牡丹—枝孢霉互作过程中牡丹抗氧化酶活性的变化

摘要：牡丹红斑病是牡丹发生最为普遍的病害之一。本试验选用抗性牡丹品种鲁菏红和易感牡丹品种赵粉作为材料，研究牡丹经枝霉菌侵染互作过程中不同抗性牡丹品种抗氧化酶活性的变化。试验发现，鲁菏红与赵粉相比，发病较轻。二者的抗氧化酶（SOD、CAT、POD、PPO）活性变化趋势相似，均为先升高后下降，但在不同的品种中抗氧化酶活性变化的幅度和时间不同。在鲁菏红叶内抗氧化酶活性高，处理后上升快，下降缓慢，而在赵粉中则相反。特别是POD活性，鲁菏红在48 h达到高峰，比对照上升331.2%；而赵粉在72 h达到最高，比对照升高225.5%。以上结果表明，SOD、POD、CAT和PPO活性变化大小可作为衡量牡丹对红斑病抗性强弱的指标。

关键词：牡丹；牡丹红斑病；抗氧化酶；牡丹枝孢霉

中图分类号： S685.110.1 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2015）10-0228-02

牡丹（Paeonia suffruticosa Andr.）是我国十大传统名花之一，被誉为“花中之王”。牡丹不但欣赏价值高，还是名贵的中药材。牡丹籽油因其营养丰富，又有医疗保健作用，被专家称为“世界上最好的油”[1]。因此，牡丹栽培面积不断增加。随着栽培面积的扩大，其病害也逐年加重。据调查，国内牡丹病害有20多种[2]，其中牡丹红斑病，也叫霉病、轮斑病，是牡丹上发生最为普遍的病害之一，由牡丹枝孢霉（Cladosporium paeoniae Pass.）侵染引起[3]，主要危害部位为叶片。受害牡丹植株长势衰弱，花色衰退，严重时甚至死亡，引起牡丹品质差、苗木产量低，造成了重大经济损失，严重影响了牡丹产业的健康发展。通过调查发现牡丹不同品种间抗病性存在很大差异[3-4]，开发利用抗病品种是实现病害可持续控制的有效途径之一。现在的研究多集中于病原菌的分离和鉴定，对于牡丹受病原菌侵染后的生理生化的变化研究较少[5-6]，而研究牡丹与病原菌互作过程中生理生化的变化，最易揭示牡丹的抗病本质。本试验对不同抗病性的牡丹品种在牡丹-牡丹枝孢霉互作过程中的抗氧化酶活性变化进行研究，为抗病品种的选育提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料的培养及处理

本试验选用抗性牡丹品种鲁菏红和易感品种赵粉，在2013年秋季从山东菏泽购入，栽入花盆（45 cm × 32 cm）中，埋入大田越冬。2014年3月中旬移入温室，温室温度20～30 ℃。常规浇水、施肥管理，植株生长良好。

牡丹枝霉菌为笔者所在实验室从病叶上分离并鉴定的菌种。在PDA培养基上培养，25 ℃黑暗培养10 d，待菌落直径约6 cm时，用毛刷将病原孢子刷下，用无菌水配制成3.5×106 个/mL的孢子悬浮液。选取长势一致的植株，采用无创伤接种，用喷雾法将菌液喷至叶片的正反面至滴水为止。参照吴玉柱等的方法[7]，微型喷雾器喷雾保湿3 d，对照用无菌水喷施。分别于接种病原菌后的0 h（处理前）、12、24、48、72、120 h 取样，于09：00取材取牡丹枝条倒2、3叶，进行相关生理指标的测定。

1.2 生理指标的测定方法

超氧化物歧化酶（SOD）及过氧化物酶（POD）活性的测定均参照刘家尧等的方法[8]；过氧化氢酶（CAT）和多酚氧化酶（PPO）活性测定均参照郝再彬等的方法[9]。

1.3 发病情况统计方法

在病原菌处理10 d后统计牡丹发病情况，染病率=发病叶片数/调查的总叶片数×100%，以染病率来表示不同品种的抗病情况。

数据使用Excel处理，用SAS 8.1数据处理软件进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同牡丹品种的发病情况

赵粉、鲁荷红喷施病原菌后，均有病斑的出现，但出现的时间不同，赵粉3 d有小斑点出现，而鲁荷红5 d才开始出现小斑点。10 d后统计发病情况（表1），可知发病程度有显著差异，赵粉的发病率为69.0%，而鲁菏红为39.2%，说明鲁菏红对红斑病的抗性高于赵粉。

