APP下载

水杨酸与硝普钠对采后芒果果实炭疽病抗性和苯丙烷代谢的协同诱导效应

2022-03-03何俊瑜顾津羽胡春梅宋雅萍肖桂云任艳芳

食品科学 2022年3期
关键词:炭疽抗病抗病性

何俊瑜,顾津羽,胡春梅,宋雅萍,田 丹,肖桂云,任艳芳,,*

(1.常州大学环境与安全工程学院,江苏 常州 213164;2.贵州大学农学院,贵州 贵阳 550025)

病害是导致果蔬采后品质下降和经济损失的重要原因之一,化学合成杀菌剂是当前控制病害的主要手段。然而随着长期使用化学药剂所带来的病原菌抗药性、环境污染和健康风险等问题的日趋严重,人们开始寻找安全、环保、高效的替代品以减少化学药剂的使用[1]。目前,采用外源诱抗剂诱导和激发果蔬自身的抗病性已成为控制采后病害的新途径[2]。

水杨酸(salicylic acid,SA)和一氧化氮(nitric oxide,NO)是植物体内普遍存在的两种重要的活性物质,不仅广泛参与调控植物的生长和发育过程,而且能够诱导植物对生物和非生物胁迫的抗性反应[3-4]。近年来,许多研究表明SA和NO可以作为信号分子激活或诱导果实体内的防御机制,增强果蔬的系统获得性抗性(systemic acquired resistance,SAR),从而减少病害导致的果蔬腐烂及品质劣变[5-7]。如采前乙酰水杨酸处理可以通过激活果实的苯丙烷代谢途径、增强过氧化物酶(peroxidase,POD)和多酚氧化酶(polyphenoloxidase,PPO)活性,从而诱导采后哈密瓜的抗病性[8];SA处理显著提高了温州蜜柑果皮中H2O2和一些防御代谢产物的含量,同时促进了果实中亲油性聚羟基黄酮积累,从而抑制病原菌的生长[9];外源NO处理明显提高了甜瓜、火龙果、猕猴桃等采后果实中苯丙氨酸转氨酶(phenylalanine amonialyase,PAL)、POD、β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3-glucanase,GLU)和几丁质酶(chitinase,CHI)的活性及抗病物质(总酚、类黄酮、木质素)的积累[6,10-11]。敬媛媛等[12]发现NO可以通过调节活性氧代谢提高甜瓜对采后病害的抗性。此外,也有研究表明SA和NO具有直接杀菌作用。如He Junyu等[13]发现SA能够直接抑制Colletotichum gloeosporioides菌丝的生长,降低芒果采后炭疽病发生。Hu Lingang等[14]报道0.25~1.00 g/100 mL硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)(NO供体)能够直接抑制Fusarium sulphureum的生长,防治马铃薯干腐病。

近年来研究发现SA和NO作为信号分子在诱导采后果实抗病性中表现出许多类似的防护作用机制,如激活相同的抗病相关蛋白或酶活性、促进抗病物质的积累、调节活性氧平衡等[9-10,15],表明SA和NO在参与诱导果实采后的抗病性中并不是孤立存在的,可能存在相互作用。李翠丹等[16]研究表明NO可能参与SA诱导的采后番茄果实抗病反应。Shi Jingying等[17]研究发现NO通过促进桃果实中SA积累诱导了果实对Monilinia fructicola的抗病性。目前,有关SA和NO二者互作关系的研究主要集中在植物的抗盐[3]、抗旱[18]和抗重金属[19-20]等非生物胁迫下,且表现出协同增效作用,而关于SA和NO在诱导植物抗病性中互作效应的研究仍十分缺乏,二者之间是否存在协同作用尚不清楚。

