馬 艷 ，鄧彩萍 ，劉 靜 ，劉隨存 ，劉賢謙

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，山西太谷 030801；2.山西省林業(yè)科學(xué)研究院，山西太原 030012）

近年，在山西中南部棗區(qū)發(fā)現(xiàn)一種棗果新病害——棗黑頂病，其使棗果失去食用和商品價(jià)值，造成紅棗豐產(chǎn)不豐收，且每年造成直接經(jīng)濟(jì)損失幾億元，嚴(yán)重阻礙了棗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1]。劉賢謙等[2-3]研究發(fā)現(xiàn)，該病是一種由氟污染引起的非侵染性病害，大氣氟污染是引起棗黑頂病的主要原因。

抗氧化酶系統(tǒng)是活性氧（reactive oxygen species，ROS）的重要清除劑[4-5]。過(guò)氧化氫酶（catalase，CAT）、過(guò)氧化物酶（peroxidase，POD）和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）是植物體內(nèi)重要的抗氧化酶[6-7]，它們能有效地抑制ROS對(duì)植物細(xì)胞膜、DNA和蛋白質(zhì)的侵害[8-10]，維持體內(nèi)氧化代謝的平衡，從而保證植物的健康生長(zhǎng)[11]。

本試驗(yàn)以壺瓶棗為材料，研究棗黑頂病不同發(fā)病程度與棗抗氧化酶系統(tǒng)生理指標(biāo)變化的關(guān)系，旨在為棗樹(shù)的健康生長(zhǎng)提供一定理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

在太谷縣的四卦、里美莊及清徐的杜村，選擇有代表性的棗園，采集新鮮的5個(gè)不同病級(jí)的壺瓶棗果，每個(gè)級(jí)別各取10個(gè)棗果作為測(cè)試樣品。棗果病斑分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[12]列于表1。

四卦棗園附近1 000 m內(nèi)有5座磚廠，里美莊棗園附近1 000 m內(nèi)有3座磚廠，杜村棗園附近1 000 m內(nèi)無(wú)磚廠及排氟廠礦。經(jīng)測(cè)定，3個(gè)棗園的氟濃度分別為13.39，3.85，2.52 μg/（dm2·d）。

表1 棗黑頂病發(fā)病程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.2 試驗(yàn)方法

POD活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法[13-14]，以每分鐘吸光值變化0.01為1個(gè)過(guò)氧化物酶單位；SOD活性測(cè)定采用核黃素法[14]；CAT活性測(cè)定采用紫外吸收法[15]；MDA活性測(cè)定用硫代巴比妥酸法[15]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析，計(jì)算各采集地生理指標(biāo)的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 棗黑頂病發(fā)病級(jí)數(shù)與POD的關(guān)系

從圖1可以看出，隨著發(fā)病程度的加深，棗果中POD活性呈先增后減的趨勢(shì)。其中，杜村在0，1，2病級(jí)下，酶活性雖然逐漸增強(qiáng)，但差異不顯著（P＞0.05），而四卦棗果隨著病級(jí)的加重，酶活性增加，差異顯著（P＜0.05）。當(dāng)發(fā)病程度達(dá)到3級(jí)時(shí)，不同采集地棗果酶活性均為最大值，說(shuō)明病級(jí)的加深，使棗果產(chǎn)生了較多的有毒物質(zhì)，需要POD來(lái)分解，故POD活性迅速增強(qiáng)并達(dá)到最大值；當(dāng)發(fā)病程度達(dá)到最高級(jí)時(shí)，3個(gè)采集地棗果的POD活性反而降低，與病級(jí)3相比，差異極顯著（P＜0.01），這可能是棗果被脅迫到一定程度，POD活性遭到破壞的原因。另外，由于四卦離氟污染源最近，黑頂病嚴(yán)重，所以，在發(fā)病盛期，POD活性均比其他2個(gè)采集地高。

