连作年限对太子参根腐病发生及防御酶活性的影响

李安优+曾桂萍+赵致+李忠

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2017.13.034[HT9.]

摘要：研究了正茬、连作1～4年对太子参根腐病的发生及防御酶系活性的影响。结果表明，正茬、连作2 年、连作4 年地块的太子参根腐病发病率和病情指数分别为2.00%和0.50、36.67%和14.16、46.00%和17.33；寄主防御酶活性出现不同变化，太子参叶片过氧化氢酶（CAT）、多酚氧化酶（PPO）、过氧化物酶（POD）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性总体呈发病前较高、发病后降低的趋势，而超氧化物歧化酶（SOD）活性则出现发病后升高；太子参块根收获期，随种植年限的增加，各连作地太子参叶片PPO、PAL、SOD活性呈先降后增的趋势，CAT活性呈先增后降趋势，POD活性呈逐年降低趋势。

关键词：太子参；连作；根腐病；防御酶；过氧化氢酶；多酚氧化酶；过氧化物酶；苯丙氨酸解氨酶

中图分类号： S435.675文献标志码： A[HK]

文章编号：1002-1302（2017）13-0123-03[HS）][HT9.SS]

收稿日期：2016-12-13

基金项目：贵州省药用植物繁育与种植人才基地建设项目（编号：黔人领发[2013]15号）；贵州省中药材现代农业产业体系建设项目（编号：GZCYTX2015-0202）；贵州省施秉县中药材产业科技合作（编号：施中药科合专项[2014]03号）；贵州大学研究生创新基金（编号：研农2016027号）。

作者简介：李安优（1990—），女，贵州安顺人，硕士研究生，从事植物病害综合治理研究。E-mail：1148687357@qq.com。

通信作者：李忠，博士，教授，硕士生导师，从事植物病害防治教学及科研。E-mail：zhongzhongligzu@163.com。

[ZK）]

太子参[Pseudostellaria heterophylla （Miq.）Pax ex Pax et Hoffm.]别称孩儿参、童参、双批七、四叶参或米参，《中华人民共和国药典》2000年版规定，太子参的原植物为石竹科植物异叶假繁缕。太子参以块根入药，是一种珍贵的中药材，有补气健脾、生津润肺、养阴益血之功效[1]，为常用的药食两用植物和传统的清补药物，有重要的中医临床学价值，是民间常用强壮滋补品[2]。贵州省施秉县自20世纪90年代引种太子参，目前种植面积超过0.67万hm2，成为全国主要产地。由于种植年限长，太子参连作障碍问题非常突出，特别是连作导致的根腐病发病严重，太子参产量和品质下降，给太子参生产造成重大损失。

植物抗病反应机理涉及植物体内一系列复杂的生理生化变化。有研究表明，寄主植物和病原物之间抗病和亲和性互作感病的反应中，过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）、超氧化物歧化酶（SOD）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）等植物体内较重要的保护酶和防御酶与植物抗病性密切相关[3-5]。目前，有关太子参防御酶酶活性和根腐病抗性方面的研究相对较少。本试验以连作0～4年的太子参为材料，分别在根腐病发生前采集长势一致的叶片、收获期采集块根，测定太子参叶片和块根防御酶的活性及块根发病情况，为进一步揭示太子参抗根腐病的生理生化机制奠定基础。

1材料与方法

1.1种植基地概况

试验在贵州省施秉县城关镇新桥村中药材种植基地进行，属亚热带季风湿润气候区，年平均气温14.6 ℃，无霜期255～394 d，年降水量1 200 mm，日照时数1 195 h；地势为缓坡；土壤为黄壤，偏酸性，肥力中等。选用连作0～4年的田块，于2015年12月种植从福建省柘荣县引进的柘参3号太子参，按照当地种植习惯进行常规起垄栽培，厢面宽1 m，沟宽约15 cm，沟深约10 cm。

1.2供试样品采集

供试样品分2次进行采集，每次按5点采样并混匀。第1次采集叶片，在2016年5月19日太子参块根膨大期（A期）进行采集；第2次采集块根，在2016年7月28日块根收获期（B期）进行采集，洗净块根，晾干备用。

1.3 太子参根腐病发病调查

收获不同连作地的太子参块根，洗净晾干，分级调查根腐病的发病情况，计算根腐病的发病率、病情指数。以病斑占单个块根面积的百分率进行病害分级，共分为5级。0级：无病斑；1级：感病面积占整个块根面积的10%以内；2级：感病面积占整个块根面积的11%～30%；3级：感病面积占整个块根面积的31%～50%；4级：感病面积占整个块根面积的51%以上。

