葡萄抗黑痘病与3种酶活性的关系

刘会宁，唐华程 （长江大学园艺园林学院，湖北 荆州434025）

葡萄黑痘病 （Spheceloma ampelinum do Bary）是危害葡萄的最重要病害之一。目前植物抗病机理的研究主要集中在生理生化抗病性方面，而酶活性与抗病性的关系是研究的热点。早在1964年，Staples即研究了菜豆受菜豆单孢锈菌侵染后几种酶活性的变化［1］。植物在受到病原物侵染或是抗病激发子诱导后，过氧化物酶 （POD）、苯丙氨酸解氨酶 （PAL）、过氧化氢酶 （CAT）、多酚氧化酶的活性均显著增强。但酶活性增强有时与抗病性呈负相关［2］。朱友林［3］在对小麦赤霉病的研究中发现，抗、感品种接种病菌后超氧化物歧化酶 （SOD）活性均升高，但抗病品种比感病品种升高幅度更大。陈利峰等［4］研究抗、感小麦赤霉病SOD活性变化的结果表明，接种后抗病品种和感病品种SOD活性表现出相反的变化趋势，即抗性品种的SOD活性下降，而感病品种的SOD活性升高。不同抗性的葡萄品种感染白腐病病菌后，根据苗则彦等［5］的试验结果，抗病品种的健康果粒中SOD活性低于感病品种，但在受病原菌侵染后抗病品种的SOD活性迅速上升，感病品种的SOD活性几乎没有改变。

苗则彦等［5］对白腐病病的研究结果表明，抗、中抗品种的PAL酶活性，在病原菌侵染后呈上升趋势，而感病品种呈下降趋势。翟彩霞等［6］用低浓度玉米小斑病T毒素处理玉米CMS2T叶片后，再接种高浓度毒素，叶片上的病斑明显减少，而PAL等值较对照增高。吴岳轩［7］用水稻白叶枯病弱毒菌株预处理水稻后，再感染强毒菌株，水稻中PAL活性的变化强度大于对照，抗病性也强于对照。毕咏梅等［8］用稻瘟病菌菌丝和培养滤液中提取的诱导物处理水稻幼苗和愈伤组织后PAL活性提高。李冠等［9］用瓜类刺盘孢培养滤液和菌丝细胞壁诱导处理哈密瓜也得到相同结果。杨秀屏等［10］用叶锈菌侵染的小麦叶片为材料进行的研究表明，PAL的活性升高。黄锐［11］在研究杂交水稻及其亲本抗瘟性与几种酶活性及丙二醛含量的关系中表明，PAL活性变化与杂交稻品种及其亲本的抗瘟性呈正相关。

近年来，抗坏血酸过氧化物酶 （APX）重要的生理生化功能得到广泛的关注。在强光、干旱、热处理、ABA激素处理下，APX的转录水平稳定提高；然而，胁迫条件下酶活性的提高远不如转录水平提高的显著［12－13］。目前，超氧化物歧化酶活性、苯丙氨酸解氨酶活性和抗坏血酸过氧化物酶活性与葡萄以外的植物、黑痘病以外的病害或逆境的关系研究已有报道，但用来研究与葡萄抗黑痘病的关系尚未发现相关文献。因此本研究通过测定健康叶片和感病叶片中上述3种酶的活性变化趋势，探讨这3种酶活性与葡萄抗黑痘病的关系，以为病害防治及抗病育种提供参考。

1 材料与方法

1．1 试验材料

以早紫、维多利亚、新华一号、9307和粉红亚都蜜5个葡萄品种为试验材料，均为7年生的扦插苗，株行距为1．0m×2．0m。

1．2 试验方法

试验于2008年5～7月，在长江大学园艺园林学院教学实习基地塑料大棚内进行。随机选取非边缘位置且长势大致相同的植株，单株小区，3次重复。试验期间所有品种田间管理一致。酶活性测定时，选功能叶，并按病叶感病程度分轻、中、重3个等级取样。将采集的叶片放于冰箱冷藏室中保存备用。超氧化物歧化酶活性的测定采用文献 ［14］的方法，苯丙氨酸解氨酶活性的测定采用文献 ［15］的方法、抗坏血酸过氧化物酶活性的测定采用文献 ［16］的方法。试验结果的统计分析采用Duncan氏新复极差法 （SSR 法）［17］。

