灰霉病對番茄葉片蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性和可溶性糖含量的影響 彭家麗 趙虎 李智佳 彭夢醒 劉永華 海南大學(xué)園藝學(xué)院 海南?？?70228 摘要 研究灰霉病菌接種后番茄葉片中蔗糖轉(zhuǎn)化酶介導(dǎo)的糖分代謝的變化規(guī)律及其與發(fā)病程度之間的相關(guān)性 初步闡明蔗糖轉(zhuǎn)化酶在 調(diào)控番茄 灰霉病菌互作中的重要作用 通過系統(tǒng)測定灰霉病菌接種后不同時(shí)期 0 12 24和48 h 番茄葉片中蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性 淀粉 和可溶性糖含量 細(xì)胞死亡程度和H2O2積累的動態(tài)變化 結(jié)果發(fā)現(xiàn) 灰霉病菌接種導(dǎo)致番茄葉片細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化酶 CWIN 細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)化酶 CIN 和液泡轉(zhuǎn)化酶 VIN 活性顯著上升 其中CWIN活性最先上升且上升幅度最大 其次為CIN 最后為VIN 同時(shí) CWIN和CIN活性 在接種早期 12和24 h 上升幅度較小 而在接種后期 48 h 上升幅度較大 霉病菌接種導(dǎo)致番茄葉片中淀粉含量和己糖 蔗糖顯著降 低 但對蔗糖 葡萄和果糖含量沒有顯著影響 灰霉病菌接種導(dǎo)致番茄葉片在接種早期 24 h 發(fā)生顯著的細(xì)胞死亡和H2O2積累現(xiàn)象 總之 灰霉病菌接種導(dǎo)致3種轉(zhuǎn)化酶活性顯著上升 但由于其活性在接種早期上升幅度較小 其分解蔗糖產(chǎn)生的己糖 葡萄糖和果糖 不 能滿足植物防御反應(yīng)的需要而出現(xiàn)己糖 蔗糖下降 這導(dǎo)致植物不能通過糖信號途徑及時(shí)啟動防御反應(yīng)來有效清除H2O2并防止細(xì)胞死 亡的發(fā)生 最終導(dǎo)致灰霉病的發(fā)生 關(guān)鍵詞 灰霉病 細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化酶 細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)化酶 液泡轉(zhuǎn)化酶 己糖 蔗糖 中圖分類號 S641 2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517 6611 2020 11 0156 05 doi 10 3969 j issn 0517 6611 2020 11 044 開放科學(xué) 資源服務(wù) 標(biāo)識碼 OSID Effects of Grey Mould on Invertase Activities and Soluble Sugar Content in Tomato Leaves PENG Jia li ZHAO Hu LI Zhi jia et al College of Horticulture Hainan University Haikou Hainan 570228 Abstract To elucidate important roles of invertase in regulating tomato B cinerea interaction the changes of invertase mediated sugar metab olism in tomato leaves after Botrytis cinerea inoculation and their correlation with the progress of grey mould incidence were studied The dy namics of invertase activities starch and soluble sugar content cell death degree and H2O2 accumulation in tomato leaves at different time points 0 12 24 and 48 h after B cinerea inoculation were systematically investigated It was found that cell wall invertase CWIN cyto plasmic invertase CIN and vacuolar invertase VIN of tomato leaves