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        葡萄白粉病與幾種酶活性的關(guān)系

        2013-10-27 08:45:37劉會(huì)寧長(zhǎng)江大學(xué)園藝園林學(xué)院湖北荊州434025
        關(guān)鍵詞:感病新華抗病性

        劉會(huì)寧,嚴(yán) 維 (長(zhǎng)江大學(xué)園藝園林學(xué)院,湖北 荊州 434025)

        葡萄白粉病與幾種酶活性的關(guān)系

        劉會(huì)寧,嚴(yán) 維 (長(zhǎng)江大學(xué)園藝園林學(xué)院,湖北 荊州 434025)

        以SO4、研選5號(hào)、早紫、9307、粉紅亞都蜜、新華1號(hào)等6個(gè)葡萄品種為試驗(yàn)材料,通過(guò)田間自然鑒定各品種白粉病的發(fā)病率及其病情指數(shù),同時(shí)測(cè)定其健康葉片和感病葉片中過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化氫酶、苯丙氨酸解氨酶和多酚氧化酶的活性,分析各品種感病后各種酶的變化趨勢(shì),探討了4種酶活性與葡萄抗白粉病之間的關(guān)系。結(jié)果表明:葉片感病后,隨感病程度的加深,各品種過(guò)氧化氫酶(CAT)活性均高于健康葉片,高感品種9307、新華1號(hào)和抗病品種研選5號(hào)、SO4隨感病程度的加深呈顯著上升趨勢(shì)。高感品種9307和中抗品種粉紅亞都蜜、早紫感病后過(guò)氧化物酶(POD)活性隨感病程度的加深呈顯著下降趨勢(shì)。高感品種9307、新華一號(hào)和高抗品種SO4、研選5號(hào)感病后苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性隨感病程度的加深均呈顯著上升趨勢(shì)。高抗品種SO4、研選5號(hào)的葉片多酚氧化酶(PPO)活性表現(xiàn)出顯著下降趨勢(shì),而高感品種9307和中抗品種早紫、粉紅亞都蜜卻表現(xiàn)出顯著上升趨勢(shì)。

        葡萄品種;白粉?。贿^(guò)氧化物酶;過(guò)氧化氫酶;苯丙氨酸解氨酶;多酚氧化酶

        葡萄白粉病(Uncinulanecator(Schw.)Burr.)是一種世界性病害,在我國(guó)北方發(fā)病較重,長(zhǎng)江流域發(fā)病較輕。湖北荊州地處華中,雖然春夏多雨,但伏旱卻很嚴(yán)重,因此干旱的初夏及夏末秋初葡萄白粉病發(fā)生也十分嚴(yán)重[1]。

        目前植物抗性機(jī)理的研究主要集中在組織結(jié)構(gòu)抗病性和生理生化抗病性2方面。在生理生化抗病性方面,主要探討不同生理生化指標(biāo),如脯氨酸、丙二醛、葉綠素、蛋白質(zhì)等及多種酶,如多酚氧化酶、過(guò)氧化物岐化酶、過(guò)氧化氫酶等的活性與葡萄抗病性的關(guān)系。

        楊國(guó)順等[2]研究表明,葉片CAT活性與葡萄抗黑痘病呈正相關(guān)。葉建仁等[3]研究發(fā)現(xiàn),不同松樹種及濕地松不同的單株健康針葉中過(guò)氧化物酶活性水平及其同工酶譜帶與它們對(duì)松針褐斑病的抗性沒(méi)有明顯關(guān)系。吳岳軒[4]用水稻白葉枯病弱毒菌株預(yù)處理水稻后,再感染強(qiáng)毒菌株,水稻中PAL活性的變化強(qiáng)度大于對(duì)照,抗病性也強(qiáng)于對(duì)照。楊秀屏等[5]采用葉銹菌侵染的小麥葉片為材料進(jìn)行的研究表明,葉銹菌侵染后,PAL的活性升高。由于不同研究者的研究結(jié)果有所不同,為此,本研究擬通過(guò)測(cè)定葡萄健康葉片和感白粉病葉片中的過(guò)氧化氫酶、過(guò)氧化物酶、苯丙氨酸解氨酶及多酚氧化酶的活性變化,來(lái)探討這4種酶活性與葡萄抗白粉病的關(guān)系,旨在為病害防治及抗病育種提供參考。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        試驗(yàn)品種有早紫、研選5號(hào)、新華1號(hào)、9307、粉紅亞都蜜、SO4等6個(gè),均為9年生的扦插苗,株行距為1.0m ×2.0m。試驗(yàn)期間所有品種田間管理一致。

