铜处理对大白菜芝麻状斑点病发生及总酚含量的影响

陈启武1，杨晓云*罗庆熙1*臧 顺1张淑霞司朝光王 媛张清霞

（1西南大学园艺园林学院，重庆 400715；2青岛市农业科学研究院，山东青岛 266100）

铜处理对大白菜芝麻状斑点病发生及总酚含量的影响

陈启武1，2杨晓云2*罗庆熙1*臧 顺1张淑霞2司朝光2王 媛2张清霞2

（1西南大学园艺园林学院，重庆 400715；2青岛市农业科学研究院，山东青岛 266100）

选择感病品系03B9与抗病品系C24为试材，在水培条件下，研究不同铜浓度处理对大白菜芝麻状斑点病发生、总酚含量及多酚氧化酶活性的影响。结果表明：随着铜处理浓度的升高，两品系芝麻状斑点病的斑点数明显增加，03B9芝麻状斑点病发生程度明显高于C24。铜处理期间C24总酚含量、PPO活性较03B9平均高出25.6%和77.0%。试验结果初步表明，水培条件下铜胁迫促进了大白菜芝麻状斑点病的发生，铜浓度与芝麻状斑点病发生程度有关，同时影响了叶柄总酚含量及PPO活性。

大白菜；芝麻状斑点病；铜元素；总酚；PPO

铜是植物生长发育必不可少的微量矿质元素之一，也是多种酶类的组成成分之一，参与光合作用、电子传递、蛋白质合成等代谢活动（夏来坤 等，2006；Shaaban et al.，2009）。随着含铜杀菌剂的广泛应用，特别是波尔多液在果树上的应用，致使土壤中的铜含量超出土壤环境质量标准（GB15618―1995），对农作物的污染也日益显现。由于重金属具有累积性，过量的铜会对植物产生毒害作用，影响植物正常生长（王友保和刘登义，2001）。

大白菜生理病害芝麻状斑点病，发生在大白菜叶柄及叶脉上，发病部位出现大量黑色或黑褐色芝麻状斑点，且主要集中在叶柄的表皮细胞（郭莹 等，2011），严重影响了大白菜的外观品质和商品价值。在大白菜的实际生产中发现，种过果树或杨树等施用波尔多液或其他含铜杀菌剂的地块大白菜芝麻状斑点病发生往往较严重，经检测这些地块土壤有效铜含量高，严重地块有效铜含量是一般大田土壤的25倍以上，达到12.7 mg·kg-1。并且在叶片扦插鉴定中也发现，鉴定液添加一定浓度CuSO4能促进斑点病的发生（王丽丽 等，2008）。刘东等（2010）和郭莹等（2011）研究认为，芝麻状斑点病的发生与细胞膜系统受到损伤有关；徐磊（2003）研究表明，高浓度铜处理的普通白菜植株细胞膜的相对透性增加，膜的完整性遭到破坏，并在茎及叶脉中心部位有程度不一的变黑现象。但有关铜促进大白菜芝麻状斑点病发生的机理尚未见报道。本试验以芝麻状斑点病大白菜〔Brassica campestris L. ssp. pekinensis（Lour）Olsson〕抗病品系C24和感病品系03B9为试材（杨晓云 等，2006；王丽丽 等，2008；郭莹 等，2011），利用营养液水培技术，研究铜对芝麻状斑点病的发生、总酚含量及多酚氧化酶活性的影响，以期为大白菜芝麻状斑点病发生机理的进一步研究提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试验设计

选取芝麻状斑点病大白菜抗病品系C24，感病品系03B9为试材，两个品系均由青岛市农业科学研究院大白菜课题组提供。试验于2012年9～11月在青岛市农业科学研究院日光温室中进行。种子催芽后，9月18日播于72孔穴盘中，进行常规管理。10月16日幼苗长至5片真叶时进行水培，培养方法参照刘东等（2010）的方法。植株先移栽至盛有1/2Hoagland and Snyder营养液的培养箱中培养，缓苗7 d后，进行铜处理试验，氮总量为25 mmol·L-1，硝态氮与铵态氮浓度比为7∶3，营养液中其他大量营养元素与微量元素的含量参见郭莹等（2011）的配方。Cu以CuSO4·5H2O形式给出。试验设0.02 mg·L-1（T0，对照，普通Hoagland营养液中铜离子的浓度），0.50 mg·L-1（T1），1.00 mg·L-1（T2），3.00 mg·L-1（T3），5.00 mg·L-1（T4）5个铜浓度处理。每处理为1箱，3次重复，营养液每4 d更换1次。

