉片質(zhì)膜均受到損傷 且感病品 圖2 不同抗性辣椒品系根系和葉片POD活性的變化 C A T 活 性 U g 1 C A T 活 性 U g 1 接種后天數(shù) d 接種后天數(shù) d P O D 活 性 U g 1 接種后天數(shù) d B P O D 活 性 U g 1 接種后天數(shù) d 圖3 不同抗性辣椒品系根系和葉片CAT活性的變化 2024 8 19 系的損傷程度較抗病品系的嚴重 3 結(jié)論與討論 SOD POD CAT 等抗氧化酶類通常用作衡量 植物體內(nèi)防衛(wèi)反應(yīng)的重要指標(biāo) 8 與植物的抗病性 密切相關(guān) 本研究中接種疫霉菌液后 SOD POD CAT活性迅速增強 這幾種酶活性的增加表明酶活 反應(yīng)增加 清除自由基的能力增強 降低了膜脂過 氧化作用 從而維護細胞的正常代謝 鄭文宇等 9 研 究表明 花殼 病菌侵染辣椒后 CAT 和 POD 活性 變化呈先上升后下降趨勢 李方方等 10 研究蘋果砧 木結(jié)果與之相同 張文州等 11 研究表明 植物疫苗 無致病力青枯雷爾氏菌 FJAT 1458 脅迫番茄植株 不同器官的 POD PPO 和 SOD 酶活性總和顯著高 于對照植株 周星洋等 12 研究表明 煙草在受青枯 雷爾菌侵染前期 SOD POD PPO酶活性均提高 蛋白質(zhì)是植物體細胞結(jié)構(gòu)的最重要成分 可溶 性蛋白大多是參與各種代謝酶或病毒的外殼蛋白 可反映寄主體內(nèi)各種氮代謝及植物與病原菌互作 中生理生化反應(yīng)的強度 植物通過降解可溶性蛋白 以參與抗病物質(zhì)的合成 增強抗病性 本研究中 接 種疫霉菌液后 抗 感品系中可溶性蛋白含量逐步 減小 抗病品系減少的幅度較感病品系的大 是由 于病原菌的侵染促進了植物的氮代謝 為病原菌生 長提供能量 使得病原菌更容易入侵 而抗病品種 能夠繼續(xù)降解可溶性蛋白以保持抗性 抗感品系接 種疫霉菌液后葉片中可溶性蛋白含量呈先增大再 緩慢減小的趨勢 李亞等 13 研究表明 核桃受到病 原菌侵染后 葉片可溶性蛋白含量均呈下降趨勢 尹夢瑩等 14 研究表明 接種黃萎病病菌后 高抗茄 子品種的可溶性蛋白含量一直高于感病品種 MDA 是植物體內(nèi)脂膜過氧化的最終產(chǎn)物 它 不僅能夠抑制細胞保護酶的活性 還能加劇膜的損 傷 14 本研究中 接種后12 d時 感病品系根系和葉 片中MDA的含量均高于抗病品系 說明感病品系 在受到病菌侵染后膜系統(tǒng)損傷嚴重 抗性降低 抗 性品種也許一些生理活性物質(zhì)或其防御酶系及早 發(fā)揮了作用 故在接種后 丙二醛含量增加的少 引 可 溶 性 蛋 白 m g g 1 可 溶 性 蛋 白 m g g 1 接種后天數(shù) d 接種后天數(shù) d 圖4 不同抗性辣椒品系根系和葉片可溶性蛋白含量的變化 M D A n m o l g 1 M D A n m o l g 1 接種后天數(shù) d 接種后天數(shù) d 圖5 不同抗性辣椒品系根系和葉片MDA含量的變化 2024 8 20 基金項目 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系 CARS 24 G 15 河南省 重點研發(fā)專項 221111110100 河南抗病抗逆辣椒良種 攻關(guān) 2022010502 河南省科技攻關(guān) 232102110204 河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新團隊專項資金 2023TD34 常曉軻 河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所 河南鄭州 450000 E mail cxk8802 董曉宇 韓婭楠 程志芳 李麗 河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究 所 姚秋菊 通訊作者 河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所 河南鄭 州 450000 E mail wgqdaisy 收稿日期 2023 11 24 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null null null null null null null null null null null null null null null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null null null null null null null null null null null null null null null 起的生物膜損傷程度也小 與尹夢瑩等 14 對茄子的 研究 閆亞杰等 15 對月季的研究結(jié)果一致 對于植物病原體的防御體系 大致可分成三道 防線 植物的一些結(jié)構(gòu)因素如細胞壁是第一道防 線 感染部位的局部激活阻止了病原體擴展作為第 二道防線 如果這兩道防線受到致病菌的攻擊 就 會發(fā)生過敏反應(yīng) 即感染部位及其周圍的細胞部分 死亡 病原體將不能傳播 但會被限制在感染部位 