were significantly increased after B cinerea inoculation among three kinds of INVs CWIN activity was induced earliest and most dramatically followed by CIN and VIN Furthermore induction of CWIN and CIN activity was moderate at the early stage of inoculation 12 and 24 h but was dramatic at the late stage of inoculation 48 h Starch content and hexose sucrose in tomato leaves was significantly decreased after B cinerea inoculation but the content of sucrose glucose and fructose was not significantly affected In addition B cinerea inoculation resulted in significant cell death and H2O2 accumulation in tomato leaves at the early stage of inoculation 24 h Collectively B cinerea inoculation significantly induced the activities of three kinds of INVs However because the induction of INV activities was moderate at the early stage of inoculation hexose derived from INV mediated sucrose degradation could not meet the need of plant defense response for hexose which led to reduced hexose sucrose Thus tomato plants fail to ac tivate its defense response to effectively scavenge H2O2 and therefore prevent the incidence of H2O2 induced cell death Key words Botrytis cinerea Cell wall invertase Cytoplasmic invertase Vacuolar invertase Hexose sucrose 基金項(xiàng)目 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目 31760579 作者簡介 彭家麗 1994 女 廣西昭平人 碩士研究生 研究方向 蔗糖代謝和番茄抗病性 通信作者 副教授 博士 從事 蔗糖代謝與蔬菜作物產(chǎn)量 品質(zhì)和抗逆性研究 收稿日期 2020 02 16 番茄 Solanum lycopersicm 是我國乃至世界上重要的蔬 菜作物之一 據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì) 2017年世界番茄總產(chǎn) 量高達(dá)1 82億t 番茄灰霉病 Botrytis cinerea 在世界各番 茄產(chǎn)區(qū)均有發(fā)生 是一種發(fā)生普遍且危害較重的真菌病 害 1 3 發(fā)病時(shí) 一般造成番茄產(chǎn)量損失20 40 嚴(yán)重時(shí) 高達(dá)60 以上 4 6 然而長期大量使用化學(xué)試劑不可避免地 導(dǎo)致灰霉病原菌逐漸產(chǎn)生抗藥性 導(dǎo)致一些常規(guī)藥劑失去作 用 而且還會嚴(yán)重影響人體健康和生態(tài)環(huán)境 7 9 通過研究 番茄與灰霉病菌互作的生理生化機(jī)制 有助于選育抗灰霉病 品種 從而克服上述化學(xué)防治的缺點(diǎn) 蔗糖是高等植物葉片光合產(chǎn)物向庫器官運(yùn)輸?shù)闹饕?