干旱胁迫对不同水稻品种抗逆性和抗瘟性相关酶的影响

王丹+张亚玲+徐春莹++于连鹏+刘殿宇+靳学慧

摘要：采用聚乙二醇6000模拟干旱胁迫的方法，对水稻品种空育131和龙粳31幼苗进行不同程度的水分胁迫处理，接种稻瘟病菌后，通过分析比较叶片中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、多酚氧化酶（PPO）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性变化，探讨干旱胁迫对不同水稻品种抗逆和抗瘟能力的影响。结果表明，低强度干旱胁迫可增强水稻抗稻瘟病能力，而高强度干旱会降低其抗病能力；空育131抗旱能力较强，但抗病能力较弱，而龙粳31则相反；在干旱胁迫条件下，PPO和PAL在抗病上发挥作用更明显，而SOD和CAT则在抗旱上发挥作用更明显。

关键词：水稻；稻瘟病；干旱胁迫；抗病能力；抗逆

中图分类号： S435.111.4+1文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）04-0049-03

水稻是我国主要的粮食作物之一。在北方，水稻种植往往同时面临低温、干旱以及病害等多重危害[1]。稻瘟病是一种危害极严重的病害[2]，该病害的发病严重程度除与其生理小种致病力和水稻品种抗病力有关外，还与环境因素密切相关。前人的研究显示，低温能导致水稻抗稻瘟病能力显著下降[3]，而氮肥的过多施加也会导致其发病更严重[4]。

在中国北方，干旱已是一个很严重的问题[5-6]，前人的研究显示，干旱会导致某些植物抗病能力增强。但目前尚未见干旱对水稻抗瘟性影响方面的相关报道。因此，本试验对2个水稻品种在模拟干旱条件下进行接种稻瘟病菌的处理，比较叶片发病情况及在感病期间抗逆酶[超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）]及抗病酶[苯丙氨酸解氨酶（PAL）、多酚氧化酶（PPO）]的活性。此试验结果为干旱条件下种植水稻的抗病性研究及防控提供了理论指导。

1材料与方法

1.1试验时间、地点

试验于2015年在黑龙江八一农垦大学农学院水培实验室进行。

1.2试验材料

1.2.1供试水稻品种

空育131（感病品种）和龙粳31（抗病品种），均由黑龙江八一农垦大学水稻中心提供。

1.2.2供试菌株

稻瘟病菌种是从黑龙江省大庆市周边地区采集的穗颈瘟标样中分离、纯化得到。

1.2.3水培用品水培盆的外尺寸为245 mm×175 mm×60 mm，内尺寸为225 mm×155 mm×55 mm；定植篮的内径为 34 mm（上）、28 mm（下），外径为50 mm、高 45 mm。

1.3试验设计

水稻幼苗培养采用实验室水培方法，培养液采用经典的霍格兰（Hoagland）配方[7]。利用试剂聚乙二醇6000（PEG6000）模拟水分胁迫。试验设计分为2组：第1组为干旱胁迫组，将2个品种的水稻幼苗置于含有PEG6000（0、5%、12.5%）的Hoagland营养液中培养，检测胁迫后幼苗植株中CAT、SOD活性以及叶绿素含量随时间的延长而变化。其中0为对照组，采用正常水培条件。第2组为病害对照组，将幼苗进行不同程度的干旱胁迫（0、5%、12.5% PEG6000）处理 3 d 后，对其进行喷雾接种稻瘟病菌，并每隔24 h取样保存，用于后续指标测定，7～10 d后调查发病情况。以上每组每个处理设计5次重复。

1.4检测项目及方法

SOD活性的测定采用氮蓝四唑光化还原法[8]；CAT活性的测定直接采用紫外吸收法[9]；PPO活性的测定参照赵会杰的方法[10]；PAL活性按照欧阳光查的方法[11]测定；叶绿素含量的测定参照张其德的方法[12]。试验数据用Excel 2003处理并绘图。

2结果与分析

2.1干旱胁迫对水稻幼苗叶片中叶绿素含量及抗氧化酶活性的影响[HT]

2.1.1叶绿素含量的变化

由图1可以看出，在干旱胁迫条件下，空育131和龙粳31叶绿素含量均随胁迫时间的延长而下降，尤其龙粳31下降明显，且PEG6000浓度越高，叶绿素含量下降幅度越大。

2.1.2SOD活性的变化

在不同干旱强度梯度下，2个水稻品种的SOD活性都受到不同程度的影响（图2）。在轻度干旱胁迫（5% PEG6000）条件下，胁迫处理后3 d内，2个品种的酶活力均高于对照，且变化趋势相似。在较严重的干旱胁迫（12.5% PEG6000）条件下，龙粳31的酶活力下降明显，在第4 d时低于对照40%；而空育131的SOD活性变化不大，且高于龙粳31。

