不同抗性苹果中间砧对红富士苹果防御酶活性的影响

郭兴科 贾爱军 廖方舟 徐继忠

摘    要：以对苹果枝干轮纹病不同抗性的砧木作中间砧的红富士苹果为试材，测定了SOD、POD 、CAT、 PAL 和PPO的活性。结果表明，不同抗性中间砧上的红富士苹果的防御酶活性存在差异。抗病中间砧上红富士苹果的SOD、POD、 PAL和PPO的活性均高于感病中间砧上的，不同抗性中间砧上红富士苹果的CAT活性无规律可循。中间砧上红富士苹果较高的防御酶活性可能是红富士苹果对苹果枝干轮纹病的抗性增强的原因之一。

关键词：苹果;中间砧;轮纹病;抗病性;红富士;防御酶

Abstract： The leaves of Red Fuji apples on interstocks with different resistance to ring rot disease were used to assay the activity of SOD， POD， CAT， PAL and PPO. The results showed that the activity of resistant enzymes had a difference between the leaves of Red Fuji apples on interstocks with different resistance to ring rot disease. The activity of SOD， POD， PAL and PPO in the leaves of Red Fuji apples on resistant  interstocks was higher than that on susceptible interstocks. The activity of CAT in the leaves of Red Fuji apples on interstocks with different resistance to ring rot disease  showed no any rules. The high activity of resistant enzymes in the resistant interstocks might be one reason enhancing the resistance of Red Fuji apple to the ring rot disease on the stem.

Key words： apple; middle stock; ring rot disease; disease resistance; red Fuji; defensive enzyme

蘋果轮纹病是苹果生产中最重要的病害之一，能够危害枝干与果实，导致枝干粗皮或溃疡，严重时影响树势，果实发病则丧失商品价值。近年来，随着套袋技术的推广，果实轮纹病的发生得到有效控制，但是枝干轮纹病的发生有逐年加重的趋势。国立耘等[1] 对我国7个苹果主产省（市、区）的88个果园苹果枝干轮纹病发生和防治情况进行了调查， 结果表明苹果枝干轮纹病的总体发病率达77.6%。国内苹果生产上的主栽品种如富士、金冠、嘎啦、元帅等均不抗轮纹病[2-4]，其中，种植面积最大的富士很容易感染轮纹病，发病率高达70%～85%[5]。目前，生产上对轮纹病的防治措施主要是重刮皮和使用化学农药[6]，但是这些措施很难从根本上解决苹果轮纹病的发生。有研究表明，抗轮纹病砧木可以提高苹果树树体本身的抗轮纹病的能力，减少轮纹病的危害[7]。笔者通过调查不同抗性砧木苹果树的田间自然发病情况，发现砧木的病情越严重，其上嫁接的“红富士”苹果病情也越严重;反之，越轻[8]。抗病砧木提高接穗品种抗病性的机理尚不清楚，李广旭等[9]的研究发现苹果枝干被轮纹病菌侵染后，SOD、POD、PAL、PPO活性呈先上升后降低趋势。姜继芳[10]对不同砧木的富士叶片接种轮纹病菌后，SOD、POD、PAL、PPO活性也均表现为先上升后下降，而CAT活性没有一定的规律，表现为交替的上升下降。由此看来，防御酶的活性与抗苹果轮纹病密切相关。本试验以不同抗病性中间砧上嫁接的红富士苹果为试材，研究不同抗病性砧木对红富士苹果叶片防御酶活性的影响，以期为抗病砧木提高接穗品种抗病性机理研究提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料为1年生、3年生、5年生的苹果树，基砧均为八棱海棠，中间砧砧木号分别为11、210、1-13和8-42，其中11和1-13为抗病砧木，210和8-42为感病砧木，嫁接品种为‘红富士。

1.2 试验方法

1.2.1 培养苹果轮纹病菌 无菌操作台上把轮纹病菌接种到PDA培养基（马铃薯∶葡萄糖∶琼脂∶蒸馏水=200 g∶20 g∶12 g∶1 000 mL）上，在27 ℃光照培养箱里黑暗下培养4 d，选取长势均匀一致的轮纹病菌用于田间接种。

1.2.2 田间接种 选取生长一致的当年生砧木萌蘖，用75%的酒精擦拭接种部位，然后用无菌水擦拭，将生长均一的菌丝连同少量的培养基切割成2～3 cm的长方形菌条，缠在接种部位，再用棉花和塑料薄膜包裹，3 d后解除薄膜。