態(tài) 蔗糖分解代謝在植物對病原菌的防衛(wèi)反應(yīng)中發(fā)揮著重要 作用 一方面 可以為植物防衛(wèi)反應(yīng)提供碳骨架和能量 如 細(xì)胞壁加厚 植物抗毒素的合成以及抗病相關(guān)蛋白的積累等 防衛(wèi)反應(yīng)都需要大量的糖分供應(yīng) 10 另一方面 蔗糖分解 產(chǎn)生的葡萄糖和果糖也可為病菌的生長發(fā)育提供能量和碳 骨架 11 植物體內(nèi)參與蔗糖分解的有蔗糖合成酶 sucrose synthase Sus 和蔗糖轉(zhuǎn)化酶 invertase INV Sus調(diào)控的蔗糖 分解為可逆反應(yīng) 既可以催化蔗糖合成又可以催化蔗糖分 解 但通常認(rèn)為Sus在植物體內(nèi)主要起分解蔗糖作用 12 13 INV則不可逆地將蔗糖 sucrose Suc 水解為葡萄糖 glu cose Glc 和果糖 fructose Fru INV根據(jù)其亞細(xì)胞定位不 同 可以進(jìn)一步細(xì)分為細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化酶 cell wall invertase CWIN 液泡轉(zhuǎn)化酶 vacuolar invertase VIN 和細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)化 酶 cytoplasmic invertase CIN 14 目前對蔗糖分解代謝在植物抗病性方面的研究主要集 中在CWIN 研究表明 CWIN在植物抗病性中發(fā)揮著積極 作用 如超表達(dá)CWIN基因的水稻對細(xì)菌性病菌 Xanthomonas oryzae pv Oryzae和真菌性病菌Magnaporthe oryzae抗性均明顯增強(qiáng) 15 與此相應(yīng) 抑制CWIN表達(dá)則 會降低植物的抗病性 如通過RNA干擾技術(shù)抑制煙草中 CWIN的表達(dá)導(dǎo)致植株對卵菌病原菌Phytophthora nicoti anae的抗性降低 16 但也有研究表明 CWIN在植物抗病 性中發(fā)揮著負(fù)面作用 如番茄CWIN基因LIN8的沉默不 僅沒有降低番茄葉片的抗病性 反而增加對細(xì)菌性病菌 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) J Anhui Agric Sci 2020 48 11 156 160 163 Xanthomonas campestris pv vesicatoria Xcv 的抗性 17 同 樣 通過超表達(dá)CWIN抑制因子的方法降低CWIN的活性 導(dǎo)致擬南芥對真菌病菌Plasmodiophora brassicae的抗性增 加 18 因此 CWIN在植物抗病中的作用可能受植物和病 菌種類的影響 此外 其他蔗糖分解酶也在植物抗病中發(fā)揮重要作用 如酵母轉(zhuǎn)化酶基因在煙草液泡中的超表達(dá)可以增強(qiáng)煙草對 馬鈴薯Y病毒的抗性 19 擬南芥的CIN突變體 Atcinv1 對 根結(jié)線蟲和孢囊線蟲的抗性下降 20 然而對小麥的研究表 明 CIN基因Ta A N Inv1的下調(diào)反而增強(qiáng)植株對條銹病病 菌Puccinia striiformis的抗性 21 因此 和CWIN類似 CIN 在植物抗病中的作用可能同樣受植物和病菌種類的影響 總之 蔗糖轉(zhuǎn)化酶在植物抗病中發(fā)揮著重要作用 但其具體 作用可能是正面的 也可能是負(fù)面的 可能受到不同植物或 病原菌種類的影響 目前有關(guān)Sus在植物抗病中的作用研 究則較少 目前有關(guān)灰霉病對番茄葉片蔗糖分解代謝影響的研究 較少 因此 筆者研究接種灰霉病后不同時(shí)期番茄葉片中蔗 糖轉(zhuǎn)化酶活性 CWIN CIN和VIN 可溶性糖含量 Suc Glc 和Fru 的動態(tài)變化 同時(shí)對淀粉和過氧化氫 H2O2 進(jìn)行原 位染色 以期鑒定出對灰霉病菌侵染響應(yīng)最為敏感的轉(zhuǎn)化酶 種類 初步闡明蔗糖代謝在番茄抵抗灰霉病菌侵染的生理生 化機(jī)制 為下一步通過轉(zhuǎn)基因及分子育種等現(xiàn)代生物技術(shù)手 段提高番茄對灰霉病的抗性提供參考 1 材料與方法 1 1 材料 試驗(yàn)所用番茄品種為新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究 所育成的 新番2號 番茄栽培在海南大學(xué)實(shí)驗(yàn)基地塑料 大棚內(nèi)進(jìn)行 將番茄種子消毒后播種到預(yù)先裝滿蛭石32孔 的穴盤內(nèi) 播種約30 d后 番茄幼苗達(dá)到4葉1心 此時(shí)將 幼苗定植到花盆內(nèi) 上 下部直徑為25 4和17 8 cm 高 19 7 cm 基質(zhì)為田園土 羊糞 1 1 再加一定量復(fù)合肥 N P K 15 15 15 每盆定植1株苗 共種植20株 番茄 定植28 d后 取大小 