油茶炭疽病与果皮中酶活性及糖类含量的关系

董传媛，曹志华，束庆龙，胡娟娟，刘洪剑

（1.安徽农业大学 林学与园林学院，安徽 合肥 230031；2.安徽省长丰县林业局，安徽 长丰 231100；3.安徽省林业科学研究院，安徽 合肥 230031）

油茶Camellia oleiferaAbel是集经济、生态和社会效益于一体的木本油料植物，具有生长快、结果早、适应性强、用途广等特点，是我国重要的木本油料树种。油茶炭疽病是制约油茶生产发展的一个重要因素。研究发现，油茶炭疽病虽然常年均能发病，但生长在同一油茶园，不同品种、不同时间其发病程度大不相同，有些品种发病率高达100%，而相邻品种几乎不发病。目前，对于该病的防治主要是通过化学防治及选育抗病品种进行，后者是最安全、经济、有效的途径。

油茶对炭疽病的抗病机制主要与果实的表皮结构和内含物有关。果皮组织结构上的抗病性主要是在病菌的侵入阶段起作用，是一种抵抗病菌侵入的防御手段。果色为稳定的紫红色和纯青色的植株属抗病的类型，抗病果实的表皮角质层厚，细胞层多，排列紧密[1-2]，而前后期果色有变化者均属感病类型。油茶果皮内含物或生理生化的抗病性，主要是在病菌的扩展阶段起作用，是一种抗病菌扩展的防御手段。油茶的抗病性与果实的糖分、花青素等含量以及苯丙氨酸解氨酶活性有关[3]。果皮内单宁含量高，氧化酶和多酚氧化酶活性大的物种或品种，表现抗病；反之，则表现为感病[4]。高抗品种的酚类化合物和黄酮类含量显著高于感病品种[5]。但关于油茶在生长季节果皮内含物和生理活性物质的变化以及与抗病性的关系的研究报道较为少见。笔者在对舒城县油茶林炭疽病观察研究的基础上，选择感病程度不同的植株，于5～9月发病季节，对其发病率与油茶果实的糖类含量以及酶活性等因素之间的关系进行测定分析，以期进一步摸清油茶对炭疽病的抗性机理，为油茶抗炭疽病的品种选育和科学防治提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 供试材料

在2006～2008年油茶的生长季节，对油茶林的发病率进行定株、定期观察，筛选出高抗、中抗和感病的油茶品种作为测试材料：高抗品种，简称“高抗”，为目前推广的大别山1号油茶良种，发病率为2.8%；中抗品种，简称“中抗”，发病率为14.7%；感病品种，简称“感病”，发病率高达100%。不同抗病品种在生长季节的平均发病率详见表1。

表1 在不同时期不同品种的油茶炭疽病发病率Table 1 Incidence rate of different cultivars at different stages

在生长季节，每个月的中旬采集健康无感病的果实，用湿纱布擦洗干净放入带有标记的塑料袋中，立即装入冰瓶带回，－20 ℃冰箱中保存备用。

1.1.2 测定仪器

高速冷冻离心机、pH测试仪、水浴恒温振荡器、紫外可见分光光度计、电子天平、高分辨液质联用分析仪等。

1.2 测定方法

多酚氧化酶活性采用焦儿茶酚法测定[6]；过氧化物酶活性采用愈创木酚法测定[7]；苯丙氨酸解氨酶活性测定参照文献[8]中的方法；可溶性总糖含量采用蒽酮比色法测定[9]；还原糖含量采用3,5-二硝基水杨酸法测定[9]。

2 结果与分析

2.1 多酚氧化酶（PPO）活性与病害的关系

植物体内的多酚氧化酶能够氧化一元酚和多元酚类产生醌类化合物。感病组织由于多酚氧化酶活性增强和酚化物增多，使醌类物质大量积累而出现组织褐变现象，并且对病原物造成更大的毒性[10-12]。

对3种抗病品种的油茶果实的酶活性进行测定，结果如表2所示。由表2可以看出，各油茶品种果实中PPO活性随果实成熟度的增加均有升高的趋势。

抗病品种果实中PPO活性增长的速度较感病品种快，尤其在5月份，抗病品种果实中PPO酶活比感病品种高出18 U·g-1min-1，感病品种从7月份开始PPO酶活性呈现下降趋势，至9月份下降了14 U·g-1min-1。各抗病品种果实中PPO酶活性之间差异显著（P＝0.000 1）。

对不同抗病品种在不同时期果实中的PPO活性进行双因素统计分析，结果见表3。由表3可知，PPO活性在品种水平达到了极显著差异水平（p＝0.000 1），而在不同生长时期差异不显著（p＝0.118 2）。

2.2 过氧化物酶（POD）活性与病害的关系

在植物生长过程中果实的过氧化物酶活性总体上是呈上升趋势，即POD活性与果实的成熟度和发病率成正相关。

表2 不同时期不同品种果皮中PPO的活性Table 2 PPO activities in peels of different varieties at different stages

表3 不同时期不同品种果皮中PPO活性的方差分析Table 3 Variance analysis of PPO activity in peel among different cultivars at different stages