芒果(Mangifera indicaL.)是世界上重要的热带水果,其色泽诱人、口感香甜,且富含丰富的营养,深受各国消费者喜爱。然而芒果果实采后极易受到各种病原物侵染,其中炭疽病是危害最为严重的一种病害,可导致芒果采后损失率高达30%~60%[21]。因此,如何控制采后芒果的腐烂是一个亟需解决的问题。前人及本课题组研究表明SA和NO单独处理均可明显提高采后芒果的抗病性,降低贮藏期间果实的发病率,提高贮藏品质[13,22-23],但SA和NO在抗病诱导过程中是否存在协同作用,目前还鲜见有关研究报道。为此,本实验以芒果果实为材料,采用SA和SNP单独及复合处理,重点研究其对接种炭疽病菌生长、果实相关抗病酶活性和抗病物质含量的影响,探讨SA和NO诱导采后芒果果实抗病性的协同效应和可能的机制,为今后更好地利用诱抗剂控制园艺产品采后病害提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试材料为‘台农’芒果(Mangifera indicaLinn.cv.Tainong),采自广西省百色市果园,果实为7~8成熟,采摘后当天常温运回贵州大学农学院实验室。挑选果色均一、果形正常、无机械和病害损伤的新鲜果实用于后续实验。

水杨酸(分析纯) 天津科密欧化学试剂有限公司;硝普钠 美国Sigma-Aldrich公司;L-苯丙氨酸、几丁质、蜗牛酶、昆布多糖 上海阿拉丁生化科技股份有限公司;没食子酸标准品 上海源叶生物科技有限公司;其他常用试剂和药品(均为分析纯)均购自国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

Epoch全波长酶标仪 美国Bio Tek仪器有限公司;5804R型高速冷冻离心机 上海艾本德中国有限公司;S210-K pH计 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;SHP-350生化培养箱 上海精宏实验设备有限公司;DL-CJ-2NDII超净工作台 北京东联哈尔仪器制造有限公司;JXFSTPRP-48冷冻研磨仪 上海净信科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 果实处理

将挑选好的果实用体积分数0.05%次氯酸钠(有效氯质量分数≥10%)浸泡3 min,无菌水冲洗3 次后室温条件下自然晾干。将果实随机分成4 组,分别进行蒸馏水(对照组)、2 mmol/L SA(SA处理组)、0.25 mmol/L SNP(SNP处理组)、2 mmol/L SA+0.25 mmol/L SNP(SA+SNP处理组)浸果处理5 min,SA和SNP处理浓度为本实验前期筛选出具有较好保鲜和抑制病害的浓度[13,24]。之后取出自然晾干。将芒果放入铺有多层软纸的塑料盒中室温下诱导24 h后,进行炭疽病菌接种。接种后的果实分成两组,一组用于病斑直径和发病率的观察和测定,每2 d统计一次果实病斑直径和发病率;每个处理30 个果,重复3 次。另一组用于果实取样测定抗病相关指标,每2 d取一次样,取样部位为距离接种病斑边缘0.5~1.5 cm的果肉组织,样品用液氮迅速冷冻后,装入锡箔纸袋中于-80 ℃冰箱保存;每个处理40 个果,重复3 次。所有果实均在(25±1)℃、相对湿度90%~95%的条件下贮藏。

1.3.2 果实损伤接种

损伤接种参照He Junyu等[13]的方法。接种前,取28 ℃下PDA培养基上培养7 d的芒果炭疽病病菌(Colletotichum gloeosporioidesPenz),在无菌条件下用无菌水(含体积分数0.01% Tween-80)配制成孢子悬浮液,并用血球计数板调节孢子悬浮液浓度至1.0×106spores/mL,现用现配。接种时,芒果果实表面先用体积分数70%乙醇溶液擦拭灭菌后,用灭菌钉在果实赤道表面刺1 个孔(深3 mm、直径4 mm),在孔中注入20 µL孢子悬浮液。

1.3.3 病斑直径和发病率测定

病斑直径测定采用十字交叉法,每次测定10 个果实,结果取平均值,单位为cm。病斑直径≥4.5 mm则确定为发病。发病率按下式计算。

1.3.4 抗病物质总酚、木质素、类黄酮含量测定

总酚含量的测定采用Folin-Cioealteu法[13],以每克鲜果实含有没食子酸的质量表示,单位为mg/g。

木质素含量测定参考He Junyu等[13]的方法,以含每克鲜果实的反应液在280 nm波长处的光密度值(OD280nm)表示。

类黄酮含量测定采用Li Guangjin等[25]的方法,略有调整,将1 mL提取物添加到0.3 mL 5 g/100 mL NaNO2中,6 min后,加入150 μL 10 g/100 mL AlCl3·6H2O,5 min后加入0.5 mL 1.0 mol/L NaOH溶液,在510 nm波长处测定吸光度,其含量表示为每克鲜质量中含有的芦丁质量,单位为mg/g。