形狀和植株部位相同的番茄葉片進(jìn)行 灰霉病菌離體接種試驗(yàn) 1 2 方法 1 2 1 灰霉病菌的培養(yǎng)和接種 番茄灰霉病菌 B cinerea 由海南大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院劉銅教授惠贈 將灰霉病菌接種 到V8培養(yǎng)基上培養(yǎng) 在黑暗 23 恒溫條件下培養(yǎng)約14 d 后產(chǎn)生大量分生孢子 孢子懸浮液配制和離體接種均參照 Lian等 22 的方法并作適當(dāng)調(diào)整 用SMB液體培養(yǎng)基 1 蛋 白胨 4 麥芽糖 pH 5 6 配制孢子懸浮液 調(diào)整孢子最終濃 度至5 105 mL 在直徑9 cm的培養(yǎng)皿中倒入25 mL濃度 0 8 的瓊脂 待瓊脂凝固后將清洗干凈的番茄葉片的葉柄 嵌入瓊脂中并保持葉片平整 在每片葉片的主脈兩側(cè)各接 種3滴孢子懸浮液 每滴5 L 密封后在黑暗條件下培養(yǎng) 23 恒溫 對照則接種不含孢子的SMB液體培養(yǎng)基 在接種0 12 24和48 h后分別進(jìn)行取樣 用直徑1 cm的打 孔器以菌液滴為中心打孔取樣并稱重 液氮速凍后在 80 下存放 用于酶活性和糖含量測定 每個(gè)處理含5個(gè)生物學(xué) 重復(fù) 1 2 2 蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性和可溶性糖含量的測定 INV活性 的測定參照Tomlinson等 23 的方法 蔗糖 葡萄糖 果糖含量 的測定參照King等 24 的酶學(xué)方法 1 2 3 細(xì)胞死亡染色 番茄葉片在接種12 24和48 h后細(xì) 胞死亡染色 具體方法參照Bai等 25 的方法 將番茄葉片在 1 1的乙醇和染色液 將10 mL乳酸 10 mL甘油 10 g苯酚和 10 mg臺盼藍(lán)溶于10 mL蒸餾水中 配制的混合液中煮沸 5 min進(jìn)行染色 然后在2 5 g mL的水合氯醛溶液中進(jìn)行脫 色處理 最后對葉片進(jìn)行拍照 1 2 4 淀粉和H2O2原位染色 葉片淀粉染色參考Sosso 等 26 的方法 將番茄葉片在95 乙醇中煮沸30 min將葉綠 素完全去除 然后將葉片在I KI溶液 將1 g碘和1 g碘化 鉀溶于100 mL水中 中染色15 min 然后用清水沖洗2次 最后進(jìn)行拍照記錄 葉片H2O2染色參考Thordal Christensen等 27 的方法 將番茄葉片放入1 mg mL的DAB 3 3 diaminobenzidine 溶液中 在 80 kPa下抽真空7 min 共重復(fù)3次 中間輕輕振 蕩去除葉片表面的氣泡 然后避光室溫下放置30 min 最 后在95 乙醇中煮沸10 min去除葉綠素后進(jìn)行拍照 存在 H2O2的部位在染色后呈棕紅色 1 3 數(shù)據(jù)處理 利用Excel 2010軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖 和t test分析 2 結(jié)果與分析 2 1 灰霉病菌接種不同時(shí)期病斑和細(xì)胞死亡情況 對接種 后12 24 48 h的番茄葉片進(jìn)行觀察 發(fā)現(xiàn)在接種后12和 24 h未出現(xiàn)肉眼可見的病斑 只是在48 h觀察到明顯病斑 圖1 在此基礎(chǔ)上 進(jìn)一步對上述4個(gè)時(shí)期的葉片進(jìn)行臺 盼藍(lán)染色 以觀察葉片細(xì)胞死亡情況 發(fā)現(xiàn)在12 h 接種部位 并未出現(xiàn)細(xì)胞死亡現(xiàn)象 但在24 h已經(jīng)開始出現(xiàn)細(xì)胞死亡現(xiàn) 象 圖1中箭頭所示 到48 h時(shí)細(xì)胞死亡出現(xiàn)的面積更大 圖1 這表明 雖然在接種后24 h葉片并未出現(xiàn)明顯的病 斑 但在接種部位已經(jīng)開始發(fā)生細(xì)胞死亡現(xiàn)象 表明此時(shí)病 菌已經(jīng)成功侵染進(jìn)入葉片細(xì)胞 在接下來的試驗(yàn)中 重點(diǎn)研 究灰霉病菌侵染前2個(gè)時(shí)期 0和12 h 和侵染后2個(gè)時(shí)期 24和48 h 番茄葉片中蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性 CWIN CIN和 VIN 和可溶性糖 蔗糖 葡萄糖和果糖 含量的動態(tài)變化 2 2 灰霉病菌侵染對番茄葉片轉(zhuǎn)化酶活性的影響 對不同 接種時(shí)期轉(zhuǎn)化酶活性的測定表明 無論接種與否 葉片中的3 