2.1.3CAT活性的变化

由图3可以看出，在轻度干旱胁迫后，2个品种CAT活性均被诱导上升，随着胁迫时间延长，CAT活性呈现先升后降的趋势，且胁迫后5 d，空育131的CAT活性高于龙粳31。而在高强度干旱胁迫下，2个品种的CAT活性相对于低强度干旱胁迫均有所下降，且龙粳31的CAT活性低于对照。

2.2干旱条件下接种稻瘟病菌对水稻幼苗叶片发病情况及抗氧化酶活性的影响[HT]

2.2.12个水稻品种接种处理后的发病情况

由图4可以看出，接种稻瘟病菌后，轻度干旱胁迫（5% PEG6000）时，2个水稻品种的病情指数低于对照；而较严重的干旱胁迫（12.5% PEG6000）时，2个水稻品种的病情指数高于对照，且龙粳31比空育131明显。

2.2.2接种后SOD活性的变化

5% PEG6000模拟干旱胁迫条件下，接种后前4 d，2个品种的SOD活性均高于对照，且空育131的SOD活性高于龙粳31，但在12.5% PEG6000条件下，2个品种SOD活性波動不大，且活性低于对照（图5）。

2.2.3接种后CAT活性的变化

可以看出，接种后 7 d 内，低强度干旱胁迫组接种后龙粳31的CAT活性变化不大，空育131的CAT活性有所上升，且高于龙粳31。而高强度干旱胁迫组接种后2个品种的CAT活性均缓慢下降，且活性均略低于对照。

2.2.4[JP2]接种后PAL活性的变化

由图7可以看出，低强度干旱胁迫时，2个品种的PAL活性在接种后1 d达到峰值，PAL活性变化趋势与对照相同，均为先升后降趋势，但高于对照；高强度干旱胁迫时，2个品种的PAL活性变化上下波动，但幅度不大，在接种后3 d内2个品种的PAL活性均低于对照。[JP]

2.2.5接种后PPO活性的变化

可以看出，接种后2个品种的PPO活性呈上升趋势，低强度干旱胁迫时，2个品种PPO活性均高于对照，且龙粳31的PPO活性要高于空育131；而高强度干旱胁迫时，在接种后的前5 d，龙粳31的PPO活性低于对照，而空育131在接种后的前3 d低于对照。

3讨论与结论

通过比较在模拟干旱胁迫条件下2个水稻品种的叶绿素含量及抗旱相关酶SOD和CAT的活力，发现空育131的抗旱

能力强于龙粳31。调查干旱胁迫条件下2个水稻品种的发病情况，发现干旱胁迫对这2个水稻品种的抗病能力影响较大，低强度干旱胁迫下增强抗病能力，高强度干旱胁迫下降低抗病能力，龙粳31的抗病能力比空育131强。检测2个品种的抗性相关酶结果表明，抗病能力较强的龙粳31的PPO和PAL活性虽然较高，但SOD和CAT活性较低；而抗旱能力较强的空育131的PPO和PAL活性虽然较低，但SOD和CAT活性较高。虽然前人报道SOD和CAT在植物抗病上也发挥着一定作用[13]，但本试验显示在干旱胁迫条件下，SOD和CAT在抗旱上发挥的作用更明显，而PPO和PAL在抗病上发挥的作用更明显。

参考文献：

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[2]王东超，邢守佳. 气候条件对水稻稻瘟病的影响与防治方法[J]. 吉林农业，2013（10）：20.

[3]毛建辉，卢代华，何明，等. 持续低温对水稻稻瘟病抗性的影响[J]. 植物保护学报，1999，26（2）：97-102.

[4]杨秀娟，甘林，阮宏椿，等. 氮肥对水稻苗POD、SOD活性及稻瘟病发生的影响[J]. 福建农林大学学报（自然科学版），2011，40（1）：8-12.

[5]段骅. 高温与干旱对水稻产量和品质的影响及其生理机制[D]. 扬州：扬州大学，2013.

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[9]陈建勋，王晓峰. 植物生理学实验指导[M]. 北京：华南理工大学出版社，2006：198-199.

[10]赵会杰. 多酚氧化酶活性的测定[M]//汤章城. 现代植物生理学实验指南. 北京：科学出版社，1999：128.

[11]欧阳光查. 苯丙氨酸解氨酶活性的测定[M]//汤章城. 现代植物生理学实验指南. 北京：科学出版社，1999：117-118.

[12]张其德. 测定叶绿素的几种方法[J]. 植物学通报，1985，3（5）：60-64.

[13]吴成龙. 水稻不同抗性品种抗稻瘟病生理生化机制的研究[D]. 大庆：黑龙江八一农垦大学，2008.