[摘 要] 為研究低聚木糖對玉米生長和花葉病毒抗性的影響，采用不同濃度的低聚木糖對玉米種子進(jìn)行處理，總結(jié)分析其對玉米室溫生長及花葉病毒抗性的影響效果。結(jié)果表明：低聚木糖處理18 d后，玉米種子與對照組相比，60 mg/L低聚木糖對于玉米的株高、鮮質(zhì)量及主根生長有明顯的促進(jìn)作用。而用低聚木糖噴霧處理玉米葉片18 h后接種SMV，與對照組相比SMV病情指數(shù)明顯降低。另外，用實時熒光定量PCR檢測試驗組防衛(wèi)基因的表達(dá)，與對照組相比，低聚木糖處理后玉米的防衛(wèi)基因中，PR2、PRI0、PRI2和LOX2在處理12 h后表達(dá)量最高，PR3的表達(dá)量在處理24 h后最高，而PR1、PAL、PPO在處理48 h后表達(dá)量最高。說明低聚木糖對玉米花葉病毒抗性的促進(jìn)作用是通過激活SA信號通路和JA信號通過來實現(xiàn)的。

[關(guān)鍵詞] 低聚木糖；玉米；花葉病毒；抗性

[中圖分類號] S565.1 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-7909（2017）14-59-2

玉米花葉病毒可以對玉米葉片造成嚴(yán)重的傷害，影響玉米的產(chǎn)量。目前防治玉米花葉病毒的主要方法是選育優(yōu)良的抗病品種，但是新品種的選育工作一般進(jìn)展較慢，所以急需尋找積極有效的防治措施。有研究者將研究方向放在植物自身的防御系統(tǒng)上，相關(guān)文獻(xiàn)表明這一方法有一定的可行性。低聚木糖是木糖分子通過β-1，4糖苷鍵聚合而成的聚合物，有研究表明低聚木糖對番茄、大豆等植物的生長有顯著的促進(jìn)作用，而且對大豆、毛白楊等植物的一些病毒抗性有一定的影響[1-2]。而低聚木糖對玉米生長及抗病性影響的研究則未見報道，本文就其對玉米生長和花葉病毒病抗性的影響進(jìn)行研究。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

玉米病毒繁殖寄主為良玉99，玉米花葉病毒株系為MDMV-B，供試玉米為丹玉6號，低聚木糖由山東龍力科技公司生產(chǎn)。

1.2 試驗方法

1.2.1 室溫下玉米生長的促進(jìn)試驗。選擇健康的、經(jīng)免疫學(xué)檢驗無病原侵染的玉米種子，用75%乙醇（v/v）清洗1 min，再用10%NaClO消毒3 min，用蒸餾水沖洗三四次，置于無菌通風(fēng)處晾干。分別用濃度為0、10、20、30、40 mg/L和50 mg/L低聚木糖溶液浸泡玉米種子6 h，之后將其種于無菌微藻土與蛭石混合的土壤中，盛裝的容器為直徑10 cm、深15 cm的花盆，每盆中都播種10粒玉米種子。每組設(shè)置3個平行。將花盆置于溫室中培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度為25 ℃，光照條件為12 h光照、12 h黑暗的光周期，光強(qiáng)為800 μmol·m2/s。培養(yǎng)21 d后統(tǒng)計玉米的生長狀況，主要包括出苗率、株高和鮮質(zhì)量，對比分析不同濃度低聚木糖處理的玉米種子的上述指標(biāo)。

1.2.2 室溫下玉米的花葉病毒抗性試驗。選取溫室種植的玉米植株為試驗材料，再接種病毒前18 h用0、10、50、100 mg/L低聚木糖均勻噴灑于玉米葉片表面，每個葉片的噴霧量為2 mL，每個玉米植株選取同一位置的3個葉片進(jìn)行處理，每個濃度處理10株，每組設(shè)置3個平行。處理18 h后，采用摩擦的方法接種玉米花葉病毒，接種病毒后的玉米植株在原培養(yǎng)條件下進(jìn)行培養(yǎng)。30 d后調(diào)查計算病情指數(shù)，并計算防病效果。

1.2.3 實時熒光定量PCR檢測防衛(wèi)相關(guān)基因的表達(dá)。將室溫條件下培養(yǎng)的玉米植株的葉片展平，選取10株在同一位置的大小相同的葉片，采用噴霧的方式用100 mg/L低聚木糖溶液處理葉片，每個葉片噴霧量為2 mL，以清水處理作為對照組，分別于處理12、24、48 h后摘玉米葉片，用液氮研磨法提取玉米葉片的總RNA，再通過翻轉(zhuǎn)率PCR合成cDNA，以反轉(zhuǎn)錄得到的cDNA為模板，在熒光定量PCR儀上進(jìn)行PCR，測定PR1、PR2、PRI0、PRI2、LOX2、PAL和PPO基因的表達(dá)量，以肌動蛋白基因作為內(nèi)參。