種轉(zhuǎn)化酶CWIN CIN和VIN活性均呈快速上升趨勢 圖2 但與對照相比 病菌接種情況下3種轉(zhuǎn)化酶活性的上升幅度 更大 表明病菌侵染誘導(dǎo)了3種轉(zhuǎn)化酶的活性 進(jìn)一步分析 表明 CWIN活性在接種后12 h已經(jīng)顯著高于對照 在12 24 和48 h分別較對照增加48 31 和268 圖2A 而CIN 在接種后24 h顯著高于對照 圖2B 在24和48 h分別較對 照增加61 和101 和CIN類似 VIN也是在接種后 24 h顯著高于對照 但僅比對照高31 且其活性在接種后 75148卷11期 彭家麗等 灰霉病對番茄葉片蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性和可溶性糖含量的影響 注 E中標(biāo)尺代表1 cm 其他標(biāo)尺均代表1 25 cm E和F中箭頭表 示在接種部位出現(xiàn)藍(lán)色細(xì)胞死亡信號 Note Scale bar in E represents 1 cm other bars all represent 1 25 cm Arrows in E and F indicate blue signal of cell death appears at inoculation sites 圖1 灰霉病菌接種后番茄葉片病斑和細(xì)胞死亡發(fā)展的動態(tài)變化 Fig 1 Dynamics of disease symptom and cell death development after inoculated with B cinerea in tomato leaves 48 h和對照無顯著差異 圖2C 上述證據(jù)表明 灰霉接種 對3種轉(zhuǎn)化酶活性均產(chǎn)生誘導(dǎo)效應(yīng) 其中CWIN活性最先受 到誘導(dǎo) CIN和VIN活性隨后受到誘導(dǎo) 且VIN活性受到誘 導(dǎo)的時(shí)間較短 在3種轉(zhuǎn)化酶中 CWIN和CIN活性受病菌誘 導(dǎo)上升的幅度大于VIN 2 3 灰霉病菌侵染對番茄葉片可溶性糖含量的影響 通常 情況下 病菌侵染會誘導(dǎo)可溶性糖分在侵染部位的積累 從 而為植物防御反應(yīng)提供養(yǎng)分和能量 14 因此 進(jìn)一步測定 番茄葉片接種部位中的可溶性糖含量 蔗糖 葡萄糖和果 糖 結(jié)果表明 3種可溶性糖含量在整個(gè)調(diào)查時(shí)期內(nèi) 接種 后0 48 h 均呈先上升后下降的變化趨勢 但3種可溶性糖 含量在接種葉片和對照葉片之間無顯著差異 表明灰霉病菌 接種對葉片中的可溶性糖含量無顯著影響 圖3A C 雖 然與對照相比 接種后葉片中的可溶性糖含量沒有變化 但 己糖 蔗糖在接種后呈降低趨勢 在接種后48 h顯著低于對 照 圖3D 由于高的己糖 蔗糖可誘導(dǎo)植物的抗病反 應(yīng) 14 因此己糖 蔗糖的降低可能會導(dǎo)致植物的抗病能力 下降 注 表示病菌接種處理與對照之間存在極顯著差異 P 0 01 Note indicates significant differences between inoculated and non inoculated tomato leaves P 0 01 圖2 灰霉病菌接種對番茄葉片轉(zhuǎn)化酶活性的影響 Fig 2 Effects of B cinerea inoculation on invertase activities in tomato leaves 2 4 灰霉病菌侵染對番茄葉片淀粉和H2O2積累的影 響 對葉片中的淀粉進(jìn)行原位染色 結(jié)果發(fā)現(xiàn)在接種后0 h 時(shí) 藍(lán)黑色的淀粉信號均勻分布在整個(gè)葉片 圖4A 在接種 病菌24 h后葉片雖然沒有病斑出現(xiàn) 但在接種部位已經(jīng)出現(xiàn) 藍(lán)黑色信號消失的現(xiàn)象 表明接種部位的淀粉已經(jīng)消耗殆 盡 接種病菌48 h后 整個(gè)葉片的淀粉幾乎被完全消耗 特別 是在接種部位及其附近幾乎沒有淀粉信號的存在 只是離接 種部位較遠(yuǎn)的部位還有少量淀粉存在 對照葉片在培養(yǎng) 48 h后藍(lán)黑色的淀粉信號只是出現(xiàn)微弱的下降 而且淀粉信 號均勻分布于整個(gè)葉片 數(shù)據(jù)未列出 上述結(jié)果表明 灰霉 病菌接種會導(dǎo)致接種部位及其附近的淀粉含量大幅下降 此外 對葉片H2O2的原位染色表明 在接種后0 h時(shí) 在葉片中未檢測到任何棕紅色的H2O2信號 圖4B 在接 種病菌24 h后葉片雖然沒有病斑出現(xiàn) 但在接種部位已經(jīng)檢 測到H2O2信號 