菟丝特对日本菟丝子及其寄主黄素梅部分生理指标的影响

郭春晖　张启尧　杨振德　马跃峰　杨思霞

摘要：[目的]从生理学角度探讨菟丝特对黄素梅上日本菟丝子的作用机理，为日本菟丝子的防除提供科学依据。[方法]用3种6%菟丝特As浓度（6、10和14 mg/L）对接种日本菟丝子的黄素梅进行喷洒处理，药后7 d测定日本菟丝子及黄素梅幼苗的部分生理指标。[结果]经6、10和14 mg/L 6%菟丝特AS处理后日本菟丝子的超氧化物歧化酶（sOD）活性和可溶性蛋白含量均显著下降（P<0.05，下同），分别是对照（清水）的28.34%、38.73%、58.68%和67.37%、39.62%、71.05%；可溶性糖含量、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性则显著高于对照。经6%菟丝特As处理后黄素梅幼苗的叶绿素荧光参数、光合作用参数、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和保护酶（sOD、cAT和POD）活性均显著高于对照；叶绿素a和叶绿素b含量在6 mg/L 6%菟丝子处理后显著高于对照，是对照的1.35和1.53倍，其余浓度下无显著差异（P>0.05）D[结论]6%菟丝特AS通过影响菟丝子体内蛋白质等生物大分子的代谢、破坏菟丝子体内保护酶系统的平衡对菟丝子发挥防治作用。寄主植物黄素梅则通过维持较强的光合作用和较高的可溶性蛋白水平及均衡的保护酶系统免遭菟丝特伤害。

关键词：6%菟丝特As；日本菟丝子；黄素梅；生理指标

0引言

[研究意义]日本菟丝子（Cuscuta，apouica Choisy）是旋花科（Convolvulaceae）菟丝子属（Cuscuta）的一种全寄生有害植物，在我国南北各地广泛分布，其通过吸器着生于寄主上吸取养料，致使被害植株光照不足，枝叶不能舒展，生长衰弱，严重时枯死（曾国军和曾慧铭，2014；杨思霞等，2015；白瑞霞等，2016）。日本菟丝子在广西分布广泛，对各种园林植物如桂花（Osmanthus sp.）、龙眼（Dimocarpus longan Lour）、榕树（Ficus microcarpa linn.f）、黄金榕（F microcarpa cv.Golden leaves）、羊蹄甲（Bauhinia Linn.）、刺桐（Erythrina variegata Linn.）、黄素梅（Duranta repens cv Gold leaves）、花叶鹅掌柴（Schefflera odorata cv Variegata）、福建茶[Carmona microphylla（Lam.）Don.]和红背桂（Excoecaria cochinchinensis Lour）等造成极大危害（许军等，2010；杜晓莉等，2011；杨思霞等，2015）。黄素梅又叫黄叶假连翘，属马鞭草科（Verbenaceae）假连翘属（Duranta）常绿灌木，在园林方面应用广泛（陆仟等，2014）。黄素梅被日本菟丝子寄生后，叶片出现黄化、脱落等症状，生长衰弱，严重时枯死，园林景观效果受到严重影响。目前，防除日本菟丝子的主要方法为人工拔除和喷洒除草剂（白瑞霞等，2016），但人工拔除费时费力，效率低，且效果差，容易复发，而除草剂的施用会对寄主植物造成不同程度的伤害。因此，研究菟丝子防除药剂对菟丝子及其寄主植物生理的影响，对于早期筛选安全、有效的化学药剂控制菟丝子蔓延为害，维护园林植物健康生长具有十分重要的意义。[前人研究進展]前人已对不同植物上的日本菟丝子进行了药剂防除研究，并取得了一定效果。谢创平（1989）用6%草甘膦AS防治龙眼上的日本菟丝子，药后60 d日本菟丝子的死亡率达100%。蒲立新等（2010）用10%草甘磷AS加0.3%-0.5%硫酸铵防除小叶榕上的日本菟丝子效果不佳。白瑞霞等（2016）研究表明，20%精喹禾灵EC和10.8%高效氟吡甲禾灵EC是防治园林树木日本菟丝子的安全、有效药剂。万静等（2012）测定3种植物提取物对菟丝子及寄主大豆生长发育和其保护酶活性的影响，发现这些提取物对菟丝子及其寄主大豆的保护酶产生了不同影响。杨思霞等（2015）研究表明，6%菟丝特AS对黄金榕上的日本菟丝子的防除效果较好，达90.55%，且对黄金榕新枝生长速率抑制率较小，仅为9.89%，是防除黄金榕上日本菟丝子一种安全、高效的理想药剂。[本研究切入点]植物受不同药剂处理后其生理指标会产生变化，但至今有关菟丝特对菟丝子及其不同寄主植物的生理生化反应鲜见报道。[拟解决的关键问题]通过对接种日本菟丝子的黄素梅进行喷洒6%菟丝特AS处理，研究菟丝特处理后日本菟丝子和寄主黄素梅生理指标的变化，从生理学角度探讨菟丝特对黄素梅上日本菟丝子的作用机理，以期为日本菟丝子的防除提供科学依据。