        1.2 試驗(yàn)方法

        試驗(yàn)于2009年6~8月在長(zhǎng)江大學(xué)園藝園林學(xué)院教學(xué)實(shí)習(xí)基地塑料大棚內(nèi)進(jìn)行。采取田間鑒定和實(shí)驗(yàn)室測(cè)定相結(jié)合的方法進(jìn)行。每一供試品種隨機(jī)選取非邊緣位置且生長(zhǎng)情況大致相同的植株,單株小區(qū),3次重復(fù)。

        1.2.1 田間鑒定

        田間病害鑒定時(shí)以葉片為調(diào)查對(duì)象,調(diào)查主枝上的全部葉片,使每小區(qū)總?cè)~片數(shù)不少于200片。記錄各小區(qū)內(nèi)總?cè)~片數(shù)和發(fā)病葉片數(shù),同時(shí)以葉片病斑面積占全葉面積的比例(%),將發(fā)病葉片分級(jí)記載,標(biāo)準(zhǔn)采用Desaymard的10級(jí)分級(jí)方法[6],再按以下公式計(jì)算病情指數(shù)和發(fā)病率。

        1.2.2 采樣及指標(biāo)測(cè)定

        在白粉病發(fā)病不同時(shí)期進(jìn)行田間病害鑒定,在病害鑒定的同時(shí)進(jìn)行葉片取樣。選成熟葉,并按病葉感病程度分健康(沒(méi)白粉病病斑)、輕(<30%)、中(30%~70%)、重(>70%)4個(gè)等級(jí)取樣。將采集的葉片放于冰箱冷藏室中保存?zhèn)溆?。試?yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析采用Duncan氏新復(fù)極差法(SSR法)[7]。過(guò)氧化物酶(POD)活性的測(cè)定采用文獻(xiàn)[8]的比色法,多酚氧化酶(PPO)活性測(cè)定采用文獻(xiàn)[9]的方法,過(guò)氧化氫酶活性的測(cè)定采用文獻(xiàn)[10]的方法、苯丙氨酸解氨酶活性的測(cè)定采用文獻(xiàn)[11]的方法。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 供試品種對(duì)白粉病的抗性差異

        由表1中第1次鑒定結(jié)果可以看出,嚴(yán)重度以 SO4抗病性最強(qiáng),9307和新華1號(hào)抗病性最弱,早紫、粉紅亞都蜜和研選5號(hào)抗病性中等;發(fā)病率以SO4抗病性最強(qiáng),其次是新華1號(hào)、早紫、粉紅亞都蜜和研選5號(hào),9307抗病性最弱;病情指數(shù)以SO4抗病性最強(qiáng),9307抗病性最弱,新華1號(hào)、早紫、粉紅亞都蜜和研選5號(hào)抗病性中等。

        表1 供試品種對(duì)葡萄白粉病的抗性比較

        注:表中同列數(shù)據(jù)后小寫字母表示0.05水平上差異顯著;大寫字母表示0.01水平上差異顯著,表2~7同。

        由第2次鑒定的結(jié)果可以看出,嚴(yán)重度以SO4和早紫抗病性最強(qiáng),粉紅亞都蜜和研選5號(hào)次之,新華1號(hào)再次之,9307抗病性最弱;發(fā)病率以SO4、早紫、粉紅亞都蜜和研選5號(hào)抗病性最強(qiáng),新華1號(hào)次之,9307抗病性最弱;病情指數(shù)以SO4和研選5號(hào)抗病性最強(qiáng),早紫和粉紅亞都蜜抗病性中等,9307和新華1號(hào)抗病性最弱(表1)。

        由第3次鑒定結(jié)果可以看出,嚴(yán)重度以SO4抗病性最強(qiáng),早紫、粉紅亞都蜜和研選5號(hào)次之,新華1號(hào)再次之,9307抗病性最弱;發(fā)病率以SO4抗病性最強(qiáng),9307和新華1號(hào)抗病性最弱,早紫、粉紅亞都蜜和研選5號(hào)抗病性中等;病情指數(shù)以SO4抗病性最強(qiáng),早紫、粉紅亞都蜜和研選5號(hào)次之,9307再次之,新華1號(hào)抗病性最弱(表1)。

        由于病情指數(shù)既能反映發(fā)病的廣泛程度、又能反映發(fā)病的嚴(yán)重程度,因此,本研究采用發(fā)病中期(7月10號(hào))的病情指數(shù)對(duì)供試品種進(jìn)行抗性分類,其結(jié)果為,SO4和研選5號(hào)為抗性強(qiáng)的品種,早紫和粉紅亞都蜜抗性中等,9307和新華1號(hào)抗病性最弱。