1.3.5 抗病相关酶活力测定

PAL、PPO、GLU和CHI活力测定参考He Junyu等[13]的方法。以每克鲜果实每小时290 nm波长处吸光度增加0.01为1 个PAL活力单位(U);以每分钟每克鲜果实420 nm波长处吸光度增加0.01为1 个PPO活力单位(U);以每克鲜果实样品每秒酶分解昆布多糖产生1 nmol葡萄糖为一个GLU活力单位(U);以每小时每克鲜果实样品中酶分解胶状几丁质产生1 µmolN-乙酰葡萄糖胺为一个CHI活力单位(U)。

肉桂酸-4-羟化酶(cinnamate-4 hydroxylase,C4H)和对香豆酰-CoA连接酶(4-coumarate CoA ligase,4CL)活力的测定参照范存斐等[5]的方法。以反应液每分钟在340 nm波长处吸光度增加0.01为一个C4H活力单位(U);以反应液每分钟在333 nm波长处吸光度增加0.001为一个4CL活力单位(U)。POD活力测定参考Ren Yanfang等[24]的方法,以反应液每分钟内在470 nm波长处吸光度增加1为一个POD活力单位(U)。

肉桂醇脱氢酶(cinnamyl alcohol dehydrogenase,CAD)活力的测定参照Goffner等[26]的方法并略作修改。取冷冻的果肉组织3 g,加入5 mL 4 ℃预冷的0.1 mol/L磷酸缓冲液(pH 6.25,含15 mmol/Lβ-巯基乙醇、2 g/100 mL聚乙二醇和1 g/100 mL聚乙烯吡咯烷酮),冰浴下充分研磨成匀浆,在4 ℃、12 500 r/min下离心25 min,上清液用于CAD活力测定。以反应液每分钟内340 nm波长处吸光度变化0.001为1 个CAD活力单位(U)。

以上酶活力单位均为U/g。

1.3.6 丙二醛和H2O2含量的测定

丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量测定采用硫代巴比妥酸法[24],用nmol/g表示。H2O2含量采用四氯化钛法[24],用μmol/g表示。单位均以鲜质量计。

1.4 数据统计与分析

采用SPSS 16.0软件对数据进行统计分析和皮尔逊相关性分析;利用邓肯氏多重比较进行差异显著性分析,差异显著性水平为0.05。采用OriginPro 8.5软件绘图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对接种炭疽病菌后芒果发病率和病斑直径的影响

与对照相比,SA和SNP无论单独处理还是复合处理均明显减缓了接种芒果炭疽病的发病进程(图1A),降低了病斑直径(图1B),且以复合处理的效果最佳。接种炭疽病菌后,对照果实在6 d时全部染病,而此时SA、SNP和SA+SNP处理组的发病率分别为对照组的80.27%、77.82%和70.64%。在接种后第10天,SA、SNP和SA+SNP处理组病斑直径分别比对照组降低了19.80%、22.64%和35.87%。

图1 SA和SNP处理对接种炭疽病菌后芒果果实发病率(A)和病斑直径(B)的影响Fig.1 Effects of SA and SNP treatment on disease incidence (A) and lesion diameter (B) of mango fruits inoculated with C.gloeosporioides

2.2 不同处理对接种炭疽病菌后芒果MDA和H2O2含量的影响

MDA是膜脂过氧化的最终产物之一,其含量是衡量膜脂损伤程度的一个指标。如图2A所示,在接种炭疽病菌后,各处理组芒果果实MDA含量均呈上升趋势。与对照组相比,SA、SNP单一和复合处理组的MDA含量均保持较低水平。在接种后10 d,SA+SNP处理组的芒果果实中MDA含量最低,分别为对照组、SA和SNP处理组的60.43%、80.08%和85.51%,说明SA与SNP复合处理可有效降低接种病原菌后果实细胞膜的伤害程度。