1.2 调查取样

铜处理后大白菜芝麻状斑点病的发生情况每天调查记录1次。不同铜浓度处理前采样1次，以后每4 d取样1次，每次取第3、4功能叶的材料3株，称质量后迅速放入-76 ℃冰箱中待测总酚含量、多酚氧化酶（PPO）活性。

1.3 生理指标测定

总酚含量的测定参照罗晓芳等（1999） 的方法。PPO活性的测定参照中国科学院上海植物生理研究所和上海植物生理学会（1999）的方法。

应用Microsoft Excel 2003和DPS v7.05软件采用LSD法进行数据处理分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度铜处理对大白菜芝麻状斑点病发生的影响

不同浓度铜处理下感病品系03B9和抗病品系C24的芝麻状斑点病发生情况见表1。由表1可知，03B9在铜处理后3 d即有芝麻状斑点出现，在较低铜浓度处理（T0、T1、T2）下，03B9植株生长正常，处理后6 d芝麻状斑点数随铜处理浓度的增加而增多；较高铜浓度处理（T3、T4）下由于植株生长受到抑制，芝麻状斑点的发生与铜浓度相关性受到影响。抗病品系C24则在铜处理后8 d出现芝麻状斑点，低浓度铜处理（T0、T1、T2）植株生长正常，斑点数随处理天数的增加变化不明显，且3个处理间差异不明显；较高铜浓度处理（T3、T4）的斑点数波动较大。结果表明，不同浓度铜处理对感病品系03B9叶柄芝麻状斑点的发生影响较大，而对抗病品系C24影响较小，说明03B9对铜胁迫反应较C24敏感。

表1铜处理对大白菜芝麻状斑点病平均斑点数的影响

2.2 不同浓度铜处理对大白菜叶柄总酚含量的影响

由图1可以看出，铜处理期间抗病品系C24总酚含量整体高于03B9，且整个试验处理期间C24总酚含量比03B9平均高出25.6%。处理后4 d，2个品系叶柄中总酚含量均迅速升高，随后总酚含量降低。试验结果表明，不同铜浓度处理均提高了感病和抗病品系叶柄酚类物质含量，抗病品系提高的幅度更大些。

2.3 不同浓度铜处理对大白菜叶柄多酚氧化酶活性的影响

图1不同浓度铜处理对大白菜叶柄总酚含量的影响

图2不同浓度铜处理对大白菜叶柄多酚氧化酶活性的影响

PPO能催化多酚物质氧化成醌类物质，进而再氧化聚合形成像黑色素一样的物质。由图2可见，抗病品系C24 PPO活性整体高于感病品系03B9，且平均高出77.0%。低浓度铜处理03B9的PPO活性呈现升高—降低—升高的趋势。C24的PPO活性在处理后4 d迅速升高，之后保持在较高水平，但各浓度铜处理没有表现出规律性。

3 结论与讨论

本试验通过调查芝麻状斑点病发生情况发现，外源铜处理下，感病品系03B9在处理后3 d就表现出明显的斑点症状，且芝麻状斑点症状随着处理时间的延长、铜处理浓度的升高而加重。而抗病品系C24在处理后8 d才表现出斑点症状，且远不如03B9严重。03B9斑点症状表现与铜处理浓度有关，C24斑点症状表现与铜处理浓度关系不大。说明不同基因型的大白菜对外源铜胁迫敏感程度不同。

印芳等（2006）认为在褐变的过程中，总酚的含量越高，则褐变程度越严重。本试验中斑点症状发生较严重的感病品系03B9叶柄总酚含量低于抗病品系C24，与印芳等（2006）的结论不一致，但与郭莹等（2011）的结果较吻合。本试验研究发现叶柄中的总酚含量与斑点症状有关，说明芝麻状斑点病可能与酚类物质被氧化有关。付美云和周立祥（2004）认为酚类物质能使植物适应逆境，且酚类物质和多酚氧化酶的协同作用，能抑制重金属的胁迫。本试验中对大白菜施加外源铜处理，总酚含量、PPO活性都迅速得到提高，与付美云和周立祥（2004）的结论一致，随着处理时间的延长PPO活性下降，在逐渐适应了胁迫以后，酶活性又有所回升。