POD及其同工酶在植物机体防御体系中起重要作用。POD可以清除植物细胞中有毒的H2O2，从而保护植物细胞免受毒害，防止细胞的坏死[13-14]。抗病性强的油茶品种其果实POD活性高于感病品种；并在感病初期，高抗品种POD活性的增长速率高出感病品种6.2%。另外，POD还参与了木质素、酚类等抗菌物质的合成，甚至可以直接抑制病原真菌的生长[15-17]，所以POD酶活越高，越有利于提高油茶果实的抗病性。中抗、高感品种的酶活在8月份以后均呈下降趋势，酶活性分别下降了10、17 U·g-1min-1，可能由于细胞代谢毒素增加，导致保护酶的功能逐渐下降（见表4）。各抗性品种之间POD活性差异极显著（p＝0.000 1）。

对不同抗病品种不同时期的POD活性进行双因素统计分析，结果见表5。由表5可知POD活性在品种水平达到了极显著差异水平（p＝0.000 1），而在不同生长时期差异不显著（p＝0.072 9）。

表4 不同时期不同品种果皮中POD的活性Table 4 POD activities in peels of different varieties at different stages

表5 不同时期不同品种果皮中POD活性的方差分析Table 5 Variance analysis of POD activity in peel among different cultivars at different stages

2.3 苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性与病害的关系

植株受到病原侵染后，组织内的防御性酶活性变化与其抗病性有密切关系，通常表现为抗病品种的防御性酶活性水平变化与品种抗性呈正相关关系[18-19]。

植物苯丙氨酸解氨酶是植物次生代谢的关键酶之一，它催化L-苯丙氨酸形成反式肉桂酸这一不可逆过程，是植物次生代谢产物特别是植物保卫素和木质素合成途径中的定速酶，而细胞的木质化是寄主植物对病原菌侵染的积极反应，是阻止病原菌进一步侵入的机械屏障，这说明PAL酶的活性强，则木质素产生加强，导致植物抗病性的增强[20]。

在5月份，高抗品种果实中PAL活性分别比中抗、感病品种提高17%和30%，PAL活性与炭疽病发病率呈正相关关系（R2＝0.863 7）（见表6）。

对不同抗病品种不同时期果实中PAL活性进行双因素统计分析，结果见表7。由表7可知，PAL活性在品种水平达到了极显著差异水平（p＝0.000 6），而在不同生长时期间差异不显著（p＝0.192 7）。

表6 不同时期不同品种果皮中PAL活性Table 6 PAL activities in peels of different varieties at different stages

表7 不同时期不同品种果皮中PAL活性的方差分析Table 7 Variance analysis of PAL activities in peels among different cultivars at different stages

2.4 可溶性糖含量与病害的关系

各油茶品种果实的可溶性糖含量从幼果期到成熟期总体呈递增趋势（见图1）。各油茶品种果实中可溶性糖含量在5～9月分别增长了60.9%、58.6%和40.0%，且5月高抗品种果实中可溶性糖含量比感病品种高45%。各油茶品种之间的果实可溶性糖含量差异显著（p＝0.017 1），生长季节可溶性糖含量与果实发病率均呈显著的正相关关系（R2＝0.880 2）。

图1 果皮中可溶性糖含量与果实发病率的关系Fig.1 Relationship between soluble sugar content in peel and incidence rate of fruit

2.5 还原性糖含量与病害的关系

各油茶品种果实的还原性糖含量从幼果期到成熟期总体呈递增趋势（见图2）。各油茶品种果实中还原糖含量在生长季节增加了54.5%、53.1%和47.2%，且5月高抗品种还原糖含量分别比感病品种高38%。各油茶品种之间果实的还原糖含量差异显著（p＝0.022 2），生长季节还原糖含量与果实发病率均呈显著的正相关关系（R2＝0.883 8）。

图2 果皮中还原糖含量与果实发病率的关系Fig.2 Relationship between reducing sugar content in peel and incidence rate of fruit

3 结论与讨论

在对舒城县河棚镇的油茶林进行的调查中发现，同一品种发病率差异极为显著。高抗植株果实感病率为2.8%，而高感植株果实感病率最高甚至达100%。因此，在油茶的生产经营中，为达到高质、高产、稳产的目的，首先要选择抗病的优良品系进行造林。

油茶抗病品种的果皮可溶性糖含量远高于感病品种，且在生长时期含量持续增加，与杨树、金花梨等的研究结果正好相反[21-22]，与猕猴桃、辣椒等的研究结果一致[23]。这是因为可溶性糖作为新陈代谢的呼吸基质，其含量越高，越有利于酚类化合物氧化并积累以及植保素的合成[24]，因此，可溶性糖可作为抗性指标。

PAL是莽草酸途径的关键性酶，它的活性与酚类化合物的合成密切相关；多酚的氧化与PPOD和POD有关，PPOD和POD活性的增加，可以大大增加酚类化物的含量。因此，3种酶的活性反映了酚化合物的水平，即反映了植物早期抗病性水平。在本研究中，生长期内油茶果皮中抗病品种3种酶活性均高于抗病品种，且抗病品种酶活性的增长和合成速率均较快。表明抗病品种在受到病原物攻击时能快速作出应急防御反应。

在有关过氧化物酶活性与抗病性的研究[25]中，现存在2种明显不同的结论，在一些研究者的试验中表现为抗病品种比感病品种过氧化物酶活性显著上升。认为这是植物抵抗病原菌侵害的一种保护性反应，它能增强植物对病原菌的抵抗能力。另外一些学者得到相反的结果，认为这种现象只是植物在遭受病原菌的侵害后，反映在体内生理代谢过程中的一种生化症状。本试验中所测得的氧化物酶活性与后一结论相悖，但还需要经过更进一步的细化试验进行验证。

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