图2B显示,接种后不同处理组果实中H2O2含量明显上升,在接种后2 d时达到峰值,此时SA、SNP单一和复合处理组的H2O2含量显著高于对照组(P<0.05),分别较对照组高13.64%、17.33%和23.55%。之后H2O2含量迅速下降,接种4 d后H2O2含量又持续增加,与对照组相比,SA、SNP单一和复合处理降低了H2O2含量的增加幅度,接种10 d后,其H2O2含量分别为对照组的78.51%、74.03%和66.28%(P<0.05)。可见,SA和SNP处理明显增加了接种果实初期H2O2含量,并有效降低后期H2O2的积累,从而降低膜脂过氧化程度。

图2 SA和SNP处理对接种炭疽病后芒果果实中MDA(A)和H2O2(B)含量的影响Fig.2 Effects of SA and SNP treatment on the contents of MDA (A)and H2O2 (B) in mango fruit inoculated with C.gloeosporioides

2.3 不同处理对接种炭疽病菌后芒果苯丙烷代谢关键酶活力的影响

由图3A可知,接种炭疽病菌后对照组和各处理组芒果果实PAL活力总体表现为逐渐增加的趋势,且各处理组的果实中PAL活力整体较对照组高。在接种后第10天,SA、SNP和SA+SNP处理组PAL活力分别为对照组的1.21、1.58 倍和1.42 倍。在整个贮藏期间,除了接种后第10天,SNP处理组中PAL活力最高外,总体以SA+SNP处理组PAL活力最高。

如图3B、C所示,接种炭疽病后芒果果实C4H活力在贮藏期间缓慢上升,而4CL活力总体呈先增加后下降趋势。在整个贮藏期间,SA、SNP单一和复合处理组果实中C4H和4CL活力均显著高于对照组(P<0.05),其中以SA和SNP复合处理组的C4H和4CL活力最高,在接种后第10天,SA+SNP处理组中C4H和4CL活力分别是对照组的1.32 倍和1.64 倍。

图3 SA和SNP处理对接种炭疽病菌后芒果果实中PAL(A)、C4H(B)和4CL(C)活力的影响Fig.3 Effects of SA and SNP treatment on the activities of PAL (A),C4H (B) and 4CL (C) in mango fruit inoculated with C.gloeosporioides

2.4 不同处理对接种炭疽病菌后芒果POD和PPO活力的影响

POD和PPO是苯丙烷代谢途径末端的两个氧化酶,可氧化果实中的酚类化合物。此外,POD还与植物体内活性氧代谢紧密相关。如图4A可知,随着贮藏时间的延长,接种后芒果果实POD活力逐渐增加。接种后第2天,对照组果实中的POD活力显著高于其他处理组,而接种4 d后,SA、SNP和SA+SNP处理组的POD活力显著高于对照组(P<0.05),在第10天时,分别较对照组提高了29.36%、39.39%和46.03%(P<0.05)。

由图4B可知,接种后芒果果实PPO活力总体表现为随着贮藏时间的延长,呈先增加后降低的趋势,其中SA处理组和SA+SNP处理组果实PPO活力在接种后的第6天达到最大值,而SNP处理组和对照组果实在接种后第8天达到最大值。在整个贮藏期间,接种后的SA、SNP和SA+SNP处理组果实中PPO活力均显著高于对照组(P<0.05),平均值分别比对照组增加了26.14%、29.88%和50.52%,以SA+SNP处理组的PPO活力最高。

图4 SA和SNP处理对接种炭疽病后芒果果实中POD(A)和PPO(B)活力的影响Fig.4 Effects of SA and SNP treatment on the activities of POD (A)and PPO (B) in mango fruit inoculated with C.gloeosporioides

2.5 不同处理对接种炭疽病菌后芒果CAD活力的影响

CAD是木质素合成的重要酶。由图5可知,接种后芒果果实CAD活力随贮藏时间的延长呈先升高后下降的趋势,且无论SA、SNP单一处理组还是复合处理组,其CAD活力均显著高于对照组(P<0.05),说明SA和SNP处理均能明显增强CAD活力,总体以SA+SNP复合处理组CAD活力最高。