2 结果与分析

2．1 供试品种感病后叶片中各指标的变化

2．1．1 超氧化物歧化酶活性的变化

健康叶片和不同感病程度叶片中超氧化物歧化酶活性的测定结果见表1。

表1 供试品种感病后的SOD活性 U／g

由表1可知，9307感病后SOD酶活性先升高后降低，但均未达到显著差异；粉红亚都蜜感病后SOD酶活性也是先升高，然后显著下降；而新华一号感病后SOD酶活性先极显著降低，然后又极显著升高；维多利亚感病后SOD酶活性先是略微上升，然后是极显著下降，最后是极显著上升；早紫感病后SOD酶活性先是显著下降，然后是显著上升，最后又略微下降。总之，新华1号、维多利亚感病后SOD酶活性是极显著上升，9307、粉红亚都蜜、早紫感病后SOD酶活性稍有下降，未达到显著水平，但是总趋势还是升高。

2．1．2 苯丙氨酸解氨氨酶活性的变化

健康叶片和不同感病程度叶片中苯丙氨酸解氨氨酶活性的测定结果见表2。

表2 供试品种感病后的PAL活性 U／（g·min）

由表2可知，9307感病后PAL活性变化是先升后降然后又升高，但均未达到显著水平；新华1号感病后PAL活性变化先是显著升高，然后又稍有下降，总体上感病叶片中PAL活性也明显高于健康叶片；粉红亚都蜜感病后PAL活性变化是先稍有下降，然后又极显著上升，最后又极显著下降；维多利亚感病后PAL活性变化是先极显著下降，然后又稍有上升，最后又稍有下降；早紫感病后PAL活性变化是先极显著上升，然后又稍有上升，最后又极显著下降。总之，除维多利亚感病后PAL活性显著下降外，其他品种感病后PAL活性都有不同程度的升高。

2．1．3 抗坏血酸过氧化物酶活性

健康叶片和不同感病程度叶片中抗坏血酸过氧化物酶活性的测定结果见表3。

表3 供试品种感病后的APX活性 μmol ASA／（gFW·h）

由表3可知，9307和维多利亚感病后APX活性先是极显著上升，在重度感病时又极显著下降；新华1号感病后APX活性先是稍有升高，然后又极显著升高，在重度感病时又极显著下降；粉红亚都蜜感病后APX活性先是稍有升高，然后一直显著升高；维多利亚感病后APX活性先是稍有升高，然后又极显著上升，在重度感病时呈极显著下降趋势；早紫感病后APX活性先是稍有升高，然后是极显著上升，在重度感病时又稍有升高。总之，各品种感病后抗坏血酸过氧化物酶活性均高于健康叶片，即总趋势是升高。

2．2 供试品种健康叶片相关指标的比较

为了探讨不同品种健康叶片中相关指标的差异，将不同品种健康叶片中相关指标的大小进行了多重比较 （SSR法），结果见表4。

表4 供试品种健康叶片相关指标的比较

由表4可知，健康叶片中SOD酶活性的变化大体在539．7319～651．9910U／g之间，早紫、粉红亚都蜜与新华一号之间呈显著差异，其他品种均未达到显著差异；PAL酶活性的变化大体在1365．4176～2255．5009 U／（g·min）之间，粉红亚都蜜与早紫、维多利亚、新华一号之间呈显著差异，粉红亚都蜜与9307之间，早紫、维多利亚、新华一号之间均无显著差异；APX酶活性的变化大体在28．2129～29．9552μmol／（g·h）之间，各个品种之间均未达到显著差异。