2 結(jié)果與分析

2.1 室溫下低聚木糖對玉米生長的促進(jìn)效果

從出苗率來看，0、10、20、30、40 mg/L和50 mg/L低聚木糖的處理結(jié)果分別為60.31%±12.22%、66.32%±8.46%、68.62%±8.55%、71.02%±16.43%和64.54%±12.12%。從株高來看，5個處理濃度的處理結(jié)果分別為（21.42±8.72）cm、（24.56±10.42）cm、（25.28±12.52）cm、（30.62±15.42）cm和（32.44±10.65）cm。從鮮質(zhì)量來看，5個處理濃度的處理結(jié)果分別為（50.62±8.55）g、（52.64±8.42）g、（55.28±10.36）g、（60.08±10.43）g和（62.77±10.62）g。從上述數(shù)據(jù)中可以看出，低聚木糖處理對于玉米的株高和鮮質(zhì)量有明顯的促進(jìn)作用，在試驗濃度范圍內(nèi)，濃度越高，促進(jìn)效果越明顯。而低聚木糖對玉米的出苗率也有一定的促進(jìn)作用，且在低聚木糖的濃度為40 mg/L時促進(jìn)效果最好。

2.2 低聚木糖對玉米SMV抗性的影響

從發(fā)病率來看，對照組玉米的發(fā)病率為78.63%±10.62%，0、10、50、100 mg/L低聚木糖處理后的發(fā)病率分別為72.20%±8.66%、68.45%±5.54%、64.23%±7.22%。計算其病情指數(shù)分別為60.22%±5.42%、52.08%±6.33%、47.54%±5.20%、41.42%±7.30%（包括對照組）。從上述數(shù)據(jù)來看，與對照組相比，10、50、100 mg/L低聚木糖處理下，玉米花葉病的發(fā)病率分別下降了4.43%、10.18%、14.40%，呈較明顯的下降趨勢，但試驗設(shè)置濃度梯度有限，難以確定低聚木糖處理的最適濃度。從病情指數(shù)來看，各個濃度低聚木糖處理的病情指數(shù)均明顯低于對照組。10、50、100 mg/L低聚木糖處理后，玉米花葉病的防治效果分別達(dá)到26.42%、30.55%和34.30%，說明低聚木糖可以誘導(dǎo)玉米抗性。

2.3 低聚木糖處理對防衛(wèi)相關(guān)基因表達(dá)的影響

根據(jù)實時熒光定量PCR的結(jié)果分析低聚木糖處理對防衛(wèi)相關(guān)基因表達(dá)的影響。處理12 h的植株中，各個檢測基因的相對表達(dá)量均較低；處理24 h后，檢測的各個基因的表達(dá)量均有明顯升高的勢頭；處理48 h后，各個基因的表達(dá)量又有明顯的回落趨勢。綜合來看，與對照組相比，低聚木糖處理后的玉米防衛(wèi)基因中，PR2、PRI0、PRI2和LOX2在處理12 h后表達(dá)量最高，PR3的表達(dá)量在處理24 h后最高，而PR1、PAL、PPO在處理48 h后表達(dá)量最高。

3 討論

低聚木糖作為一種功能性聚合糖，其在植物植物生長中的促進(jìn)作用以及對抗性因子的激活作用目前已經(jīng)在很多植物中被報道，但是目前的研究一般僅局限于大豆等雙子葉植物，低聚木糖對玉米生長及抗性的促進(jìn)作用則未見刊。通過本研究發(fā)現(xiàn)，用低聚木糖處理玉米可以促進(jìn)玉米的生長，并通過激活玉米的防衛(wèi)相關(guān)基因來誘導(dǎo)玉米對于花葉病毒的抗性。植物抗病性基因誘導(dǎo)主要有2條途徑，即JA途徑和ET途徑。JA途徑中發(fā)揮關(guān)鍵作用的基因有PR系列基因、LOX基因等，通過實時熒光定量PCR的結(jié)果來推測，低聚木糖很可能是激活了玉米抗性基因誘導(dǎo)的JA途徑。相比其他化學(xué)類農(nóng)藥，低聚木糖的安全性較高，對環(huán)境污染程度小。所以，將低聚木糖作為生物農(nóng)藥進(jìn)行大力推廣是可行的，希望為相關(guān)科研人員提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)

[1]張培剛，張靜文，張鳳清，等.玉米芯中低聚木糖的定性定量研究[J].食品科學(xué)，2009（19）：125-127.

[2]姬小明，呂全建，趙銘欽，低聚木糖的特性及應(yīng)用研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007（23）：7088-7089.