辣椒幼苗体内理化指标与疫病抗性的关系.pdf

2024 8 DOI 10 3865 j issn 1001 3547 2024 08 006 李其友 男 武汉市农业科学院工会副主 席 正高职高级农艺师 全国 湖北省瓜 菜工厂化育苗产业技术创新战略联盟理 事长 湖北省园艺学会理事 湖北省西甜 瓜协会理事 中国蔬菜协会种苗分会理 事 湖北省 武汉市科技特派员 评标专 家 引进 消化 吸收美国speeding公司 工厂化穴盘育苗技术 促进了武汉地区 芦笋结构调整和小型礼品西瓜产业化发 展 将穴盘育苗发展成了企业集群 嫁接 育苗技术走在全国前列 参与农业农村 部公益性行业农业科研专项 设施农业 高效育苗标准化生产工艺与配套设备研 究与示范 主持省市10 余项科研项目 取得 8 项发明专利 10 项实用新型专 利 发表论文10 余篇 主编 西瓜 甜瓜 设施栽培 一书 获得过湖北省科技进 步一等奖 三等奖 农业农村部丰收二等 奖 武汉市科技进步二等奖 曾被评为湖 北省第六届优秀科技副县长 2014 年被 湖北日报传媒集团联合省发改委 科技 厅 农业厅评为 湖北三农杰出人物 2016年入送武汉市 黄鹤英才 农业计 划 人才 辣椒幼苗体内理化指标与 疫病抗性的关系 常晓轲 董晓宇 韩娅楠 程志芳 姚秋菊 李丽 辣椒疫病 是一种由 鞭毛菌亚门真菌辣椒疫霉 Phytophthora capsici Leonian 引发 具有毁灭性灾害的土传 性病害 近年来 辣椒疫病在我 国各地都有发生 并且为害程 度日益严重 1 轻则减产 20 30 重则减产50 甚至绝收 2 植物受到病原物侵染后 会发 生自我保护 通过酶催化进行 复杂的生理生化变化来实现 因此植物细胞保护性酶系统 与抗病性的关系是研究植物 抗病机制的关键点之一 李宝燕等 3 研究结果表明 葡萄霜霉病的抗性反应中 POD 和 CAT 对活性氧的清除 可能作为一种功能事件参与其 中 POD和CAT活性可作为葡 萄品种霜霉病抗性鉴定的辅助 标准 赵卫星等 4 研究表明 SOD POD PAL CAT 活性变 化与西瓜病毒病抗性密切相 关 在抗病生理机制中起重要 作用 韩庆典等 5 研究结果表 明 小麦接菌白粉病后 体内 防御酶 CAT POD PPO 及PAL 的活性表现与品种抗性呈正 相关 丙二醛 MDA 是植物细 胞膜质过氧化反应的最终产 物 是测定膜质过氧化程度的 重要指标 病原菌侵染会使植 物细胞受伤 发生膜质过氧化 反应 MDA在机体内积累 6 植物体内的可溶性蛋白 包含多种重要代谢相关酶类 常用于指示植物体总代谢变 化 植物抗病生理是一个复杂 过程 在受到疫霉菌刺激时 植株在信号物质和基因的共 同作用下 发生一系列生理生 摘 要 为探明辣椒幼苗根系和叶片中理化指标与疫病抗性的关 系 利用灌根法对抗 感疫病的品系接种辣椒疫病病菌 测定接种后 幼苗根系和叶片中超氧化物歧化酶 SOD 过氧化物歧化酶 POD 过氧化物酶 CAT 丙二醛 MDA 可溶性蛋白含量的变化 结果表 明 接种后抗 感品系根系和叶片中 SOD POD CAT 可溶性蛋白 MDA 含量均有明显变化 说明它们在辣椒抵御病原菌侵染中发挥 重要作用 抗病品系叶片的 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 感病品系叶片和根系的 MDA 含 量高于抗病品系 接种后根系的 SOD POD CAT 活性变化幅度大于 叶片 关键词 辣椒 疫病病菌 理化指标 抗性 17 2024 8 化变化 引起植物体内多种物质含量以及多种酶活 性的变化 以提高植株抗病能力 本研究在前期田间鉴定疫病抗性的基础上 利 用筛选出的高抗疫病辣椒材料 PC288 和高感疫病 辣椒材料 P208 研究辣椒疫病菌液对辣椒苗期根 系和叶片中 SOD CAT POD 3 种防御酶活性及可 溶性蛋白 MDA 含量的影响 以期为进一步阐释辣 椒疫病生化抗性机制提供理论依据 1 材料与方法 1 1 试验材料 供试辣椒品系 在前期田间鉴定疫病抗性的基 础上 筛选出的高抗疫病辣椒材料PC288和高感疫 病辣椒材料P208 供试病菌 辣椒疫病病菌 由河南农业大学张 