1材料与方法

1.1试验材料

供试黄素梅幼苗：黄素梅扦插苗，苗高20 cm左右，生长均匀一致。育苗盆规格：盆口内沿直径25 cm，高20 cm。

供试菟丝子：日本菟丝子，以人工中心株接种。日本菟丝子藤茎在黄素梅幼苗上覆盖率达10%-20%时喷药处理。

供试药剂：6%菟丝特AS（广西农业科学院植物保护研究所和南宁市绿化工程管理处联合研制）。

1.2试验方法

1.2.1试验设计 试验设6、10和14 mg/L 3个6%菟丝特AS浓度处理，以清水为对照（CK），每处理3次重复，每重复1盆。施药期间天气晴好，施药后7 d内只对盆栽苗基部淋水，随后常规管理。

1.2.2测定项目及方法 施药7 d后测定菟丝子和寄主黄素梅幼苗的部分生理指标。采用Li-6400便携式光合分析仪（美国Li-COR公司）测定光合作用参数，采用调制叶绿素荧光成像系统IMAGING-PAM（上海泽泉科技股份有限公司）测定叶绿素荧光参数；采用乙醇提取法测定叶绿素含量；采用葸酮一硫酸法测定可溶性糖含量；采用考马斯亮蓝法测定蛋白质含量。采用NBT光化还原法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性；采用紫外吸收法测定过氧化氢酶（CAT）活性；采用愈创木酚比色法测定过氧化物酶（POD）活性（陈建勋和王晓峰，2006；郑炳松，2006）。

1.3统计分析

运用SPSS 19.0对试验数据进行方差分析，并比较试验数据的差异显著性。

2结果与分析

2.1黄素梅幼苗光合作用参数的变化

从表1可以看出，不同菟丝特浓度处理对黄素梅幼苗各光合特性参数均有明显影响，其中，不同菟丝特浓度处理后黄素梅净光合速率（P））显著高于对照（P<0.05，下同）；不同菟丝特浓度处理后黄素梅气孔导度（G）和蒸腾速率（T）差异显著；6和10 mg/L菟丝特AS处理下黄素梅的气孔导度、蒸腾速率和胞问C02浓度（Gi）均显著高于对照，而14 mg/L菟丝特AS处理后黄素梅Gs、TG和G与对照差异不显著（P>0.05，下同）。

2.2黄素梅幼苗叶绿素荧光参数的变化

由表2可以看出，不同菟丝特浓度处理后黄素梅叶片叶绿素荧光参数均受到不同程度的影响，其中，PSII实际光量子效率[y（II）]随6%菟丝特AS处理浓度的增加呈递增趋势，光化学荧光淬灭系数（qP）、非光化学荧光淬灭系数（qN）和表观电子传递速率（ETR）总体亦呈现相似的规律性；经6%菟丝特AS处理后黄素梅叶片叶绿素荧光参数均显著高于对照。

2.3黄素梅幼苗叶绿素含量的变化

由图1可以看出，不同6%菟丝特AS浓度处理后黄素梅叶片叶绿素a和叶绿素b的含量均随着处理浓度的增加呈下降趋势，其中，用6 mg/L 6%菟丝特AS处理的黄素梅叶片叶绿素a和叶绿素b含量均显著高于对照，分别是对照的1.35和1.53倍，而10和14 mg/L6%菟丝特AS处理的叶绿素a和叶绿素b含量与对照无显著差异。

