辣椒幼苗體內(nèi)理化指標(biāo)與疫病抗性的關(guān)系.pdf

2024 8 DOI 10 3865 j issn 1001 3547 2024 08 006 李其友 男 武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院工會(huì)副主 席 正高職高級(jí)農(nóng)藝師 全國(guó) 湖北省瓜 菜工廠化育苗產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理 事長(zhǎng) 湖北省園藝學(xué)會(huì)理事 湖北省西甜 瓜協(xié)會(huì)理事 中國(guó)蔬菜協(xié)會(huì)種苗分會(huì)理 事 湖北省 武漢市科技特派員 評(píng)標(biāo)專 家 引進(jìn) 消化 吸收美國(guó)speeding公司 工廠化穴盤育苗技術(shù) 促進(jìn)了武漢地區(qū) 蘆筍結(jié)構(gòu)調(diào)整和小型禮品西瓜產(chǎn)業(yè)化發(fā) 展 將穴盤育苗發(fā)展成了企業(yè)集群 嫁接 育苗技術(shù)走在全國(guó)前列 參與農(nóng)業(yè)農(nóng)村 部公益性行業(yè)農(nóng)業(yè)科研專項(xiàng) 設(shè)施農(nóng)業(yè) 高效育苗標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)工藝與配套設(shè)備研 究與示范 主持省市10 余項(xiàng)科研項(xiàng)目 取得 8 項(xiàng)發(fā)明專利 10 項(xiàng)實(shí)用新型專 利 發(fā)表論文10 余篇 主編 西瓜 甜瓜 設(shè)施栽培 一書 獲得過湖北省科技進(jìn) 步一等獎(jiǎng) 三等獎(jiǎng) 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部豐收二等 獎(jiǎng) 武漢市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng) 曾被評(píng)為湖 北省第六屆優(yōu)秀科技副縣長(zhǎng) 2014 年被 湖北日?qǐng)?bào)傳媒集團(tuán)聯(lián)合省發(fā)改委 科技 廳 農(nóng)業(yè)廳評(píng)為 湖北三農(nóng)杰出人物 2016年入送武漢市 黃鶴英才 農(nóng)業(yè)計(jì) 劃 人才 辣椒幼苗體內(nèi)理化指標(biāo)與 疫病抗性的關(guān)系 常曉軻 董曉宇 韓婭楠 程志芳 姚秋菊 李麗 辣椒疫病 是一種由 鞭毛菌亞門真菌辣椒疫霉 Phytophthora capsici Leonian 引發(fā) 具有毀滅性災(zāi)害的土傳 性病害 近年來 辣椒疫病在我 國(guó)各地都有發(fā)生 并且為害程 度日益嚴(yán)重 1 輕則減產(chǎn) 20 30 重則減產(chǎn)50 甚至絕收 2 植物受到病原物侵染后 會(huì)發(fā) 生自我保護(hù) 通過酶催化進(jìn)行 復(fù)雜的生理生化變化來實(shí)現(xiàn) 因此植物細(xì)胞保護(hù)性酶系統(tǒng) 與抗病性的關(guān)系是研究植物 抗病機(jī)制的關(guān)鍵點(diǎn)之一 李寶燕等 3 研究結(jié)果表明 葡萄霜霉病的抗性反應(yīng)中 POD 和 CAT 對(duì)活性氧的清除 可能作為一種功能事件參與其 中 POD和CAT活性可作為葡 萄品種霜霉病抗性鑒定的輔助 標(biāo)準(zhǔn) 趙衛(wèi)星等 4 研究表明 SOD POD PAL CAT 活性變 化與西瓜病毒病抗性密切相 關(guān) 在抗病生理機(jī)制中起重要 作用 韓慶典等 5 研究結(jié)果表 明 小麥接菌白粉病后 體內(nèi) 防御酶 CAT POD PPO 及PAL 的活性表現(xiàn)與品種抗性呈正 相關(guān) 丙二醛 MDA 是植物細(xì) 胞膜質(zhì)過氧化反應(yīng)的最終產(chǎn) 物 是測(cè)定膜質(zhì)過氧化程度的 重要指標(biāo) 病原菌侵染會(huì)使植 物細(xì)胞受傷 發(fā)生膜質(zhì)過氧化 反應(yīng) MDA在機(jī)體內(nèi)積累 6 植物體內(nèi)的可溶性蛋白 包含多種重要代謝相關(guān)酶類 常用于指示植物體總代謝變 化 植物抗病生理是一個(gè)復(fù)雜 過程 在受到疫霉菌刺激時(shí) 植株在信號(hào)物質(zhì)和基因的共 同作用下 發(fā)生一系列生理生 摘 要 為探明辣椒幼苗根系和葉片中理化指標(biāo)與疫病抗性的關(guān) 系 利用灌根法對(duì)抗 感疫病的品系接種辣椒疫病病菌 測(cè)定接種后 幼苗根系和葉片中超氧化物歧化酶 SOD 過氧化物歧化酶 POD 過氧化物酶 CAT 丙二醛 MDA 可溶性蛋白含量的變化 結(jié)果表 明 接種后抗 感品系根系和葉片中 SOD POD CAT 可溶性蛋白 MDA 含量均有明顯變化 說明它們?cè)诶苯返钟≡秩局邪l(fā)揮 重要作用 抗病品系葉片的 SOD POD CAT 活性和根系的 SOD 活 性 