涛博士提供 1 2 试验方法 供试辣椒种子用30 水浸泡 2 h 再用 0 15 高锰酸钾液浸泡 15 min 冲洗干净 28 催芽 露白 后播于无菌基质上 待幼苗长至 6 8 叶时 采用灌 根法进行接种 以不接种疫霉菌液的为对照 CK 试验设 3 次重复 接种后 3 6 9 12 d 分别取样 1 次 每次重复 5 株 分别取叶片和根系进行相关数 据的测定 1 3 指标测定 超氧化物歧化酶 SOD 采用四氮唑蓝 NBT 法 测定 过氧化物歧化酶 POD 采用愈创木酚法测 定 过氧化物酶 CAT 采用紫外吸收法测定 丙二 醛 MDA 采用硫代巴比妥酸法测定 可溶性蛋白采 用考马斯亮蓝法测定 以上方法参考王学奎等 7 的 试验方法 2 结果与分析 2 1 不同抗性辣椒品系根系和叶片 SOD 活性的变 化 SOD 作为植物体内活性氧清除系统的重要保 护酶之一 能清除超氧化物阴离子自由基 提高植 物抗逆性 辣椒根系中SOD活性变化 图1 抗病品 系的SOD活性整体比感病品系的高 抗病和感病品 系接种疫霉菌液后 SOD活性变化幅度均大于对照 抗病品系的 SOD 活性在接种后 3 d 迅速达到最大 值 随后活性降低 到接种后9 d时趋于平稳 抗病品 系对照的SOD活性呈缓慢升高趋势 感病品系接种 疫霉菌液后3 d SOD活性达到最大值 随后呈先缓 慢下降再升高的趋势 感病对照SOD活性呈缓慢升 高趋势 辣椒叶片中SOD活性的变化 图1 抗病和 感病品系接种疫霉菌液后 SOD活性迅速达到最大 值 3 d后缓慢下降 抗病和感病品系接种疫霉菌液 的SOD活性均大于对照 抗病品系对照叶片中SOD 活性呈逐渐增大趋势 感病品系对照叶片中SOD活 性先逐渐升高 到接种后9 d又呈下降趋势 总的来 说 接种后幼苗体内 SOD 活性明显提高 抗病品系 的SOD活性较感病品系的强 2 2 不同抗性辣椒品系根系和叶片POD活性的变 化 POD 在活性氧的清除和维持植物体内活性氧 的正常水平中发挥作用 POD还能催化木质素合成 使木质化的细胞壁机械性能加强 不透水气 阻止营 养物质 水分 色素等的扩散 使病原菌无法获得营 养而死亡 在植物生长发育过程中它的活性不断发 生变化 辣椒根系中POD活性变化 图2 整体来 说 抗病和感病品系接种疫霉菌液后的POD活性大 于对照 抗病品系接种疫霉菌液后 6 d 酶活性达到 图1 不同抗性辣椒品系根系和叶片SOD活性的变化 注 左图根系 右图叶片 下图同 接种后天数 d 接种后天数 d S O D 活 性 U g 1 S O D 活 性 U g 1 18 最大值 感病品系接种疫霉菌液后9 d 酶活达到最 大值 辣椒叶片中POD活性变化 图2 抗病品系的 酶活性整体高于感病品系 抗 感病品系在接种疫霉 菌液后6 d时 酶活性均达到最大值 6 d后 抗病品 系酶活性有所下降 感病品系酶活性保持稳定水平 感病品系接种疫霉菌液后的 POD 活性一直大于感 病对照 2 3 不同抗性辣椒品系根系和叶片CAT活性的变 化 CAT 也是参与活性氧代谢过程中的重要保护酶 之一 其功能是清除病原物侵染引起的活性氧积累 为植株提供抗性保护 辣椒根系中 CAT 活性变化 图3 抗病品系和感病品系接种疫霉菌液后6 d CAT活性达最大值 抗病品系接种后CAT活性呈倒 V 字形变化 感病品系接种后CAT活性从接种后6 d 下降到接种后9 d又转势升高 辣椒叶片中CAT活 性变化 图3 抗病品系的酶活性均大于感病品系 的 抗病和感病品系接种疫霉菌液后 酶活性均大于 对照 抗病品系的酶活性在接种后6 d达到最大值 感病品系的酶活性在接种后9 d达到最大值并趋于 缓和 接种后根系 CAT 活性变化幅度大于叶片 2 4 不同抗性辣椒品系根系和叶片可溶性蛋白含 量的变化 辣椒根系中可溶性蛋白含量的变化 图4 接 种后抗感品系根系中可溶性蛋白的含量一直处于 减少的状态 辣椒叶片中可溶性蛋白含量的变化 图4 整体来说 抗 感品系接种疫霉菌液后可溶 性蛋白含量变化大于对照 抗病品系可溶性蛋白含 量在接种后先升高后降低 在接种后 6 d 达到最大 值 感病品系可溶性蛋白含量在接种后先升高再降 低 在接种后6 