在接種病菌48 h后 伴隨著病斑的出現(xiàn) H2O2信號顯著增強(qiáng) 但主要局限于接種部位 只是在緊鄰接 種部位的地方出現(xiàn)微弱的H2O2信號 對照葉片在培養(yǎng)48 h 后并未出現(xiàn)明顯的H2O2信號 數(shù)據(jù)未列出 上述結(jié)果表 明 灰霉病菌接種會導(dǎo)致接種部位H2O2含量大幅上升 3 結(jié)論與討論 蔗糖分解代謝不僅可以為植物的防御反應(yīng)提供能量和 碳骨架用于各種抗菌物質(zhì)的合成 也可以作為信號分子調(diào)控 植物抗病基因的表達(dá) 14 此外 病菌生長發(fā)育所需的糖分也 來自于植物蔗糖的分解 因?yàn)榻^大部分植物病原菌包括灰霉 病菌主要是利用葡萄糖和果糖作為其能量來源 28 29 因此 植物體內(nèi)的蔗糖分解酶在植物抗病中發(fā)揮著重要作用 目 前研究主要集中在轉(zhuǎn)化酶特別是CWIN在植物抗病中的 作用 30 目前仍不清楚蔗糖轉(zhuǎn)化酶在番茄抵御灰霉病侵染中的 具體作用 筆者系統(tǒng)研究了灰霉病菌侵染對番茄葉片中3 種轉(zhuǎn)化酶 CWIN CIN和CIN 活性的影響 結(jié)果發(fā)現(xiàn)灰霉病 菌侵染會顯著誘導(dǎo)番茄葉片中3種轉(zhuǎn)化酶活性的上升 這 851 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年 注 表示病菌接種處理與對照之間存在極顯著差異 P 0 05 Note indicates significant differences between inoculated and non inoculated tomato leaves P 0 05 圖3 灰霉病菌接種對番茄葉片可溶性糖含量和己糖 蔗糖的影響 Fig 3 Effects of B cinerea inoculation on the content of soluble sugars and hexose sucrose in tomato leaves 注 圖中所有標(biāo)尺均代表1 cm A中箭頭表示在接種部位藍(lán)黑色淀粉信號消失 B中箭頭表示在接種部位出現(xiàn)棕紅色的H2O2信號 Note Scale bars in A and B all represent 1 cm Arrows in A indicate blue dark signal of starch disappears at inoculation sites arrows in B indicate brown ish red signal of H2O2 appears at inoculation sites 圖4 灰霉病菌接種對番茄葉片中淀粉和H2O2分布的影響 Fig 4 Effects of B cinerea inoculation on the distribution of starch and H2O2 in tomato leaves 和其他研究中的發(fā)現(xiàn)類似 如辣椒接種Xanthomonas campestris pv vesicatoria Xcv 后 其葉片中的CWIN和VIN 活性持續(xù)增加 同樣煙草葉片接種Xcv后 CWIN活性也顯著 增加 31 通過進(jìn)一步分析表明 首先 3種轉(zhuǎn)化酶活性受到 病菌侵染誘導(dǎo)的時(shí)期不同 其中CWIN轉(zhuǎn)化酶活性受到誘 導(dǎo)的時(shí)間最早 接種后12 h 而CIN和VIN活性受到誘導(dǎo)的 時(shí)間較晚 接種后24 h 值得注意的是 CWIN活性的上升 發(fā)生在葉片細(xì)胞死亡出現(xiàn)之前 接種后12 h 而CIN和VIN 活性的上升則出現(xiàn)在葉片細(xì)胞死亡之后 接種后24 h 此 外 雖然CIN和VIN的活性都是在接種后24 h受到誘導(dǎo) 但 CIN的誘導(dǎo)可持續(xù)到接種后48 h 而VIN活性在接種后48 h 時(shí)和對照已無顯著差異 其次 3種轉(zhuǎn)化酶在病菌侵染后上 升的幅度不同 其中CWIN活性最高比對照增加268 CIN 最高比對照增加101 而VIN最高僅比對照增加31 因 95148卷11期 彭家麗等 灰霉病對番茄葉片蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性和可溶性糖含量的影響 此 從活性誘導(dǎo)時(shí)期和活性上升幅度來看 CWIN對灰霉病菌 侵染響應(yīng)最為靈敏 其次為CIN 最后為VIN 這表明和CIN 與VIN相比 CWIN可能在番茄 灰霉病菌互作中發(fā)揮著更 為重要的作用 轉(zhuǎn)基因證據(jù)表明蔗糖轉(zhuǎn)化酶特別是CWIN在植物抗病 