葡萄霜霉病抗性与叶片生理生化指标的关系

刘会宁　姚晓雯

摘要：以维多利亚、矢富罗莎、研选5号、早紫、凤凰51号、9307等6个欧亚种葡萄为试验材料，通过田间霜霉病调查，结合实验室测定健康叶片和感病叶片中的叶绿素含量、脯氨酸（Pro）含量、过氧化物酶（POD）活性、多酚氧化酶（PPO）活性，探讨各指标与葡萄抗霜霉病的关系。结果表明，研选5号、凤凰51号感染霜霉病范围较其他4个品种窄；依据国际植物种质委员会的标准划分抗病程度，供试品种（系）中除了9307、维多利亚为感病品种外，其他4个品种均为抗病品种；供试品种的健康叶片与感病叶片间除POD活性呈负相关外，其他指标间均呈正相关；健康叶片与感病叶片中叶绿素含量相关性达到极显著，而Pro含量、POD活性、PPO活性间相关性不显著；供试品种感病叶片中POD活性与病情指数呈正相关，其他指标均呈负相关。

关键词：欧亚种葡萄；霜霉病；脯氨酸；叶绿素；多酚氧化酶；过氧化物酶

中图分类号： S436.631.1文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）11-0180-03

收稿日期：2014-11-27

基金项目：湖北省教育厅重点科研基金（编号：D20081201）。

作者简介：刘会宁（1965—），女，陕西杨凌人，硕士，教授，主要从事葡萄高效栽培及抗病性相关研究。E-mail：1020713085@qq.com。葡萄是一种栽培价值很高的果树[1]，但生长过程中常遭受多种真菌病害危害[2]。葡萄霜霉病（Plasmopara viticola）是葡萄真菌病害中危害最广的病害，该病起源于北美洲，在中国葡萄主要产区均有分布[3]。该病主要危害葡萄叶片，也能侵染新梢幼果等幼嫩组织，导致葡萄品质和产量下降。几乎所有的欧亚种葡萄（Vitis vinifera）都感染霜霉病，目前该病主要采取化学防治，但其后果是葡萄种植成本增加、果实品质下降、危害人体健康及破坏生态平衡[4]。

国内外学者从多个方面对霜霉病的抗病机制进行了研究。在形态、组织结构方面，主要研究气孔密度、叶片形状、结构等与抗病性的关系[5-9]；在生化物质及生理指标方面，主要探讨组织水、叶绿素、脯氨酸等各种物质含量及过氧化物酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶等活性与植物抗病性的关系[10-19]。Marutyan等研究发现，对葡萄霜霉病有高度抗性的杂种，其多酚氧化酶活性增加，而感病品种的活性下降[12-13]。Rudyshin发现，在受侵染的局部地方过氧化物酶活性大大提高，并出现坏死斑，叶片感染部分愈小，过氧化酶活性愈低。感病品种受侵染时，真菌在整个叶片上繁衍，叶片各部分的过氧化物酶活性均比对照高[14]。史娟等研究表明，苯丙烷类代谢与植物抗病性有密切关系，不同抗性的葡萄品种感染霜霉病菌后，叶片中的苯丙氨酸解氨酶（PAL）、木质素含量有差异[15]。植物叶片和花茎中的叶绿体色素（叶绿素a和叶绿素b） 与霜霉病的抗性有关[16]。叶绿素含量与感病性呈极显著正相关，即叶绿素含量愈低，品种感病性愈弱，即抗病性愈强[17]。Margaryan对葡萄品种的氮代谢进行了研究，发现所有感病植物的叶片总氮和蛋白氮含量下降，非蛋白氮含量上升16 %～28 %，但抗病品种中非蛋白氮含量普遍降低，而铵态氮含量提高[18]。Marutyan研究表明，感病杂种健康叶片谷氨酸和天门冬氨酸含量较高，感病后这些氨基酸含量下降，但抗病杂种感病后谷氨酸和天门冬氨酸含量却上升[19]。本研究通过田间自然鉴定，结合生理生化指标测定，探讨不同欧亚种葡萄对霜霉病的抗性与各指标的关系，旨在为葡萄抗病机理研究及抗病育种提供参考。

1材料与方法

1.1材料

以长江大学园艺园林学院实习基地塑料大棚中的研选5号、凤凰51号、矢富罗莎、维多利亚、早紫、9307等6个欧亚种葡萄品种为材料，各品种植株均为5年生扦插苗，按1 m×2 m密度定植，单臂篱架、扇形整枝。试验期间所有品种采取同一方法管理。

1.2方法

采取田间自然鉴定和实验室测定相结合的方法进行。实验室测定时选植株主梢中部叶片为材料，且感病叶选取能代表各品种感病程度的叶片。

1.2.1田间自然鉴定随机选取非边缘位置且长势大致相同的植株，单株小区，每个处理3次重复。对每个供试植株选同一方位、生长基本一致的主梢上所有叶片进行调查，使调查总叶片数不少于200片。记录总叶片数和感病叶片数，用透明方格纸法确定发病叶片的严重度，根据表1的分级标准记录叶片分级状况。