2．3 供试品种不同感病程度叶片相关指标的比较

为了探讨不同品种感病叶片中相关指标的差异，将不同品种感病叶片中相关指标的大小进行了多重比较 （SSR法），结果见表5。

由表5可知，供试品种感病后叶片中SOD活性在276．8064～709．5578U／g之间变化，在轻度感病时，粉红亚都蜜、维多利亚、9307与早紫、新华一号之间呈极显著差异，早紫与新华一号之间呈显著差异，而粉红亚都蜜、维多利亚、9307之间均无显著差异，在中度感病时，粉红亚都蜜、9307、早紫与新华一号、维多利亚之间，新华一号与维多利亚呈极显著差异，粉红亚都蜜与9307、早紫之间呈显著差异，其他品种之间均无显著差异；在严重感病时，维多利亚与粉红亚都蜜、早紫、9307之间，新华一号与9307之间呈显著差异，维多利亚与新华一号之间，新华一号、粉红亚都蜜、早紫之间，粉红亚都蜜、早紫、9307之间均无显著差异。

表5 供试品种不同感病程度叶片相关指标的比较

供试品种感病后叶片中PAL酶活性在822．3616～5654．2681U／（g·min）之间变化，在轻度感病时，9307、早紫与维多利亚之间呈极显著差异，9307、早紫与粉红亚都蜜之间呈显著差异，而9307、早紫、新华一号之间，新华一号、粉红亚都蜜、维多利亚之间均无显著差异；在中度感病时，粉红亚都蜜与早紫、9307、维多利亚之间，新华一号与维多利亚之间呈极显著差异，粉红亚都蜜与新华一号之间，早紫与维多利亚之间呈显著差异，其他品种之间均无显著差异；在严重感病时，新华一号与粉红亚都蜜、早紫、维多利亚之间，9307与早紫、维多利亚之间呈极显著差异，9307与粉红亚都蜜之间呈显著差异，新华一号与9307之间，粉红亚都蜜、早紫、维多利亚之间均无显著差异。

供试品种感病后叶片中APX酶活性在28．5517～211．8743μmol／（g·h）之间变化，在轻度感病时，9307、粉红亚都蜜与早紫、新华一号维多利亚之间呈极显著差异，9307与粉红亚都蜜之间呈显著差异，而早紫、新华一号、维多利亚之间均无显著差异；在中度感病时，维多利亚与9307、粉红亚都蜜之间，早紫与粉红亚都蜜之间呈极显著差异，新华一号与粉红亚都蜜之间呈显著差异，其他品种之间均无显著差异；在严重感病时，早紫与粉红亚都蜜、维多利亚、新华一号、9307之间，粉红亚都蜜与9307之间呈极显著差异，9307与维多利亚、新华一号之间呈显著差异，粉红亚都蜜、维多利亚、新华一号之间均无显著差异。

3 小结与讨论

笔者多年来对不同欧亚种葡萄抗黑痘病的研究结果表明，粉红亚都蜜和新华一号为抗病品种，维多利亚为中感品种，9307和早紫为高感品种。本研究结果表明，在供试欧亚种葡萄品种中，抗病品种粉红亚都蜜和新华一号感病后随感病程度的加深而表现不同程度的升高；高感品种9307和早紫随感病程度的加深而表现不同程度的降低，早紫尤为显著。这说明了SOD活性与葡萄抗黑痘病存在一定的相关性。供试品种轻度感病后叶片除新华一号和早紫外超氧化物歧化酶活性均有不同程度的升高，这与营金凤等［18］的研究结果：棉株受红腐病茵侵染后，体内PPO、POD、SOD 3种酶活性均显著升高的结论基本一致。

抗病品种新华一号感病后PAL活性随感病程度的加深呈显著上升趋势，高感品种9307和早紫也表现为显著上升趋势，而中感品种维多利亚却表现出显著下降趋势。总之，叶片感病后，除维多利亚的苯丙氨酸解氨酶活性显著下降外，其他品种的苯丙氨酸解氨酶活性都有不同程度的升高。这与陈捷等［19］的研究结果：不同抗性品种接种茎腐病后PAL、几丁质酶、POD、PPO和CAT等5种防御酶系活性有不同程度提高，但抗性品种活性提高明显，增强时间早，活性上升速度快，而且与品种抗性呈显著正相关的结论基本一致。