中發(fā)揮著重要作用 但受不同植物或病菌種類的影響 其具 體作用可能是正面的 也可能是負(fù)面的 該研究結(jié)果表明 雖然接種后轉(zhuǎn)化酶活性的大幅上升 但植物仍出現(xiàn)嚴(yán)重的病 癥 表明病菌侵染所誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)化酶活性上升似乎更有利于灰 霉病菌的發(fā)育 而不利于植物的抗病性 有觀點(diǎn)認(rèn)為 CWIN 活性的小幅上升可為病菌生長發(fā)育提供更多的己糖 從而降 低植物的抗病性 而CWIN活性的大幅上升才能產(chǎn)生足夠的 己糖信號來激活植物的抗病反應(yīng) 14 32 如接種病菌Pst DC3000后 抗病擬南芥植株葉片中的CWIN活性上升幅度 遠(yuǎn)高于不抗病擬南芥植株 33 細(xì)菌性病害Xanthomonas campestris pv vesicatoria Xcv 甚至可以向辣椒細(xì)胞中分泌一 種致病蛋白因子來抑制辣椒CWIN活性的上升 從而降低辣 椒的抗病能力 31 在該研究中 CWIN活性在接種后12和 24 h分別上升48 和31 只有在接種后48 h才大幅上升 268 同樣CIN活性在接種后24 h上升61 而在48 h大 幅上升101 這表明CWIN和CIN在病菌侵染早期活性上 升幅度較小 這可能會促進(jìn)灰霉病菌的生長發(fā)育 導(dǎo)致植物 發(fā)病 對葉片中己糖 蔗糖的測定也驗(yàn)證了此推論 病菌侵 染后番茄葉片中的己糖 蔗糖比值呈下降趨勢 表明CWIN 和CIN活性的小幅上升并不能提高己糖 蔗糖 因此不能激 活植物的抗病反應(yīng) 伴隨著轉(zhuǎn)化酶活性的上升 灰霉病菌侵染并沒有改變?nèi)~ 片中蔗糖 葡萄糖和果糖的含量 類似的現(xiàn)象也存在于其他 植物病菌互作系統(tǒng)中 如水稻和擬南芥分別受到水稻白葉 枯菌 Xanthomonas oryzae pv oryzae 和Pst DC3000的侵染 后 其葉片中的可溶性糖含量都未發(fā)生顯著變化 34 35 雖然 糖分含量未發(fā)生變化 但糖分消耗速率可能已經(jīng)發(fā)生了較大 變化 因?yàn)樵诮臃N24和48 h后 接種部位及其附近的淀粉 含量大幅下降 表明灰霉病菌侵染導(dǎo)致葉片對糖分的消耗速 率顯著增加 一般認(rèn)為 植物葉片中儲存的淀粉在被植物利 用之前需要首先轉(zhuǎn)化為蔗糖運(yùn)輸?shù)叫枰欠值牟课?然后蔗 糖被進(jìn)一步分解為葡萄糖和果糖用于植物的生長發(fā)育 14 但該研究揭示伴隨著病菌侵染和淀粉含量的下降 番茄葉片 中的蔗糖或己糖 葡萄糖和果糖 含量并未顯著上升 可能 的合理解釋就是接種后轉(zhuǎn)化酶活性的大幅上升可迅速將蔗 糖分解為葡萄糖和果糖 而葡萄糖和果糖又被植物或病菌快 速的消耗利用 因此 雖然病菌侵染導(dǎo)致淀粉含量下降 但 并沒有出現(xiàn)可溶性糖含量顯著升高的現(xiàn)象 作為防御反應(yīng)之一 植物受到病原菌侵染時(shí)會增強(qiáng)其清 除活性氧的能力 從而避免活性氧過量積累所導(dǎo)致的植物細(xì) 胞死亡 36 灰霉病原菌是一種腐生型病原菌 葉片細(xì)胞的 死亡可為其提供包括糖分在內(nèi)的其他許多養(yǎng)分 從而增加其 致病性 37 該研究對番茄葉片細(xì)胞死亡和H2O2的原位染 色表明 接種灰霉病菌24 h后 雖然還不能肉眼觀察到番茄 葉片上病斑的出現(xiàn) 但此時(shí)已經(jīng)發(fā)生明顯的細(xì)胞死亡和 H2O2積累現(xiàn)象 這表明番茄葉片不能及時(shí)有效清除活性氧 和避免細(xì)胞死亡的出現(xiàn) 最終導(dǎo)致灰霉病的發(fā)生 參考文獻(xiàn) 1 邱珂 甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌Lw 6防治灰霉病研究 D 楊凌 西北農(nóng) 林科技大學(xué) 2018 2 張敏 段海 馬超 等 木霉菌防治番茄灰霉病田間藥效試驗(yàn) J 植物 醫(yī)生 2007 20 6 30 31 3 張慶萍 王燕春 王秀琴 等 番茄灰霉病發(fā)生特點(diǎn)及室內(nèi)毒力測定 J 北方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2018 46 2 69 72 4 黃海 張鑫 鄒杭 等 番茄灰霉病菌室內(nèi)毒力測定及藥效試驗(yàn) J 西 北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào) 