        2.2 供試品種感病后葉片中幾種酶活性的變化

        2.2.1 過(guò)氧化氫酶﹙CAT﹚活性的變化

        由表2可知,9307、早紫和SO4感病初期和中期CAT活性極顯著上升,到重度感病時(shí),CAT活性沒(méi)明顯變化;粉紅亞都蜜在感病不同階段CAT活性均極顯著升高;新華1號(hào)在感病初期CAT活性沒(méi)明顯變化,中期極顯著升高,重度感病時(shí)極顯著下降;研選5號(hào)感病初期CAT活性極顯著升高,中期沒(méi)明顯變化,到重度感病時(shí)又極顯著上升。

        表2 供試品種感病后CAT活性的變化 U/(g·min)

        2.2.2 過(guò)氧化物酶﹙POD﹚活性的變化

        由表3可知,9307感病初期POD活性極顯著下降,中期沒(méi)有明顯變化,到重度感病時(shí)又極顯著下降;粉紅亞都蜜感病初期和中期POD活性變化不明顯,重度感病時(shí)極顯著降低;早紫感病后POD活性極顯著下降,隨后沒(méi)明顯變化;新華1號(hào)和研選5號(hào)感病初期POD活性沒(méi)明顯變化,中期極顯著降低,重度感病時(shí)又極顯著升高;SO4感病初期POD活性極顯著降低,隨后沒(méi)明顯變化。

        表3 供試品種感病后POD活性的變化 U/(g·min)

        2.2.3 苯丙氨酸解氨酶﹙PAL﹚活性的變化

        由表4可知,9307感病初期PAL活性極顯著升高,到中度和重度感病時(shí)沒(méi)明顯變化;粉紅亞都蜜感病初期PAL活性極顯著降低,到中期極顯著升高,重度感病時(shí)又極顯著降低;早紫感病初期PAL活性極顯著升高,中期沒(méi)明顯變化,后期極顯著降低;新華1號(hào)感病初期PAL活性沒(méi)明顯變化,到中期極顯著升高,后期變化不明顯;研選5號(hào)和SO4感病初期PAL活性極顯著升高,一直持續(xù)到感病中期,感病后期2品種PAL活性又極顯著降低。

        表4 供試品種感病后PAL活性的變化 U/(g·min)

        2.2.4 多酚氧化酶﹙PPO﹚活性的變化

        由表5可知,9307在感病初期PPO活性極顯著升高,隨后稍有降低,但降低不明顯;粉紅亞都蜜感病初期PPO活性極顯著升高,隨后稍有升高,但升高不明顯;早紫在感病初期PPO活性極顯著升高,到中期極顯著下降,后期沒(méi)明顯變化;新華1號(hào)感病初期PPO活性極顯著降低,中期沒(méi)明顯變化,重度感病時(shí)又極顯著升高;研選5號(hào)感病初期PPO活性極顯著降低,隨后沒(méi)明顯變化。SO4感病后PPO活性一直極顯著降低。

        表5 供試品種感病后PPO活性的變化 U/(g·min)

        2.3 供試品種健康葉片幾種酶活性的比較

        表6 供試品種健康葉片幾種酶活性的比較 U/(g·min)

        不同品種健康葉片中幾種酶活性的大小多重比較結(jié)果見(jiàn)表6。由表6可知,健康葉片中CAT活性在0.03~0.79U/(g·min)之間,供試品種中,研選5號(hào)與SO4的CAT活性最高,新華1號(hào)次之,粉紅亞都蜜和早紫較低,9307活性最低;健康葉片中POD活性在0.55~1.16U/(g·min)之間,供試品種中,早紫和SO4的POD活性最高,新華1號(hào)和研選5號(hào)中等,粉紅亞都蜜和9307活性最低;健康葉片中PAL活性在0.14~0.42U/(g·min)之間,供試品種中,研選5號(hào)的PAL活性最高,其它5品種最低,且品種間均無(wú)顯著性差異;健康葉片中PPO活性在0.11~1.97U/(g·min)之間,供試品種中,以早紫和9307的PPO活性最高,研選5號(hào)、粉紅亞都蜜、SO4中等,新華1號(hào)最低。