图5 SA和SNP处理对接种炭疽病菌后芒果果实中CAD活力的影响Fig.5 Effects of SA and SNP treatment on CAD activity in mango fruit inoculated with C.gloeosporioides

2.6 不同处理对接种炭疽病菌后芒果CHI和GLU活力的影响

由图6A可知,随着接种后时间的延长,各处理组接种芒果中CHI活力呈先升高后下降的趋势,在接种后第8天达到最大值。与对照组相比,SA、SNP和SA+SNP处理整体上显著提高了接种果实中CHI活力。在接种后第10天,SA、SNP和SA+SNP处理组CHI活力分别是对照组的1.73、1.75 倍和1.97 倍。由图6B可以看出,随着贮藏时间的延长,各处理组果实GLU活力逐渐增加。与对照相比,SA、SNP和SA+SNP处理明显提高了接种芒果果实的GLU活力。整个贮藏期间,SA、SNP和SA+SNP处理组GLU活力平均值比对照组分别增加了30.06%、33.18%和48.98%。

图6 SA和SNP处理对接种炭疽病菌后芒果果实中CHI(A)和GLU(B)活力的影响Fig.6 Effects of SA and SNP treatment on the activities CHI (A) and GLU (B) in mango fruit inoculated with C.gloeosporioides

2.7 不同处理对接种炭疽病菌后芒果木质素、总酚和类黄酮含量的影响

由图7A~C可知,接种炭疽病菌后,对照组和各处理组果实中木质素、总酚和类黄酮含量总体均呈现先增加后降低的趋势。与对照组相比,整个贮藏期间SA、SNP和SA+SNP处理后的接种果实中木质素含量平均值分别增加了26.01%、29.58%和43.37%,总酚含量平均值分别增加了28.41%、37.76%和48.93%,类黄酮含量平均值分别增加了54.66%、40.37%和65.40%。由此可见,SNP和SA处理,特别是SA+SNP处理,可有效增加接种后的果实体内抗病物质的含量。

图7 SA和SNP处理对接种炭疽病菌后芒果果实中木质素(A)、总酚(B)和类黄酮(C)含量的影响Fig.7 Effects of SA and SNP treatment on the contents of lignin (A), total phenols (B) and flavonoids (C) in mango fruit inoculated with C.gloeosporioides

2.8 芒果炭疽病发病率、病斑直径与膜脂过氧化、抗病物质和抗病相关酶活力的相关性分析

芒果果实接种炭疽病菌后,果实发病率、病斑直径与膜脂过氧化指标、抗病物质含量和抗病相关酶活力的相关性分析结果如表1所示,发病率和病斑直径均与PAL、4CL、C4H、CAD、PPO和POD活力呈显著或极显著负相关(P<0.05、P<0.01),与木质素、总酚、类黄酮含量呈显著或极显著负相关(P<0.05、P<0.01),说明苯丙烷途径中关键酶活力的升高促进了芒果果实中酚类、木质素和类黄酮等抗病物质的合成和积累,从而提高了果实抗炭疽病的能力。发病率和病斑直径均与GLU和CHI活力呈显著或极显著负相关(P<0.05、P<0.01),说明病程相关蛋白在芒果抗炭疽病过程中发挥着重要作用。此外,发病率和病斑直径与MDA含量呈极显著正相关(P<0.01),说明细胞膜结构的破坏降低了果实抗病性。由此推测,SNP、SA和SA+SNP处理通过提高果实中病程相关蛋白和苯丙烷代谢途径关键酶活力,促进抗病物质的合成,保持细胞膜的完整性,从而提高了果实炭疽病抗性。

表1 芒果果实中发病率和病斑直径与抗病物质、相关酶、膜脂过氧化的相关性分析Table 1 Correlation analysis of lesion diameter and disease incidence with resistance-associated enzymes and compounds and membrane lipid peroxidation in mango fruit inoculated with C.gloeosporioides