d达到最大值 2 5 不同抗性辣椒品系根系和叶片 MDA 含量的 变化 辣椒根系中MDA含量的变化 图5 抗感品系 接种疫霉菌液后MDA含量呈增加趋势 感病品系 MDA含量整体较抗病品系高 接种后 MDA 含量较 对照的高 感病品系接种后 6 d MDA 含量达到最 大 之后趋于平稳 辣椒叶片中MDA含量的变化 图5 感病品系的 MDA 含量整体较抗病品系高 在接种后 9 d 达到最大值 接种后抗 感品系的 MDA 含量比对照的高 说明 2 个辣椒品系接种疫 霉菌液后其根系和叶片质膜均受到损伤 且感病品 图2 不同抗性辣椒品系根系和叶片POD活性的变化 C A T 活 性 U g 1 C A T 活 性 U g 1 接种后天数 d 接种后天数 d P O D 活 性 U g 1 接种后天数 d B P O D 活 性 U g 1 接种后天数 d 图3 不同抗性辣椒品系根系和叶片CAT活性的变化 2024 8 19 系的损伤程度较抗病品系的严重 3 结论与讨论 SOD POD CAT 等抗氧化酶类通常用作衡量 植物体内防卫反应的重要指标 8 与植物的抗病性 密切相关 本研究中接种疫霉菌液后 SOD POD CAT活性迅速增强 这几种酶活性的增加表明酶活 反应增加 清除自由基的能力增强 降低了膜脂过 氧化作用 从而维护细胞的正常代谢 郑文宇等 9 研 究表明 花壳 病菌侵染辣椒后 CAT 和 POD 活性 变化呈先上升后下降趋势 李方方等 10 研究苹果砧 木结果与之相同 张文州等 11 研究表明 植物疫苗 无致病力青枯雷尔氏菌 FJAT 1458 胁迫番茄植株 不同器官的 POD PPO 和 SOD 酶活性总和显著高 于对照植株 周星洋等 12 研究表明 烟草在受青枯 雷尔菌侵染前期 SOD POD PPO酶活性均提高 蛋白质是植物体细胞结构的最重要成分 可溶 性蛋白大多是参与各种代谢酶或病毒的外壳蛋白 可反映寄主体内各种氮代谢及植物与病原菌互作 中生理生化反应的强度 植物通过降解可溶性蛋白 以参与抗病物质的合成 增强抗病性 本研究中 接 种疫霉菌液后 抗 感品系中可溶性蛋白含量逐步 减小 抗病品系减少的幅度较感病品系的大 是由 于病原菌的侵染促进了植物的氮代谢 为病原菌生 长提供能量 使得病原菌更容易入侵 而抗病品种 能够继续降解可溶性蛋白以保持抗性 抗感品系接 种疫霉菌液后叶片中可溶性蛋白含量呈先增大再 缓慢减小的趋势 李亚等 13 研究表明 核桃受到病 原菌侵染后 叶片可溶性蛋白含量均呈下降趋势 尹梦莹等 14 研究表明 接种黄萎病病菌后 高抗茄 子品种的可溶性蛋白含量一直高于感病品种 MDA 是植物体内脂膜过氧化的最终产物 它 不仅能够抑制细胞保护酶的活性 还能加剧膜的损 伤 14 本研究中 接种后12 d时 感病品系根系和叶 片中MDA的含量均高于抗病品系 说明感病品系 在受到病菌侵染后膜系统损伤严重 抗性降低 抗 性品种也许一些生理活性物质或其防御酶系及早 发挥了作用 故在接种后 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 接种后天数 d 接种后天数 d 图4 不同抗性辣椒品系根系和叶片可溶性蛋白含量的变化 M D A n m o l g 1 M D A n m o l g 1 接种后天数 d 接种后天数 d 图5 不同抗性辣椒品系根系和叶片MDA含量的变化 2024 8 20 基金项目 现代农业产业技术体系 CARS 24 G 15 河南省 重点研发专项 221111110100 河南抗病抗逆辣椒良种 攻关 2022010502 河南省科技攻关 232102110204 河南省农业科学院创新团队专项资金 2023TD34 常晓轲 河南省农业科学院蔬菜研究所 河南郑州 450000 E mail cxk8802 董晓宇 韩娅楠 程志芳 李丽 河南省农业科学院蔬菜研究 所 姚秋菊 通讯作者 河南省农业科学院蔬菜研究所 河南郑 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 起的生物膜损伤程度也小 与尹梦莹等 14 对茄子的 研究 闫亚杰等 15 