2.2 棗黑頂病發(fā)病級(jí)數(shù)與SOD的關(guān)系

在細(xì)胞抗氧化酶系統(tǒng)中，SOD的作用是清除超氧自由基，從而對(duì)高等植物體內(nèi)活性氧傷害、器官衰老起到防御作用。從圖2可以看出，在整個(gè)發(fā)病過(guò)程中，棗果SOD活性呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)。病級(jí)為0時(shí)，由于棗果未發(fā)病，3個(gè)采集地棗果酶活性處于較低的同一水平。隨著發(fā)病程度的加深（1～3級(jí)），酶活性逐漸增強(qiáng)，說(shuō)明氟污染對(duì)棗果的傷害越重，內(nèi)部產(chǎn)生的有害物質(zhì)越多，就需要較多的保護(hù)酶來(lái)清除它。當(dāng)發(fā)病程度達(dá)到4級(jí)時(shí)，部分棗果組織已壞死，保護(hù)與防御系統(tǒng)也被破壞，所以，SOD活性降低。

2.3 棗黑頂病發(fā)病級(jí)數(shù)與CAT的關(guān)系

過(guò)氧化氫酶（CAT）是一種酶類清除劑，它可促使過(guò)氧化氫分解為分子氧和水，清除體內(nèi)的過(guò)氧化氫，從而使細(xì)胞免受其毒害，是果實(shí)防御體系的關(guān)鍵酶之一[16]。從圖3可以看出，CAT的變化趨勢(shì)與POD，SOD一致，也是先增后降。但四卦棗園比杜村、里美莊棗園污染重，在1，2，3病級(jí)情況下，其CAT的活性相應(yīng)也高，差異顯著（P＜0.05），3個(gè)棗園棗果的CAT活性順序?yàn)椋憾糯澹祭锩狼f＜四卦，說(shuō)明離污染源近的棗園，病情嚴(yán)重，CAT活性也相應(yīng)較高。

2.4 棗黑頂病發(fā)病級(jí)數(shù)與MDA的關(guān)系

植物器官衰老或在逆境下遭受傷害，往往會(huì)發(fā)生膜質(zhì)過(guò)氧化作用，丙二醛（MDA）是膜質(zhì)過(guò)氧化的最終分解產(chǎn)物，其主要作用是破壞植物細(xì)胞膜系統(tǒng)[17]。從圖4可以看出，隨著棗果發(fā)病程度的加重，棗果的細(xì)胞膜透性不斷增大。就0，1病級(jí)來(lái)看，3個(gè)樣地MDA活性差異不顯著，說(shuō)明棗果受到的氟影響還沒(méi)有明顯表現(xiàn)出來(lái)；當(dāng)病級(jí)達(dá)到2級(jí)時(shí)，酶活性開(kāi)始升高，四卦尤其明顯，并與其他2個(gè)樣地差異顯著（P＜0.05）；當(dāng)病級(jí)達(dá)到3，4級(jí)時(shí)，雖然MDA含量繼續(xù)升高，但同一樣地棗果在這2個(gè)病級(jí)情況下比較，差異均不顯著，說(shuō)明棗果細(xì)胞膜已受到最大傷害。另外，四卦樣地在后期的MDA含量明顯高于里美莊和杜村，這進(jìn)一步說(shuō)明了四卦受氟污染嚴(yán)重，棗果病情也重。

3 結(jié)論與討論

本研究表明，隨著棗果發(fā)病程度的加重，POD，SOD，CAT保護(hù)酶活性會(huì)隨之增強(qiáng)，即棗果受到病害脅迫時(shí)，細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的有害物質(zhì)大量積累，相應(yīng)的保護(hù)酶為了分解清除有害物質(zhì)而大幅度增加，從而降低受害程度。當(dāng)病級(jí)達(dá)到最大值時(shí)，保護(hù)酶活性反而降低，說(shuō)明棗果受到一定程度脅迫時(shí)，酶活性受到破壞，失去防御作用。對(duì)于同一樣地不同發(fā)病程度，酶活性變化差異均顯著（P＜0.05）；不同樣地同一發(fā)病程度，四卦與里美莊、杜村棗果酶活性相比，差異顯著（P＜0.05）；四卦棗果酶活性普遍要比里美莊、杜村高。說(shuō)明離污染源越近，棗果發(fā)病越嚴(yán)重，細(xì)胞內(nèi)自由基的產(chǎn)生量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于清除量，致使平衡遭到破壞，需要大量的酶對(duì)棗果細(xì)胞組織實(shí)施保護(hù)，維持正常生長(zhǎng)，這與張承林等[18]的研究結(jié)果相一致。