3 讨 论

近年来,应用外源激发子诱导植物抗病性已经成为控制果实采后病害的重要策略[4-5]。SA和NO是植物中普遍存在的两种调节物质,在植物的抗病反应中起着重要的作用。已有研究表明适宜浓度的外源SA或SNP处理能明显提高采后芒果果实的抗病性,降低炭疽病害的发生率和病害程度[13,22]。本研究结果表明SA和SNP单独处理均明显降低了芒果表面接种炭疽菌病斑的生长(图1),这与前人研究结果一致。相对于单独SA或SNP处理,SA+SNP处理对病害生长的抑制效果更好(图1),这表明SA和SNP处理不仅能够提高采后芒果的抗病性,而且二者可能具有协同作用。与本研究结果相类似,张永福等[27]研究表明SA+SNP处理相对于单独SNP处理明显降低了葡萄的腐烂指数和果粒脱落率。李翠丹等[16]研究表明NO参与SA诱导的采后番茄果实的抗病性反应。Shine等[28]认为NO和SA信号途径共同调节多个作用点从而有助于SAR。Wang Caixia等[29]研究发现与单独SA或DETA-NONOate(NO供体)相比,SA和DETA-NONOate共同处理会进一步加强SAR,提高拟南芥对Pseudomonas syringaeDC 3000的抗性,但认为二者可能是通过独立的途径赋予SAR。

病原物侵染时,植物体内往往会发生一系列防御反应,其中抗病相关蛋白或酶活性的改变以及抗病物质的大量生成是其重要的应对方式。PAL、C4H和4CL是植物苯丙烷代谢途径的重要酶,CAD和POD是木质素合成的关键酶,与植物生长发育和抵御病原菌入侵关系密切。PPO通过催化酚类化合物的氧化反应促进抗菌酚类物质或剧毒醌类物质的生成,从而对病原物起到直接杀死和限制其在体内扩展的作用[10]。本研究表明SA和SNP单一和复合处理均能提高芒果果实中PAL、C4H、4CL、CAD、POD和PPO活力(图3~5),以及木质素、总酚和类黄酮含量(图7)。相关性分析结果表明这些抗病酶活力和抗病物质含量与果实发病率和病斑直径呈显著或极显著负相关(表1),说明SA和SNP处理提高芒果果实炭疽病抗性与其增强苯丙烷代谢关键酶活力及抗病物质含量相关。这与SA处理在厚皮甜瓜[5]、哈密瓜[30]、草莓[31]和橙子[32]以及NO处理在采后火龙果[10]、猕猴桃[11]和芒果[22]上的研究结果相一致。越来越多的证据证明,植物的防御反应,包括酶的激活和次生代谢物的产生,不是仅受一个信号通路的调控,而是一个协同调节过程[33]。本研究发现SA+SNP处理对苯丙烷代谢相关酶(PAL、C4H、4CL、CAD、POD和PPO)活力和抗病物质(木质素、总酚和类黄酮)合成的促进作用显著高于SA和SNP单一处理,表明二者在提高芒果果实抗病性方面的协同作用与其共同调控苯丙烷代谢相关酶和进一步促进抗病物质合成与积累有关。有研究表明NO可以促进SA的积累,而SA也能诱导NO生成,二者作为信号分子具有自我放大的作用[34-35]。SA和NO可以协同作用,通过靶向相同的效应蛋白及其基因来传递防御信号,从而提高抗病性。如在大豆悬浮细胞中,SA与NO协同作用促进了宿主细胞的凋亡。NO的缺乏可削弱SA诱导烟草植株对于烟草花叶病毒的SAR,但是SA在NO缺乏的情况下仍然可以激活部分SAR响应,表明在SAR信号途径中,SA的全部功能发挥需要NO,而NO则完全依赖于SA功能[36]。Zhu Honghui等[37]研究也表明SA和NO协同促进丛枝菌根真菌接种的三叶草根中苯丙氨酸途径和酚类物质积累。Wang Yu等[38]研究表明NO通过SA依赖或SA独立的途径调节烟草叶片中不同抗性基因的表达,说明植物体内存在复杂的信号通路,更有助于调节植物的防御反应,使植物在任何情况下都能及时有效地激活所需的基因。