对月季的研究结果一致 对于植物病原体的防御体系 大致可分成三道 防线 植物的一些结构因素如细胞壁是第一道防 线 感染部位的局部激活阻止了病原体扩展作为第 二道防线 如果这两道防线受到致病菌的攻击 就 会发生过敏反应 即感染部位及其周围的细胞部分 死亡 病原体将不能传播 但会被限制在感染部位 周围 刘学辉等 16 研究表明 番茄斑萎病毒侵染使 辣椒体内的各种防御酶活性显著升高 且 CAT PAL POD 和 PPO 活性与辣椒的抗病性呈相关趋 势 田丽波等 17 接种白粉病菌后 抗感苦瓜品系的 可溶性蛋白质量分数先升高后降低 不同抗性小麦 品种接菌小麦白粉病菌后 其 MDA 含量均大大升 高 且感病品种的 MDA 含量增加幅度远远大于抗 病品种 5 本研究显示 接种疫霉菌液后6 9 d 辣椒 根系和叶片与病原菌间产生了较强的互动 在受到 病菌侵染后 植物体内发生了激烈的生理生化反 应 打破了体内活性氧产生和消除的动态平衡状 态 接种疫霉菌液后 抗 感品系根系和叶片中 SOD POD CAT 可溶性蛋白 MDA 均有明显变化 变化幅度远远大于对照 说明它们在辣椒抵御病原 菌侵染中发挥着重要作用 接种后根系中 SOD POD CAT 活性变化幅度大于叶片的 可能是因为 疫病是土传病害 根系先受到病原菌侵害 迅速发 生反应组织病菌扩散 抗病品系叶片的 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 感病品系叶片和根系的 MDA 含量高 于抗病品系 与前人研究结果基本一致 参考文献 1 邹春蕾 刘长远 王丽萍 等 不同辣椒品系抗疫病特性与 叶片防御酶及根际土壤酶活性的相关性 J 吉林农业大学 学报 2015 37 2 153 159 2 蓬桂华 牟玉梅 张爱民 等 贵州地方辣椒资源抗疫病特 性与理化指标的相关性 J 中国蔬菜 2016 8 55 59 3 李宝燕 王英姿 姜法祥 等 葡萄抵御霜霉病菌侵染的生 理生化防卫反应研究 J 山东农业科学 2018 50 1 122 126 4 赵卫星 康利允 高宁宁 等 西瓜叶片防御酶活性变化与 病毒病抗性的关系 J 河南农业科学 2021 50 5 92 98 5 韩庆典 胡晓君 黄坤艳 等 小麦白粉病菌对小麦幼苗 MDA 含量及防御酶活性的影响 J 分子植物育种 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 王学奎 黄见良 植物生理生化实验原理与技术 M 3 版 北京 高等教育出版社 2014 274 8 陈亮 陈年来 西瓜叶片防御酶活性与枯萎病抗性的关系 J 河南农业科学 2019 48 1 77 83 9 郑文宇 丁筑红 刘海 等 花壳 病菌对辣椒防御系统的 影响 J 植物生理学报 2013 49 4 357 361 10 李方方 郑伶杰 杨利粉 等 不同抗性苹果砧木叶片接种 轮纹病菌后防御酶活性的变化 J 北方园艺 2016 8 104 108 11 张文州 郑雪芳 刘波 等 植物疫苗无致病力青枯雷尔 氏菌胁迫对番茄防御酶系统的影响 J 中国农学通报 2011 27 27 277 281 12 周星洋 张功营 董丽红 等 青枯菌侵染不同抗病烟草品 种的防御性酶活性及代谢组分差异分析 J 华南农业大 学学报 2016 37 3 73 81 13 李亚 韩颖 杨斌 等 黄单胞杆菌侵染后不同品种核桃抗 病性相关生理指标的测定 J 福建农林大学学报 自然科 学版 2020 49 4 453 458 14 尹梦莹 杜光辉 龚亚菊 等 喀西茄在黄萎病病菌胁迫 下的生理生化防卫反应 J 西南农业学报 2020 33 4 781 787 15 闫亚杰 耿广琴 李涛 月季感染白粉病后叶片抗氧化酶 活性与 MDA 含量的变化 J 甘肃科学学报 2010 22 3 68 71 16 刘学辉 陈小均 李淳 等 感染番茄斑萎病毒辣椒防御酶 活性的变化 J 贵州农业科学 2020 48 8 54 58 17 田丽波 商桑 杨衍 等 苦瓜对白粉病的抗性与相关生 理生化指标的关系 J 西北农业学报 2015 24 9 166 173 2024 8 21