丙二醛（MDA）含量的多少可反映植物體細(xì)胞膜的傷害程度[19]，其含量與植物體細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)損害程度呈正相關(guān)。膜脂中含有的不飽和脂肪酸易被過(guò)氧化分解而造成整體膜的破壞，膜脂過(guò)氧化的最終產(chǎn)物丙二醛（MDA）會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷生物膜。因此，MDA的積累一定程度上反映了體內(nèi)自由基活動(dòng)的狀況。本研究表明，由于四卦受氟污染嚴(yán)重，棗果細(xì)胞膜受到的傷害程度大，MDA含量高于其他2個(gè)樣地，與楊淑慎等[20]研究結(jié)果一致。

［1］鄧彩萍，劉賢謙，劉隨存，等.山西棗黑頂病的危害癥狀及發(fā)病規(guī)律研究[J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，31（3）：226-228.

［2］劉賢謙，王瓊，李盼盼.棗果新病害棗黑頂病及其誘因研究初報(bào)[J].林業(yè)實(shí)用技術(shù)，2009（5）：33-34.

［3］劉賢謙，李盼盼，尹河龍，等.大氣氟含量與棗黑頂病的相關(guān)性[J].林業(yè)科學(xué)，2011，47（10）：189-193.

［4］Tang K.Changes of resveratrol and antioxidant enzymes during UV-induced plant defense response in peanut seedlings[J].Journal ofPlant Physiology，2010，167（2）：95-102.

［5］李霞.水分脅迫對(duì)黃檗幼苗保護(hù)酶活性及脂質(zhì)過(guò)氧化作用的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，16（2）：2353-2356.

［6］曹慧，蘭彥平.水分脅迫對(duì)短枝型蘋果葉片活性氧清除酶類活性的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2000，28（4）：48-51.

［7］魏建梅.甜櫻桃果實(shí)LOX、PPO和POD活性變化特性及采后處理效應(yīng)[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，14（1）：25-28，60.

［8］Hema Kumar Chandru.Kinetics of wound-induced activation of antioxidativeenzymesinOryzasatixa:differentialactivationat different growth stages[J].Plant Science，2003，164（6）：935-941.

［9］Wang Z S，Gu Y X，Yuan Q S.Effect of nutrition factors on the synthesis of superoxide dismutase，catalase，and membrance lipid peroxide levels in Cordyceps militaris mycelium[J].Current Microbiology，2006，52（1）：74-79.

［10］Rusina Yordanova Yordanova.Antioxidative enzymes in barley plants subjected to soil flooding[J].Environmental and Experimental Botany，2004，51（2）：93-101.

［11］嚴(yán)善春，門麗娜，石蕾，等.雜種落葉松不同子代針葉內(nèi)抗氧化酶活性的比較[J].林業(yè)科學(xué)，2011，47（10）：111-112.

［12］方中達(dá).中國(guó)農(nóng)業(yè)植物病害 [M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1996.

［13］王金勝.農(nóng)業(yè)生物化學(xué)技術(shù)[M].太原：山西科學(xué)技術(shù)出版社，1997.

［14］喬富廉.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)分析測(cè)定技術(shù)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2002.

［15］高俊鳳.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社，2006.

［16］劉建寧，趙美清.水分脅迫對(duì)2種牧草幼苗脯氨酸及過(guò)氧化氫酶活性的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（6）：27-29.

［17］魯福成，王明啟，魏雪生，等.逆境條件下幾種蔬菜作物生理指標(biāo)的變化[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2001，7（2）：6-10.

［18］張承林，黃輝白.芒果對(duì)氟的吸收與果實(shí)生理病害的關(guān)系[J].果樹(shù)科學(xué)，1997，24（2）：111-114.

［19］陳梅香，張玉平.冷鍛煉對(duì)低溫脅迫下常綠黑莓幼苗相關(guān)生理指標(biāo)的影響[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2006（1）：45-46.

［20］楊淑慎，高俊鳳.活性氧、自由基與植物衰老[J].西北植物學(xué)報(bào)，2001，21（2）：215-220.