周圍 劉學(xué)輝等 16 研究表明 番茄斑萎病毒侵染使 辣椒體內(nèi)的各種防御酶活性顯著升高 且 CAT PAL POD 和 PPO 活性與辣椒的抗病性呈相關(guān)趨 勢 田麗波等 17 接種白粉病菌后 抗感苦瓜品系的 可溶性蛋白質(zhì)量分數(shù)先升高后降低 不同抗性小麥 品種接菌小麥白粉病菌后 其 MDA 含量均大大升 高 且感病品種的 MDA 含量增加幅度遠遠大于抗 病品種 5 本研究顯示 接種疫霉菌液后6 9 d 辣椒 根系和葉片與病原菌間產(chǎn)生了較強的互動 在受到 病菌侵染后 植物體內(nèi)發(fā)生了激烈的生理生化反 應(yīng) 打破了體內(nèi)活性氧產(chǎn)生和消除的動態(tài)平衡狀 態(tài) 接種疫霉菌液后 抗 感品系根系和葉片中 SOD POD CAT 可溶性蛋白 MDA 均有明顯變化 變化幅度遠遠大于對照 說明它們在辣椒抵御病原 菌侵染中發(fā)揮著重要作用 接種后根系中 SOD POD CAT 活性變化幅度大于葉片的 可能是因為 疫病是土傳病害 根系先受到病原菌侵害 迅速發(fā) 生反應(yīng)組織病菌擴散 抗病品系葉片的 SOD POD CAT 活性和根系的 SOD 活性 可溶性蛋白含量高 于感病品系 感病品系葉片和根系的 MDA 含量高 于抗病品系 與前人研究結(jié)果基本一致 參考文獻 1 鄒春蕾 劉長遠 王麗萍 等 不同辣椒品系抗疫病特性與 葉片防御酶及根際土壤酶活性的相關(guān)性 J 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 學(xué)報 2015 37 2 153 159 2 蓬桂華 牟玉梅 張愛民 等 貴州地方辣椒資源抗疫病特 性與理化指標(biāo)的相關(guān)性 J 中國蔬菜 2016 8 55 59 3 李寶燕 王英姿 姜法祥 等 葡萄抵御霜霉病菌侵染的生 理生化防衛(wèi)反應(yīng)研究 J 山東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018 50 1 122 126 4 趙衛(wèi)星 康利允 高寧寧 等 西瓜葉片防御酶活性變化與 病毒病抗性的關(guān)系 J 河南農(nóng)業(yè)科學(xué) 2021 50 5 92 98 5 韓慶典 胡曉君 黃坤艷 等 小麥白粉病菌對小麥幼苗 MDA 含量及防御酶活性的影響 J 分子植物育種 2016 14 10 2 803 2 811 6 Ashraf M Foolad M R Roles of glycine betaine and proline in improving plant abiotic stress resistance J Environmental and Experimental Botany 2007 59 2 206 216 7 王學(xué)奎 黃見良 植物生理生化實驗原理與技術(shù) M 3 版 北京 高等教育出版社 2014 274 8 陳亮 陳年來 西瓜葉片防御酶活性與枯萎病抗性的關(guān)系 J 河南農(nóng)業(yè)科學(xué) 2019 48 1 77 83 9 鄭文宇 丁筑紅 劉海 等 花殼 病菌對辣椒防御系統(tǒng)的 影響 J 植物生理學(xué)報 2013 49 4 357 361 10 李方方 鄭伶杰 楊利粉 等 不同抗性蘋果砧木葉片接種 輪紋病菌后防御酶活性的變化 J 北方園藝 2016 8 104 108 11 張文州 鄭雪芳 劉波 等 植物疫苗無致病力青枯雷爾 氏菌脅迫對番茄防御酶系統(tǒng)的影響 J 中國農(nóng)學(xué)通報 2011 27 27 277 281 12 周星洋 張功營 董麗紅 等 青枯菌侵染不同抗病煙草品 種的防御性酶活性及代謝組分差異分析 J 華南農(nóng)業(yè)大 學(xué)學(xué)報 2016 37 3 73 81 13 李亞 韓穎 楊斌 等 黃單胞桿菌侵染后不同品種核桃抗 病性相關(guān)生理指標(biāo)的測定 J 福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報 自然科 學(xué)版 2020 49 4 453 458 14 尹夢瑩 杜光輝 龔亞菊 等 喀西茄在黃萎病病菌脅迫 下的生理生化防衛(wèi)反應(yīng) J 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報 2020 33 4 781 787 15 閆亞杰 耿廣琴 李濤 月季感染白粉病后葉片抗氧化酶 活性與 MDA 含量的變化 J 甘肅科學(xué)學(xué)報 2010 22 3 68 71 16 劉學(xué)輝 陳小均 李淳 等 感染番茄斑萎病毒辣椒防御酶 活性的變化 J 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020 48 8 54 58 17 田麗波 商桑 楊衍 等 苦瓜對白粉病的抗性與相關(guān)生 理生化指標(biāo)的關(guān)系 J 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報 2015 24 9 166 173 2024 8 21