1.2.2实验室指标测定植物组织中脯氨酸（Pro）和叶绿素含量的测定参照文献[20]的方法进行，过氧化物酶活性及多酚氧化酶活性的测定参照文献[21]的方法进行。

2结果与分析

2.1供试品种对霜霉病的抗性差异

从表3可见，供试品种（系）叶片霜霉病发病率为2048%～58.39%，平均为38.12%；病情指数为8.98～2754，平均为19.23。对供试品种霜霉病的发病率及病情指数进行方差分析，结果表明，从发病率来看，供试品种中的研选5号、凤凰51号与早紫、失富罗莎间差异不显著，与维多利亚差异显著，与9307差异极显著；从病情指数来看，按国际种质委员会的5级标准可将供试品种分为2类，9307、维多利亚为感病品种，其余4个品种均为抗病品种。

表3供试品种霜霉病抗性比较

品种发病率

（%）病情指数抗病程度研选5号20.48 bB8.98cA抗病凤凰51号23.65 bB10.33bcA抗病早紫 32.84 abAB19.13abcA抗病矢富罗莎 42.33 abAB22.89abcA抗病维多利亚51.01 aAB26.50abA感病930758.39 aA27.54aA感病注：在方差分析前已对病情指数进行反正弦转换；同列数据后不同大写字母、小写字母分别表示在0.01、0.05水平上差异显著。

2.2供试品种健康叶片与感病叶片相关指标的比较

由表4可见，供试品种健康叶片中脯氨酸含量为0.005 2% ～0.014 4%，叶绿素含量为1.601 0～2053 3 mg/g，多酚氧化酶活性为0.566 9～1.169 1 U/（min·g），过氧化物酶活性为0.279 0～2.335 0 U/（min·g）。感病叶片中脯氨酸含量为0007 7%～0.016 1%，叶绿素含量为1.116 0～ 1373 0 mg/g，多酚氧化酶活性为0.679 2～1170 9 U/（min·g），过氧化物酶活性为0.289 0～1.034 7 U/（min·g）。健康叶片与感病叶片中各指标对应的相关系数分别为脯氨酸含量为0.653 9，叶绿素含量为0.830 8 （极显著相关），多酚氧化酶活性为0.697 9，过氧化物酶活性为-0.145 8。

对各相关系数进行t测验，结果表明供试品种（系）健康叶片与感病叶片中的叶绿素含量相关性达到极显著水平；而脯氨酸含量、多酚氧化酶活性、过氧化物酶活性间的相关性则不显著。说明叶片感病后上述指标均有变化，其中叶绿素含量下降，即随着叶片的感病程度加深，其叶绿素含量降低；各品种间过氧化物酶活性、多酚氧化酶活性和脯氨酸含量变化趋势不同。

2.3供试品种病情指数与感病叶片中相关指标的关系

为探明葡萄感病后是否因相关指标变化而使各品种表现出不同程度的抗病性，本研究就供试品种病情指数与感病叶片中相关指标进行了相关分析。各供试品种病情指数与脯氨酸含量、叶绿素含量、多酚氧化酶活性、过氧化物酶活性的相关系数分别为-0.404 0、-0.413 7、-0.222 1、0.413 5。对其进行t测验，均未达到显著水平。供试品种感病叶片中除过氧化物酶活性与病情指数呈正相关外，其他均呈负相关。

3结论与讨论

本研究表明，供试欧亚种葡萄对霜霉病的抗性与脯氨酸含量、叶绿素含量、多酚氧化酶活性、过氧化物酶活性均无显著相关。供试品种感染霜霉病叶片与健康叶片中各指标含量均有一定相关性，其中叶绿素含量间相关性达极显著水平。供试品种（系）感病叶片中的过氧化物酶活性与病情指数呈正相关，即随着叶片感病程度加深，过氧化物酶活性升高，这与Rudyshin[14]和于凤鸣[22]的研究结果一致。感病叶片病情指数与其脯氨酸含量、叶绿素含量和多酚氧化酶活性均呈负相关，即多酚氧化酶活性越高，植株越不易感病，抗病性愈强，这与Marutyan[12]和Sriniasam等[13]在对葡萄霜霉病高度抗性的杂种上的研究结果一致。叶绿素含量与抗病性呈正相关，而贺普超等研究发现，叶绿素含量与感病性呈极显著正相关[17]，即叶绿素含量愈低的品种感病性愈弱、抗病性愈强的结果矛盾，这方面还有待进一步研究。另外，本研究表明脯氨酸含量与抗病性呈直线负相关，这与陈捷的研究结果[23]一致。

霜霉病抗性机理涉及因素很多，本研究仅从脯氨酸含量、叶绿素含量、多酚氧化酶活性、过氧化物酶活性等4个指标与葡萄对霜霉病的抗性关系进行了探讨，其他方面还有待进一步研究。

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