2.2 牡丹-枝孢霉互作过程中叶片SOD活性变化

SOD是在植物活性氧（ROS）清除系统中第一个发挥作用的重要抗氧化酶，能将O-2 · 歧化成H2O2和O2。从图1看出，2个牡丹品种经病原菌侵染后SOD活性先上升后下降，变化的时间和幅度不同。鲁菏红处理后在24 h有高峰的出现，比对照提高45.1%，随后开始下降，但仍高于对照。而赵粉在48 h达到高峰，比对照提高38.7%，之后又迅速下降。

2.3 牡丹-枝孢霉互作过程中叶片CAT活性变化

在生物体内CAT负责清除细胞内的过氧化氢，使之分解生成氧和水，防止膜脂过氧化，使细胞免遭过氧化氢的毒害。从图2可以看出，不同品种牡丹-枝孢霉处理后，CAT活性变化一致，均在24 h到达最高峰，鲁菏红、赵粉分别上升81.7%和88.3%，随后下降，但赵粉的下降速度比鲁菏红要快，降低了对H2O2的清除能力。

2.4 牡丹-枝孢霉互作过程中叶片POD活性变化

POD是逆境条件下的关键防御酶，能清除自由基，特别是在植物的抗病中发挥作用。由图3可知，鲁菏红牡丹枝孢霉处理后，POD活性在24 h时显著升高，在48 h时达到最大值，比对照上升331.2%；随后缓慢下降。赵粉在72 h达到最高，比对照升高225.5%。

2.5 牡丹-枝孢霉互作过程中叶片PPO活性变化

PPO参与了木质素前体的聚合作用，与植物抗病性密切相关。从图4可以看出，鲁菏红经病原菌处理后，PPO活性不断升高，在120 h稍有下降；而赵粉处理后，PPO活性升高缓慢，在72 h后迅速下降。

3 讨论

病原和寄主植物在相互作用的过程中，植物表现出相当大的潜力来防御外来病原物的侵袭，进而产生一系列的生理生化反应[10]，其中植物生理生化的变化一直是抗病性研究的热点问题，但牡丹受病原菌侵染后的生理变化研究较少。本研究中无论是抗性品种鲁菏红还是感性品种赵粉，在枝孢霉菌处理后抗氧化酶活性的变化趋势基本相似，均表现出先上升后下降的趋势，但不同的酶类及不同品种上升到高峰的时间和幅度不同。鲁菏红中的SOD活性在24 h出现高峰，随后下降，赵粉在48 h出现高峰，但鲁菏红中SOD活性显著高于赵粉。对于POD活性，鲁菏红在48 h出现高峰，而赵粉在72 h有高峰的出现，活性远高于赵粉。对于CAT和PPO活性，鲁菏红和赵粉高峰的时间相同，但鲁菏红升高的幅度大于赵粉，而赵粉活性的下降大于鲁菏红。总的来看，抗性品种鲁菏红抗氧化酶活性上升快，活性高，下降缓慢，而感病品种赵粉酶活性上升稍慢一些，上升幅度低，相对于鲁菏红下降较快。由于鲁菏红的发病率低于赵粉，这说明抗病性的强弱与酶活性的高低有密切的关系。endprint

牡丹受到柱孢菌的侵染后SOD活性也有升高再下降的趋势[6]，接种Fusarium spp.和Rhizoctonia后，具有较强抗病性的水稻秧苗SOD活性明显上升，高峰出现较早[11]。近年来，多项研究表明CAT参与了植物的抗病性，抗病的可能机制还不太清楚，可能在生物侵染的早期，将H2O2分解为O2，触发苯甲酸，生成水杨酸，启动了植物的系统抗性（systemic ac quired resistance，SAR），增强抗病性。POD酶催化合成的木质素是细胞壁的主要成分，是抵抗病原菌入侵的重要屏障[12]，木质素的含量可能与抗病性有关[15]。本试验中，2个牡丹品种的酶活性差异非常明显，抗性品种POD活性变化比感病品种活性高，与王凤敏等研究大白菜感染甘蓝链格孢的结果[13]相似。有研究发现，真菌感染后植株PPO 活性增强，与抗病密切相关[14]，且抗性品系的总酚量和PPO活性都要比敏感性品系高。

以上结果表明，牡丹-枝胞霉抗性的大小与抗氧化酶活性密切相关，SOD、POD、CAT和PPO活性变化大小均可作为衡量牡丹抗性大小指标的依据，可为培育抗病牡丹新品种提供理论指导。

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