H2O2的积累被认为是病原菌侵染植物组织最早期的防御响应,一方面,积累的H2O2对病原菌有直接毒性;另一方面,H2O2还可作为第二信使调控植物防御系统[39]。研究发现,接种Botrytis cinerea的葡萄果实[40]和接种Trichothecium roseum的甜瓜果实[41]中迅速产生的H2O2含量与果实抗病性显著正相关,认为是H2O2作为信号分子诱导了果实的抗病性。此外,低浓度H2O2对细胞起保护作用,而高浓度的H2O2会对植物细胞造成毒害[12]。本研究表明,与对照组相比,SA和SNP处理特别是SA和SNP复合处理显著提高了接种初期果实中的H2O2含量(图2)。这与SNP和SA处理在柑橘果实上的研究结果[9,39]相一致。廖云霞等[42]研究表明经β-氨基丁酸处理的葡萄果实进行损伤接种B.cinerea后,其果实内活性氧产生量明显升高,同时伴随着抗病相关物质含量的显著提升。由此推测,SA和SNP处理可以通过诱导芒果抗性早期信号分子H2O2积累,进而引起防御相关酶活力的提高和抗病相关物质的积累,提高果实抗病力,且二者在诱导活性氧产生中具有协同效应。然而,在接种后期SA和SNP单一和复合处理果实中的H2O2含量均低于对照组(图2),POD活力明显高于对照组(图4),膜脂过氧化程度也明显低于对照组(图2)。因此认为,SA和SNP单一和复合处理有效提高了POD活力,一方面促进木质素的合成积累,增强果实的抗病能力;另一方面减少H2O2的积累,降低了H2O2对果实细胞膜脂的伤害,提高了果实的抗病能力。

GLU和CHI是两种重要的病程相关蛋白(pathogenesis-related proteins,PR),分别属于PR-2和PR-3家族,它们可以通过降解病原菌的细胞壁成分β-1,3-葡聚糖和几丁质,从而抑制病原菌的生长,此外,GLU还能通过诱导细胞壁释放寡糖从而激活植物体内的系统防卫反应[10,42]。已有研究表明SA在增强橙子对绿霉病[32]、苹果对灰霉病[43]和冬枣对黑霉病[44]的抗病性过程中伴随有GLU和CHI活性的升高。同样,NO在提高火龙果[10]、芒果[22]对炭疽病抗病性过程中也伴随有GLU和CHI活性的升高。本研究也得到类似的结果研究(图6)。此外,本研究发现,SA+SNP处理进一步增加了果实中GLU和CHI活力(图6)。Klessig等[34]研究发现SA对于NO介导激活PR表达非常重要,在缺乏SA的转细菌SA羟化酶基因烟草中,NO不能诱导PR基因表达。Shen Yanfei等[45]发现SA和壳聚糖复合处理诱导了比各自单独处理更高的CHI和GLU活力,最大程度地降低了葡萄的病害发生程度。由此可以推断,SA和SNP处理可以通过诱导芒果果实CHI和GLU活力的升高,减轻由C.gloeosporioides侵染造成的采后病害。

综上,SA和SNP单一和复合处理均能有效减缓芒果果实接种炭疽病菌后的发病进程,抑制病斑的扩展,并通过引起接种前期H2O2含量激增,诱导芒果果实PAL、C4H、4CL等抗病相关酶活性的升高,促进总酚、类黄酮和木质素的积累,同时保持细胞膜的完整性,从而提高炭疽病抗性,其中以SA+SNP处理效果最好,二者在提高芒果炭疽病抗性方面存在协同效应。

猜你喜欢

炭疽抗病抗病性
木薯UDP依赖型糖基转移酶14基因在木薯抗病性中的功能研究
我国小麦基因组编辑抗病育种取得突破
通过CRISPR/Cas9技术突变BnMLO6基因提高甘蓝型油菜的抗病性
炭疽是什么?如何预防?
带你走进炭疽的世界(下)
带你走进炭疽的世界(上)
高产优质抗病杂交油菜新品种娄文油99
植物细胞内存在“自杀神器”
甜瓜枯萎病苗期抗病性鉴定技术研究
2007年上海生物高考卷部分遗传题解密