2.4日本菟丝子和黄素梅幼苗可溶性糖含量的变化

如图2所示，不同6%菟丝特AS浓度处理后的日本菟丝子和黄素梅幼苗可溶性糖含量均显著高于对照，其中，均以14 mg/L 6%菟丝特AS处理的可溶性糖含量最高。

2.5日本菟丝子和黄素梅幼苗的可溶性蛋白含量变化

如图3所示，不同6%菟丝特AS浓度处理后日本菟丝子的可溶性蛋白含量均显著低于对照，分别是对照的67.37%、39.62%和71.05%，其中10 mg/L 6%菟丝特AS处理的菟丝子的可溶性蛋白含量最低，且显著低于其他浓度处理；低浓度（6和10 mg/L）6%菟丝特AS处理后的黄素梅幼苗可溶性蛋白含量均显著高于对照，而高浓度（14 mg/L）6%菟丝特AS处理的黄素梅幼苗可溶性蛋白含量低于对照，但差异不显著。

2.6日本菟丝子和黄素梅幼苗保护酶活性的变化

由图4可知，不同6%菟丝特AS浓度处理后日本菟丝子的SOD活性均显著低于对照，分别是对照的28.34%、38.73%和58.68%，其中，6 mg/L 6%菟丝特AS处理后的菟丝子SOD活性最低，且显著低于其他处理；不同6%菟丝特AS浓度处理的黄素梅幼苗SOD活性均显著高于对照，其中，10 mg/L 6%菟丝特AS处理的黄素梅幼苗SOD活性最高。

如图5所示，不同6%菟丝特AS浓度处理后日本菟丝子和黄素梅幼苗的CAT活性差异显著，且均显著高于对照，其中以10 mg/L 6%菟丝特AS处理的日本菟丝子及黄素梅幼苗CAT活性最高。不同6%菟絲特AS浓度处理下黄素梅叶片CAT活性差异显著。其中以10 mg/L处理浓度下黄素梅叶片CAT活性最高。

如图6所示，6、10和14 mg/L 6%菟丝特AS处理后日本菟丝子的POD活性均显著高于对照，分别为对照的1.77、2.01和2.30倍；不同6%菟丝特AS浓度处理后黄素梅幼苗的POD活性差异显著，且均显著高于对照，其中以10 mg/L 6%菟丝特AS处理的黄素梅幼POD活性最高。

3讨论

菟丝子防治是园林植保工作的难点，运用化学药剂是防除菟丝子的主要方式之一，但化学药剂会在一定程度上影响寄主植物的生长，因此在防治菟丝子的同时降低其对寄主的影响至关重要。Habib和Rahman（1988）研究了杂草的几种提取物对菟丝子及其寄主生长发育的影响，结果发现，狗牙根的甲醇提取物对寄主紫花苜蓿安全但可显著抑制菟丝子生长；万静等（2012）研究发现，苦楝树皮的乙醇提取物能有效抑制菟丝子的生长发育且对寄主大豆安全。本课题组前期研究发现，菟丝特对黄金榕上日本菟丝子的防治效果好，而对寄主黄金榕、黄素梅等较安全（陆仟等，2014；杨思霞等2015）。

本研究结果表明，经6%菟丝特AS处理后日本菟丝子及其寄主黄素梅的生理代谢发生改变，尤其显著提高黄素梅幼苗净光合速率，低浓度（6 mg/L）6%菟丝特AS处理显著提高黄素梅叶片叶绿素含量，而高浓度（10和14 mg/L）处理的黄素梅叶片叶绿素含量与对照无显著差异；菟丝特处理显著提高菟丝子和黄素梅体内可溶性糖含量，但显著降低菟丝子的可溶性蛋白含量。

SOD、CAT和POD是植物体内重要的保护酶，在正常生理条件下，保护酶SOD、CAT和POD等相互协调，在植物体内保持平衡，使植物细胞免受伤害，但在逆境条件下植物体内活性氧的产生与清除平衡会受到一定程度的破坏，活性氧累积过多会导致植物细胞膜脂过氧化，结构和功能遭到破坏，从而表现出伤害症状（Hemfindez et al.，2001；Shinozaki et al.，2003；Apel and Hirt，2004）。本研究结果表明，经6%菟丝特AS处理后菟丝子SOD活性显著降低，而POD和CAT活性显著升高，导致保护酶系统的平衡状态受到破坏，从而表现出明显的伤害症状；相反，寄主植物黄素梅在6%菟丝特AS处理后3种保护酶活性均显著升高，保护自身免遭菟丝特的伤害。

4结论

6%菟丝特AS通过影响菟丝子体内蛋白质等生物大分子的代谢，破坏菟丝子体内保护酶系统的平衡对菟丝子发挥防治作用。寄主植物黄素梅则通过维持较强的光合作用及均衡的保护酶系统免遭菟丝特伤害。