1.4太子參防御酶系的测定

防御酶的提取参照 Moerschbacher等的方法[6]略作改进：取0.5 g样品，加入5 mL pH值为5.5～8.8、含1%聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的0.1 mol/L 磷酸缓冲液，冰浴，充分研磨，4 ℃保存；10 000 r/min离心20 min，上清液即为酶粗提取液，-20 ℃ 冰柜中保存。PPO、POD活性参照乔富廉的方法[7]测定，PPO活性以1 min D410 nm 变化0.01为1个酶活性单位，POD活性以1 min D470 nm变化0.01为1个酶活单位；CAT活性参照高勇等的方法[8]测定，以1 min内D240 nm减少0.1的酶量为1个酶活性单位；SOD活性采用氮蓝四唑（NBT）光还原法[8-9]测定，以抑制氮蓝四唑光还原相对50%的酶量为1个酶活单位；PAL活性参考Qin等的方法[10-11]测定，以1 h D960 nm变化0.01为1个酶活单位。

2结果与分析

2.1不同连作地的太子参根腐病发病情况

在贵州省施秉县，5月份为太子参块根膨大期，6月初根腐病开始发生，7月初植株倒苗，7月中旬后逐渐进入采收期，此时根腐病危害达到高峰。由表1可知，随连作年限的增加，太子参根腐病发病率和病情指数逐年加重；正茬种植地的太子参根腐病发病相对较轻，发病率和病情指数分别为200%、0.50；连作2年、连作4年的地块太子参根腐病发病率和病情指数分别为36.67%和14.16、46.00%和17.33。endprint

2.2不同连作太子参叶片防御酶的活性变化

2.2.1过氧化氢酶（CAT）活性由图1可知，同一种植地太子参根腐病发病前即块根膨大期（A期）太子參叶片的CAT活性总体相对较高，采收期叶片CAT活性下降；块根膨大期（A期），连作2年种植的太子参其叶片CAT酶活性相对最高，为60.627 U/（mg·min）；块根收获期（B期），连作0～2年内，太子参叶片CAT活性逐年上升，酶活性分别为11.25、22.5、25.18 U/（mg·min），后出现下降。

2.2.2多酚氧化酶（PPO）活性由图2可知，同一连作地，根腐病发病前（A期）太子参叶片的PPO活性高于块根收获期（B期），这说明叶片PPO活性在发病前相对高，受到根腐病菌侵染反而导致PPO活性下降；随连作年限的增加，块根膨大期、收获期的太子参叶片PPO活性多呈下降趋势，这表明连作年限短、根腐病发病轻的地块，叶片PPO活性相对较高，而连作年限长、发病重的地块PPO活性相对较低，PPO活性与发病程度密切相关。

2.2.3过氧化物酶（POD）活性由图3可知，连作不同年份的同一种植地，根腐病发病前（A期）太子参叶片的POD活性高于块根收获期；随连作年限的增加，根腐病发病前（A期）太子参叶片的POD活性呈逐年增加趋势，而块根收获期（B期）的POD活性呈逐年下降趋势，根腐病的发生与POD活性密切相关。

2.2.4苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性由图4可知，连作不同年[CM（25]份的同一种植地，根腐病发生前（A期）太子参叶片的PAL活性高于发病后（B期），这说明太子参受到病原菌诱导，PAL活性降低；随连作年限的增加，根腐病发病前（A期）太子参叶片的PAL活性有一定波动，连作2、4年各出现1个PAL活性峰值，分别为137 950、191 425 U/（g·h）；随连作年限的增加，块根收获期（B期）时太子参叶片的PAL活性呈先降后增的趋势。

2.2.5超氧化物歧化酶（SOD）活性由图5可知，连作不同年份的同一种植地，根腐病发病前（A期）太子参叶片的SOD活性低于块根收获期（B期），即受到病原菌侵染，叶片SOD活性升高；随连作年限的增加，根腐病发病前太子参叶片的SOD活性整体呈下降趋势，连作1年的田块叶片SOD活性相对最高，为122 U/（g·min）；随连作年限增加，块根收获期太子参叶片的SOD活性整体也呈下降趋势。

3结论与讨论

植物体内的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、多酚氧化酶（PPO）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）等防御酶都与抗病性有关，其中，SOD、POD、CAT共同组成一个防御体系，能有效清除植物体内的自由基和过氧化物[12]。本研究表明，太子参未发病前，叶片的SOD活性相对较低，太子参感病时，病原菌激发了植株体内SOD活性的提高，SOD响应程度与抗病性呈正相关，这与王戈等的研究结论[13]类似；根腐病发病前太子参叶片的PPO活性高于发病期，发病轻的田块PPO活性相对较高，发病重的田块PPO活性相对较低；根腐病发病前太子参叶片的POD、PAL、CAT活性高于发病后，太子参受到病原菌诱导，导致POD、PAL、CAT活性降低，这与王戈等的研究结论[13-14]基本一致。

PPO、POD、PAL、CAT和SOD在太子参抗病机制中起着重要作用，其活性可作为该病防治的生理生化指标之一，同时，可在太子参抗根腐病种质资源筛选时重点关注。连作对太子参根腐病的发生影响很大，在生产实践中应通过轮作换茬方式以减轻太子参根腐病的发生。另外，在块根收获期，太子参根腐病随连作年限的增加而逐年加重，但各种酶活性并没有随种植年限的增加而出现规律性变化，其具体原因有待进一步研究。

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