1.2.3 病情调查 田间自然发病调查参照国立耘等[1]的分级标准，在田间逐株调查砧木段轮纹病自然发病情况。人工接种发病调查参照阎振立等[11]的分级标准，于接种2个月后调查砧木萌蘖的发病情况。

1.2.4 防御酶活性测定 取当年生枝条中部成熟叶片，测定防御酶的活性。SOD、POD 和 CAT 活性测定分别采用氮蓝四唑比色法、愈创木酚法和紫外吸收法[12]。PAL 活性测定参照高俊凤[13]的方法。PPO 活性测定参照朱广廉等[14]的方法。

每处理重复 3 ～ 5 次。数据采用 DPS 统计分析软件进行差异显著性分析，各数据均用平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 不同砧木抗病性的鉴定

2012年和2013年对砧木进行抗病性鉴定。由表1可知，砧木1-13在田间和人工接种条件下均不发病，砧木8-42在田间和人工接种条件下均发病，发病等级达3级。砧木11在田间调查下不发病，砧木210在田间调查下发病，发病等级达4级。由抗性鉴定结果可知， 1-13、11是抗病砧木，8-42、210是感病砧木。

2.2 一年生不同抗性砧木上嫁接的红富士苹果防御酶活性的差异

由表2可知，红富士/1-13/八棱海棠的POD活性是30.79 OD·g-1，红富士/8-42/八棱海棠的POD活性是29.04 OD·g-1，前者的POD活性高于后者，但差异未达到显著水平。红富士/1-13/八棱海棠的SOD、CAT、PAL、PPO活性分别为249.58 OD·g-1、71.67 U·g-1、766.00 OD·g-1·h-1 、1 757.94 U·g-1·min-1，红富士/8-42/八棱海棠的SOD、CAT、PAL、PPO活性分别为201.25 OD·g-1、15.92 U·g-1、584.67 OD·g-1·h-1、1 325.39  U·g-1·min-1。前者的SOD、CAT、PAL、PPO活性均高于后者，且差异均达到显著水平。从数据中可以看出，抗病中间砧上红富士苹果的防御酶活性高于感病中间砧上的，中间砧能够影响红富士的防御酶活性，中间砧抗病性越高，其上红富士的防御酶活性越高。

2.3 3年生的不同抗性砧木上嫁接的红富士苹果防御酶活性的差异

由表3可知，红富士/11/八棱海棠和红富士/210/八棱海棠的CAT活性分别为23.89 U·g-1、73.59 U·g-1，前者的CAT活性低于后者，差异达到显著水平。红富士/11/八棱海棠的SOD、POD、PAL、PPO活性分别是273.33 OD·g-1、66.58 OD·g-1、806.00 OD·g-1·h-1、5 059.52 U·g-1·min-1，红富士/210/八棱海棠的SOD、POD、PAL、PPO活性分别为207.92 OD·g-1、53.70 OD·g-1、633.33 OD·g-1·h-1、3 666.67 U·g-1·min-1。前者的SOD、POD、PAL、PPO活性均高于后者，且差异均达到显著水平。从数据中可以看出，抗病中间砧上红富士苹果的SOD、POD、PAL、PPO活性高于感病中间砧上的，中间砧抗病性越高，其上红富士的SOD、POD、PAL、PPO活性越高。

2.4 5年生不同抗性砧木上嫁接的红富士苹果防御酶活性的差异

由表4可知，红富士/11/八棱海棠的SOD、POD、PAL、PPO活性分别为522.08 OD·g-1、35.79 OD·g-1、737.33 OD·g-1·h-1、6 440.48 U·g-1·min-1，红富士/210/八棱海棠的SOD、POD、PAL、PPO活性分别为337.50 OD·g-1、21.25 OD·g-1、635.33 OD·g-1·h-1、5 468.25 U·g-1·min-1。前者的SOD、POD、PAL、PPO活性均高于后者，且差異均达到显著水平。红富士/11/八棱海棠和红富士/210/八棱海棠的CAT活性分别为34.52 U·g-1、31.36 U·g-1，前者的CAT活性高于后者，但差异未达到显著水平。从数据中可以看出，抗病中间砧上红富士苹果的防御酶活性高于感病中间砧上的，中间砧能够影响红富士的防御酶活性，中间砧抗病性越高，其上红富士的防御酶活性越高。