自然科學(xué)版 2015 43 2 184 190 5 武東霞 灰葡萄孢菌 Botrytis cinerea 對苯噻菌酯和咯菌腈的抗藥性風(fēng) 險(xiǎn)研究 D 南京 南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015 6 劉圣明 周明國 段亞冰 等 設(shè)施蔬菜灰霉病抗藥性分子檢測及精準(zhǔn) 防控關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用 R 河南科技大學(xué) 2017 7 呂婷 番茄灰霉病拮抗菌篩選及復(fù)合生物海藻液肥研制 D 杭州 浙 江大學(xué) 2018 8 寧玉波 靈芝多糖的提取及對番茄抗灰霉病誘導(dǎo)效應(yīng)的研究 D 泰 安 山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016 9 陳治芳 王文橋 韓秀英 等 新殺菌劑對番茄灰霉病菌的室內(nèi)毒力及 田間防效 J 植物保護(hù) 2011 37 5 193 195 205 10 BERGER S SINHA A K ROITSCH T Plant physiology meets phytopa thology Plant primary metabolism and plant pathogen interactions J Journal of experimental botany 2007 58 15 16 4019 4026 11 RICO A PRESTON G M Pseudomonas syringae pv tomato DC3000 uses constitutive and apoplast induced nutrient assimilation pathways to catab olize nutrients that are abundant in the tomato apoplast J Molecular plant microbe interactions 2008 21 2 269 282 12 盧合全 沈法富 劉凌霄 等 植物蔗糖合成酶功能與分子生物學(xué)研究 進(jìn)展 J 中國農(nóng)學(xué)通報(bào) 2005 21 7 34 37 57 13 張明方 李志凌 高等植物中與蔗糖代謝相關(guān)的酶 J 植物生理學(xué)通 訊 2002 38 3 289 295 14 RUAN Y L Sucrose metabolism Gateway to diverse carbon use and sugar signaling J 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以蛋白質(zhì)含量高的品種更為有利于硒的吸收和轉(zhuǎn)化 表2 不同小麥品種對硒富集能力的影響 Table 2 Influence of different wheat varieties on selenium enrichment ability 小麥品種 Wheat varieties 蛋白質(zhì) Protein g kg 較鄭麥004 Compared with Zhengmai 004 總硒 Total selenium mg kg 較鄭麥004 Compared with Zhengmai 004 有機(jī)硒 Organic selenium mg kg 較鄭麥004 Compared with Zhengmai 004 有機(jī)硒 總硒 Organic selenium total selenium 鄭麥004 Zhengmai 004 119 0 60 50 60 469 99 95 鄭麥366 Zhengmai 366 137 0 15 13 93 70 54 88 93 632 54 84 99 93 總之 通過種子萌發(fā)過程進(jìn)行硒營養(yǎng)強(qiáng)化 可以滿足人 們對富硒產(chǎn)品的需求 最終有助于人體健康和功能農(nóng)業(yè)的發(fā) 展 如何通過種子發(fā)芽萌發(fā)工藝開發(fā)更多硒營養(yǎng)強(qiáng)化小麥 制品等有待更為深入的研究 參考文獻(xiàn) 1 CHEN J S An original discovery Selenium deficiency and keshan sisease an endemic heart disease J Asia Pacific journal of clinical nutrition 2012 21 3 320 326 2 RAYMAN M P The importance of selenium to human