叶片感病后，各品种的APX活性均高于健康叶片，抗病品种粉红亚都蜜、高感品种早紫随感病程度的加深呈显著上升趋势，高感品种9307、抗病品种新华一号和中感品种维多利亚随感病程度的加深呈极显著上升趋势，即总趋势是升高。但APX活性与葡萄抗病性是正相关还是负相关没有定论，有待进一步深入研究。

通过本研究发现，超氧化物歧化酶和苯丙氨酸解氨酶在感病较重时活性低于健康叶片，这两种酶在感病后其活性的变化在不同品种间表现较大差异，感病后抗病品种粉红亚都蜜的PAL酶活性呈显著下降趋势，出现这些现象的原因可能是由于试验材料、品种立地条件、指标测定方法、不同病害发生流行规律不同，不同植物不同品种间的抗病强弱不同等所至。由于条件所限，本研究仅从SOD活性、PAL活性、APX活性这3个指标与葡萄对黑痘病的抗性关系进行了探讨，而黑痘病抗性机理涉及的因素还有很多，有待进一步地深入研究。

［1］刘天明，李 华．葡萄对霜霉病抗性机理初探 ［J］．植物保护，1995，21（6）：12－15．

［2］李 华，张振文．欧亚种葡萄白粉病抗性及其稳定性研究 ［J］．园艺学报，1992，19（1）：23－28．

［3］朱友林．小麦抗感赤霉病的研究 ［J］．植物病理学报，1999，1（2）：79－84．

［4］陈利锋，宋玉立，徐雍皋，等．抗感赤霉病小麦品种超氧化物岐化酶和过氧化物酶的活性比较 ［J］．植物病理学报，1997，27（3）：209－213．

［5］苗则彦，赵奎华，刘长远．葡萄抗感白腐病品种PAL酶、PPO酶和SOD酶活性比较 ［J］．沈阳农业大学学报，2003，34（3）：177－180．

［6］翟彩霞，马春红，秦 君，等．植物诱导抗病性的常规鉴定－相关酶活性变化与诱导抗病性的关系 ［J］．中国农学通报，2004，20（5）：222－224．

［7］吴岳轩．杂交稻对白叶枯病的诱导抗性与细胞内防御系统关系的初步研究 ［J］．植物病理学报，1996，26（2）：127－131．

［8］毕咏梅，欧阳光察．稻瘟病菌诱导物对水稻苯丙烷类途径酶系和绿原酸的诱导作用 ［J］．植物生理学通讯，1990，（3）：18－20．

［9］李 冠，薛应龙，欧阳光察．诱导免疫哈密瓜植株的苯丙烷类代谢酶活力及新蛋白的出现 ［J］．植物生理学报，1989，15（4）：360－364．

［10］杨秀屏，韩公社，王 智，等．植物抗性生理研究 ［M］．济南：山东科学技术出版社，1992：208－212．

［11］黄 锐．杂交水稻及其亲本抗瘟性与几种酶活性及丙二醛含量的关系 ［D］．雅安：四川农业大学，2007．

［12］Mathews M C，Summers C B，Felton G W．Ascorbate peroxidase：a novel antioxidant enzyme in insects［J］．Archive of Insect Biochemistry and Physiology，1997，34：57－68．

［13］Foyer C H，Halliwell B．Purification and properties ofdehydroascorbate reductase from spinach leaves［J］．Phytochemistry，1997，16：l347－1350．

［14］萧浪涛，王三根．植物生理学实验技术 ［M］．北京：中国农业出版社，2005：215－218．

［15］陈建勋，王晓峰．植物生理学实验指导 ［M］．广州：华南理工大学出版社，2006：57－58．

［16］郑炳松．现代植物生理生化研究技术 ［M］．北京：气象出版社，2006：305－306．

［17］盖均镒．试验统计 ［M］．北京：中国农业出版社，2006：99－127．

［18］营金凤，潘月敏，高智谋，等．不同品种棉株感染红腐病菌后SOD等3种酶活性动态变化 ［J］．中国农学通报，2007，23（7）：455－467．

［19］陈 捷．我国玉米穗、茎腐病病害研究现状与展望 ［J］．沈阳农业大学学报，2000，5（3）：18－25．