        2.4 供試品種不同感病程度葉片幾種酶活性的比較

        不同品種感病葉片中幾種酶活性的多重比較結(jié)果見(jiàn)表7。由表7可知,供試品種感病后葉片的CAT活性在0.13~1.23U/(g·min)之間變化,在輕度感病時(shí),研選5號(hào)與SO4之間無(wú)顯著差異,早紫與粉紅亞都蜜之間無(wú)顯著差異,而此2組卻呈極顯著差異,這4個(gè)品種與9307和新華1號(hào)存在極顯著差異;在中度感病時(shí),新華1號(hào)與SO4之間無(wú)顯著差異,早紫與粉紅亞都蜜之間無(wú)顯著差異,而此2組卻呈極顯著差異,這4個(gè)品種與9307和新華1號(hào)存在極顯著差異;在重度感病時(shí),9307與早紫之間無(wú)顯著差異,粉紅亞都蜜與新華1號(hào)無(wú)顯著差異,研選5號(hào)與SO4之間無(wú)顯著差異,此3組之間均呈極顯著差異。

        表7 供試品種不同感病程度葉片幾種酶活性的比較 U/(g·min)

        供試品種感病后葉片中POD活性在0.10~1.02U/(g·min)之間變化,在輕度感病時(shí),粉紅亞都蜜與早紫之間無(wú)顯著差異,研選5號(hào)與SO4之間無(wú)顯著差異,此2組之間呈極顯著差異,9307與此2組之間也呈極顯著差異;在中度感病時(shí),早紫與粉紅亞都蜜之間無(wú)顯著性差異,9307與新華1號(hào)之間無(wú)顯著性差異,此2組之間呈極顯著差異,研選5號(hào)、SO4與此2組之間呈極顯著差異,研選5號(hào)與SO4也呈極顯著差異;在重度感病時(shí),新華1號(hào)、研選5號(hào)與SO4無(wú)顯著差異,9307與早紫無(wú)顯著性差異,粉紅亞都蜜與SO4無(wú)顯著差異,但新華1號(hào)、研選5號(hào)與之間早紫、粉紅亞都蜜與9307之間卻存在極顯著差異。

        供試品種感病后葉片中PAL活性在0.11~0.9902U/(g·min)之間變化,在輕度感病時(shí),9307與早紫無(wú)顯著差異,新華1號(hào)和粉紅亞都蜜之間無(wú)顯著性差異,此2組呈極顯著差異,研選5號(hào)、SO4與此2組呈極顯著差異,且SO4與研選5號(hào)也呈極顯著差異;在中度感病時(shí),9307、新華1號(hào)與早紫無(wú)顯著差異,研選5號(hào)與SO4無(wú)顯著差異,這兩者之間呈極顯著差異,粉紅亞都蜜與其他供試品種均存在極顯著差異;在重度感病時(shí),粉紅亞都蜜與早紫之間無(wú)顯著性差異,9307、新華1號(hào)與研選5號(hào)之間無(wú)顯著性差異,這兩者之間呈極顯著差異,SO4與其它供試品種之間均存在極顯著差異。

        供試品種感病后葉片中PPO活性在0.12~1.9702U/(g·min)之間變化,在輕度感病時(shí),9307、早紫之間無(wú)顯著差異,新華1號(hào)、研選5號(hào)之間無(wú)顯著差異,9307、早紫與新華1號(hào)、研選5號(hào)之間呈極顯著差異,同時(shí)與9307和SO4之間也呈極顯著差異,且9307和SO4之間也呈極顯著差異;在中度感病時(shí),粉紅亞都蜜、新華1號(hào)、研選5號(hào)、SO4之間無(wú)顯著差異,9307與早紫之間呈極顯著差異,9307與早紫與其它供試品種之間均存在極顯著差異;在重度感病時(shí),粉紅亞都蜜、早紫之間無(wú)顯著差異,研選5號(hào)和SO4之間無(wú)顯著差異,粉紅亞都蜜、早紫與研選5號(hào)SO4之間呈極顯著差異,同時(shí)與9307和新華1號(hào)存在極顯著差異,且9307和新華1號(hào)也存在極顯著差異。

        3 小結(jié)與討論

        本研究結(jié)果表明,研選5號(hào)和SO4是高抗品種,粉紅亞都蜜和早紫是中抗品種,新華1號(hào)和9307是高感品種。

        本研究中高感品種9307與中抗品種早紫和高抗品種SO4感病初期和中期CAT活性極顯著上升,到重度感病時(shí),CAT活性沒(méi)明顯變化;中抗品種粉紅亞都蜜在感病不同階段CAT活性均極顯著升高;高感品種新華1號(hào)在感病初期CAT活性沒(méi)明顯變化,中期極顯著升高,重度感病時(shí)極顯著下降;高抗品種研選5號(hào)感病初期CAT活性極顯著升高,中期沒(méi)明顯變化,到重度感病時(shí)又極顯著上升。供試品種感病葉片的CAT活性均高于健康葉片,這與王孟昌等[12]的研究結(jié)果——楊樹愈傷組織被潰瘍病菌侵染后,其中CAT酶活性呈上升趨勢(shì)相一致。