3 讨 论

SOD、POD和CAT是活性氧清除系统的3种主要酶，能有效抑制活性氧自由基对机体的伤害。SOD催化超氧自由基（O·-2）产生歧化反应，生成毒性较小的H2O2和O2[15]。POD和CAT将H2O2降解成为无毒害的H2O和O2。这3种酶在细胞内彼此协调、相互作用，使细胞内的自由基保持正常水平，减轻自由基对生物体造成的毒害，提高生物体抗逆能力[16]，与植物的抗病性反应密切相关。赵玲玲等[17]对‘烟砧一号抗病机理研究表明‘烟砧一号作中间砧能显著提高富士叶片防御酶SOD 、POD和CAT 的活性。冯丽贞等[18]对福建省11个桉树主栽种系接种焦枯病菌前后关键防御酶系中的SOD和POD活性进行了研究，结果表明桉树健叶体内SOD、POD活性均表现为抗病种系>中抗种系>中感种系>感病种系，呈规律性变化。胡洪涛和李祥[19]通过对氧化物酶及其同工酶与柑桔对溃疡病抗性关系的研究，发现健康柑桔叶片中抗病类型品种的POD活性明显高于感病类型品种。本研究对1年生、3年生、5年生不同抗性中间砧上红富士苹果SOD、POD和CAT活性进行了测定，1年生抗病中间砧上红富士苹果的SOD、CAT活性显著高于感病中间砧上的，而POD活性没有差异;3年生抗病中间上红富士苹果的SOD、POD活性显著高于感病中间砧上的，CAT活性反而降低了，可能是由于SOD、POD彼此协调、相互作用，能够维持活性氧的动态平衡，不需要CAT的参与;5年生抗病中间上红富士苹果的SOD、POD、CAT活性均高于感病中间砧上的，其中SOD、POD活性差异性显著。总之，抗病中间砧上红富士苹果的SOD、POD活性高于感病中间砧上的，与前人的研究结果一致，这可能也增强了红富士苹果对苹果枝干轮纹病的防御能力。

PAL是连接初级代谢和苯丙烷类代谢第一步反应的酶，是苯丙烷类代谢的关键酶和限速酶，参与植保素和木质素的合成[20]，它在植物抗病中的作用得到普遍承认。赵玲玲等[17]对‘烟砧一号抗病机理研究表明‘烟砧一号作中间砧能显著提高富士叶片防御酶PAL的活性。叶建仁等[21]对湿地松叶片中PAL与抗褐斑病的关系进行了研究，结果显示抗病无性系的酶活性比易感株略高。王景景等[22]研究了甘薯黑斑病对苯丙氨酸解氨酶活性的影响，结果表明，未受黑斑病侵染时，高抗品种叶片中的PAL活性显著高于高感品种叶片的。本研究对1年生、3年生、5年生不同抗性中间砧上红富士苹果的PAL活性进行了测定，结果显示，抗病中间砧上红富士苹果的PAL活性高于感病中间砧上的，且差异性显著，与前人的研究结果一致。PAL参与植保素和木质素的合成，植保素和木质素能够抵抗病原物的侵入和扩展，起到抗病的作用，抗病中间砧上红富士苹果的PAL活性提高了，就有利于植保素和木质素的合成，抗病中间砧上红富士苹果对苹果枝干轮纹病的抗性可能也就提高了。

PPO 是酚类物质氧化的主要酶，参与植物体内酚类物质氧化产生醌类和参与木质素的合成，以杀死和抑制病原菌的繁殖而起到抗病作用[23]，在植物病害抗性中起重要作用。赵玲玲等[17]对‘烟砧一号抗病机理研究表明‘烟砧一号作中间砧能显著提高富士叶片防御酶PPO 的活性。宋从凤等[24]对青枯病具有不同抗性的7个桉树品系叶内PPO活性研究表明，不同抗病性的按树各品系之间其PPO活性存在着显著差异，对青枯病抗性较强的按树品系内PPO活性显著比抗病性弱的品系高。石雪晖等[25]研究了葡萄叶片中PPO活性与抗黑痘病的关系，发现PPO活性与葡萄的抗黑痘病能力呈正相關关系。本研究对1年生、3年生、5年生不同抗性中间砧上红富士苹果的PPO活性进行了测定，结果显示，抗病中间砧上红富士苹果的PPO活性显著高于感病中间砧上的，与前人研究结果一致，抗病中间砧上红富士苹果的PPO活性提高了，可能也就增强了抗病中间砧上红富士苹果对枝干轮纹病的抗性。

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