综上所述，初步试验显示水培条件下铜胁迫促进了大白菜芝麻状斑点病的发生，铜浓度与芝麻状斑点病发生程度有关，同时影响了叶柄总酚含量及PPO活性。但由于本试验各指标测定数据相对偏少，仍需多次重复进行结果验证；总酚含量及PPO活性与不同浓度铜处理的相关性还有待于进一步试验分析；对于本试验得到的结论是否存在选材因素干扰，今后还应扩大试材的选择广度。对于更深层次的影响机制的探讨和如何解除铜对大白菜芝麻状斑点病的影响还需进一步深入研究。

付美云，周立祥．2004．植物多酚在环境保护与农业生产中的应用．应用生态学报，15（9）：1673-1677．

郭莹，杨晓云，司朝光，张淑霞，张清霞，王媛．2011．不同形态氮素营养对大白菜芝麻状斑点病发生的影响．园艺学报，38（8）：1489-1497．

刘东，杨晓云，王媛，司朝光，张淑霞，张清霞．2010．氮素浓度对大白菜小黑点病发生的影响．中国农学通报，26（11）：303-307．

罗晓芳，田砚亭，姚洪军．1999．组织培养过程中PPO活性和总酚含量的研究．北京林业大学学报，21（1）：92-95.

王丽丽，杨晓云，张淑霞，张清霞，王媛，司朝光．2008．大白菜小黑点病苗期扦插鉴定及遗传规律初步分析．山东农业科学，（6）：53-55.

王友保，刘登义．2001．Cu、As及其复合污染对小麦生理生态指标的影响．应用生态学报，12（5）：773-776．

夏来坤，朱云集，郭天财，王晨阳，康国章，马冬云，王永华．2006．铜、镉胁迫下施硫肥和有机肥对冬小麦碳氮运转的影响．西北植物学报，6（2）：1217-1222．

徐磊．2003．铜胁迫对小白菜生理生化指标的毒害作用〔硕士论文〕 ．福州：福建农林大学．

杨晓云，张淑霞，张清霞，王殿纯，高晓蓉，尹同萍．2006．基因型对大白菜小黑点病发生的影响及抗病品种筛选．北方园艺，（6）：25-26.

印芳，葛红，彭克勤，赵伶俐，周玉杰，李秋香．2006．酚类物质与蝴蝶兰褐变关系初探．园艺学报，33（5）：1137-1140．

中国科学院上海植物生理研究所，上海植物生理学会．1999．现代植物生理学实验指南．北京：科学出版社：223-224.

Shaaban S H A，Manal F M，Afifi M H M．2009．Humic acid foliar application to minimize soil applied fertilization of surface-irrigated wheat．World Journal of Agricultural Sciences，5（2）：207-210.

Effects of Copper on Black Sesame Spot and Total Phenol Content in Chinese Cabbage

CHEN Qi-wu1，2，YANG Xiao-yun2*，LUO Qing-xi1*，ZANG Shun1，ZHANG Shu-xia2，SI Chao-guang2，WANG Yuan2，ZHANG Qing-xia2

（1College of Horticulture and Landscape，Southwest University，Chongqing 400715，China；2Qingdao Academy of Agricultural Sciences，Qingdao 266100，Shandong，China）

Taking Chinese cabbage 〔Brassica campestris L. ssp. pekinensis（Lour.）Olsson〕line 03B9 with high sensitivity and C24 with high resistance to black sesame spot as experimental materials，this paper studies the effect of different copper concentration treatments on black sesame spot， and total phenol content and PPO activity. The results showed that the sesame spots of the 2 lines were markedly increased as the copper concentration increased，and the occurrance degree of 03B9 was significantly higher than that of C24. During the copper treatments，the total phenol content，PPO activity in the petiole of line C24 were higher than that in line 03B9 with 25.6% and 77.0%，respectively. The preliminary tests showed that under hydroponic conditions，the occurrence of black sesame spot was promoted by the concentration of exogenous copper, the degree of disorder was related to the copper treatment concentration. Meanwhile, the total phenol content and PPO activity were influenced by copper.

Brassica campestris L. ssp. pekinensis（Lour.）Olsson；Black sesame spot；Copper；Total phenol；PPO

陈启武，硕士研究生，专业方向：设施园艺与蔬菜栽培生理，E-mail：593108808@qq.com

*通讯作者（Corresponding authors）：杨晓云，研究员，硕士生导师，专业方向：大白菜遗传育种研究，E-mail：qdyangxy@163.com；罗庆熙，男，副教授，硕士生导师，专业方向：设施园艺、蔬菜栽培与栽培生理，E-mail：qxluo@swu.edu.cn

2013-09-23； 接受日期：2014-01-08

青岛市科技计划项目〔11-2-4-5-（01）-jch〕