        高感品種9307感病初期POD活性極顯著下降,中期沒(méi)有明顯變化,到重度感病時(shí)又極顯著下降;中抗品種粉紅亞都蜜感病初期和中期POD活性變化不明顯,重度感病時(shí)極顯著降低;中抗品種早紫感病后POD活性極顯著下降,隨后沒(méi)明顯變化;高感品種新華1號(hào)和高抗品種研選5號(hào)感病初期POD活性沒(méi)明顯變化,中期極顯著降低,重度感病時(shí)又極顯著升高;高抗品種SO4感病初期POD活性極顯著降低,隨后沒(méi)明顯變化。高抗品種SO4、研選5號(hào)感病后的POD活性高于感病品種9307,這與萬(wàn)賢崇等[13]測(cè)定的感染褐斑病的黑楊無(wú)性系過(guò)氧化物酶活性反而明顯高于抗病的無(wú)性系不一致,而新華1號(hào)與之相一致。造成這種差異的原因可能與病害種類、植物類型和種植條件等的不同有關(guān)。

        高感品種9307感病初期PAL活性極顯著升高,到中度和重度感病時(shí)沒(méi)明顯變化;中抗品種粉紅亞都蜜感病初期PAL活性極顯著降低,到中期極顯著升高,重度感病時(shí)又極顯著降低;中抗品種早紫感病初期PAL活性極顯著升高,中期沒(méi)明顯變化,后期極顯著降低;高感品種新華1號(hào)感病初期PAL活性沒(méi)明顯變化,到中期極顯著升高,后期變化不明顯;高抗品種研選5號(hào)和SO4感病初期PAL活性極顯著升高,一直持續(xù)到感病中期,感病后期兩品種PAL活性又極顯著降低,這與苗則彥等[14]研究的高抗品種的PAL酶活性,在白腐病病原菌侵染后呈上升趨勢(shì)相一致,而中抗和感病品種的表現(xiàn)與之不一致。

        高感品種9307在感病初期PPO活性極顯著升高,隨后稍有降低,但降低不明顯;中抗品種粉紅亞都蜜感病初期PPO活性極顯著升高,隨后稍有升高,但升高不明顯;中抗品種早紫在感病初期PPO活性極顯著升高,到中期極顯著下降,后期沒(méi)明顯變化;高感品種新華1號(hào)感病初期PPO活性極顯著降低,中期沒(méi)明顯變化,重度感病時(shí)又極顯著升高;高抗品種研選5號(hào)感病初期PPO活性極顯著降低,隨后沒(méi)明顯變化。高抗品種SO4感病后PPO活性一直極顯著降低,這與Marutyan[15]對(duì)葡萄霜霉病高度抗病的雜種的研究結(jié)果,其多酚氧化酶的活性,在病斑近處酶活增加,而感病的品種,在病斑近處其活性下降不一致。

        在供試品種中,高抗品種研選5號(hào)與SO4的健康葉片中CAT活性最高,高感品種新華1號(hào)次之,中抗品種粉紅亞都蜜和早紫較低,高感品種9307活性最低;中抗品種早紫和高抗品種SO4的健康葉片中POD活性最高,高感品種新華1號(hào)和高抗品種研選5號(hào)中等,中抗品種粉紅亞都蜜和高感品種9307活性最低;供試品種中以高抗品種研選5號(hào)的健康葉片中PAL活性最高,以中抗品種早紫和高感品種9307的健康葉片中PPO活性最高,高抗品種研選5號(hào)、中抗品種粉紅亞都蜜、高抗品種SO4中等,高感品種新華1號(hào)最低。

        由于條件所限,本研究?jī)H從過(guò)氧化氫酶、過(guò)氧化物酶、苯丙氨酸解氨酶及多酚氧化酶活性這4個(gè)指標(biāo)對(duì)葡萄抗白粉病的機(jī)理進(jìn)行了探討,而白粉病抗性機(jī)理研究涉及的因素還有很多,有待進(jìn)一步深入研究。

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        2013-03-10

        湖北省教育廳重點(diǎn)資助項(xiàng)目(D20081201)。

        劉會(huì)寧(1965-),女,碩士,教授,主要從事葡萄種質(zhì)資源優(yōu)質(zhì)高效栽培及抗病性研究。

        S436.631

        A

        1673-1409(2013)23-0018-06

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