可溶性蛋白含量高于感病品系 感病品系葉片和根系的 MDA 含 量高于抗病品系 接種后根系的 SOD POD CAT 活性變化幅度大于 葉片 關(guān)鍵詞 辣椒 疫病病菌 理化指標(biāo) 抗性 17 2024 8 化變化 引起植物體內(nèi)多種物質(zhì)含量以及多種酶活 性的變化 以提高植株抗病能力 本研究在前期田間鑒定疫病抗性的基礎(chǔ)上 利 用篩選出的高抗疫病辣椒材料 PC288 和高感疫病 辣椒材料 P208 研究辣椒疫病菌液對(duì)辣椒苗期根 系和葉片中 SOD CAT POD 3 種防御酶活性及可 溶性蛋白 MDA 含量的影響 以期為進(jìn)一步闡釋辣 椒疫病生化抗性機(jī)制提供理論依據(jù) 1 材料與方法 1 1 試驗(yàn)材料 供試?yán)苯菲废?在前期田間鑒定疫病抗性的基 礎(chǔ)上 篩選出的高抗疫病辣椒材料PC288和高感疫 病辣椒材料P208 供試病菌 辣椒疫病病菌 由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)張 濤博士提供 1 2 試驗(yàn)方法 供試?yán)苯贩N子用30 水浸泡 2 h 再用 0 15 高錳酸鉀液浸泡 15 min 沖洗干凈 28 催芽 露白 后播于無(wú)菌基質(zhì)上 待幼苗長(zhǎng)至 6 8 葉時(shí) 采用灌 根法進(jìn)行接種 以不接種疫霉菌液的為對(duì)照 CK 試驗(yàn)設(shè) 3 次重復(fù) 接種后 3 6 9 12 d 分別取樣 1 次 每次重復(fù) 5 株 分別取葉片和根系進(jìn)行相關(guān)數(shù) 據(jù)的測(cè)定 1 3 指標(biāo)測(cè)定 超氧化物歧化酶 SOD 采用四氮唑藍(lán) NBT 法 測(cè)定 過氧化物歧化酶 POD 采用愈創(chuàng)木酚法測(cè) 定 過氧化物酶 CAT 采用紫外吸收法測(cè)定 丙二 醛 MDA 采用硫代巴比妥酸法測(cè)定 可溶性蛋白采 用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定 以上方法參考王學(xué)奎等 7 的 試驗(yàn)方法 2 結(jié)果與分析 2 1 不同抗性辣椒品系根系和葉片 SOD 活性的變 化 SOD 作為植物體內(nèi)活性氧清除系統(tǒng)的重要保 護(hù)酶之一 能清除超氧化物陰離子自由基 提高植 物抗逆性 辣椒根系中SOD活性變化 圖1 抗病品 系的SOD活性整體比感病品系的高 抗病和感病品 系接種疫霉菌液后 SOD活性變化幅度均大于對(duì)照 抗病品系的 SOD 活性在接種后 3 d 迅速達(dá)到最大 值 隨后活性降低 到接種后9 d時(shí)趨于平穩(wěn) 抗病品 系對(duì)照的SOD活性呈緩慢升高趨勢(shì) 感病品系接種 疫霉菌液后3 d SOD活性達(dá)到最大值 隨后呈先緩 慢下降再升高的趨勢(shì) 感病對(duì)照SOD活性呈緩慢升 高趨勢(shì) 辣椒葉片中SOD活性的變化 圖1 抗病和 感病品系接種疫霉菌液后 SOD活性迅速達(dá)到最大 值 3 d后緩慢下降 抗病和感病品系接種疫霉菌液 的SOD活性均大于對(duì)照 抗病品系對(duì)照葉片中SOD 活性呈逐漸增大趨勢(shì) 感病品系對(duì)照葉片中SOD活 性先逐漸升高 到接種后9 d又呈下降趨勢(shì) 總的來 說 接種后幼苗體內(nèi) SOD 活性明顯提高 抗病品系 的SOD活性較感病品系的強(qiáng) 2 2 不同抗性辣椒品系根系和葉片POD活性的變 化 POD 在活性氧的清除和維持植物體內(nèi)活性氧 的正常水平中發(fā)揮作用 POD還能催化木質(zhì)素合成 使木質(zhì)化的細(xì)胞壁機(jī)械性能加強(qiáng) 不透水氣 阻止?fàn)I 養(yǎng)物質(zhì) 水分 色素等的擴(kuò)散 使病原菌無(wú)法獲得營(yíng) 養(yǎng)而死亡 在植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中它的活性不斷發(fā) 生變化 辣椒根系中POD活性變化 圖2 整體來 說 抗病和感病品系接種疫霉菌液后的POD活性大 于對(duì)照 抗病品系接種疫霉菌液后 6 d 酶活性達(dá)到 圖1 不同抗性辣椒品系根系和葉片SOD活性的變化 注 左圖根系 右圖葉片 下圖同 接種后天數(shù) d 接種后天數(shù) d S O D 活 性 U g 1 S O D 活 性 U g 1 18 最大值 感病品系接種疫霉菌液后9 d 酶活達(dá)到最 大值 辣椒葉片中POD活性變化 圖2 抗病品系的 酶活性整體高于感病品系 抗 感病品系在接種疫霉 菌液后6 d時(shí) 酶活性均達(dá)到最大值 6 d后 抗病品 系酶活性有所下降 感病品系酶活性保持穩(wěn)定水平 感病品系接種疫霉菌液后的 POD 活性一直大于感 病對(duì)照 2 3 不同抗性辣椒品系根系和葉片CAT活性的變 化 CAT 也是參與活性氧代謝過程中的重要保護(hù)酶 之一 其功能是清除病原物侵染引起的活性氧積累 為植株提供抗性保護(hù) 辣椒根系中 CAT 活性變化 圖3 抗病品系和感病品系接種疫霉菌液后6 d CAT活性達(dá)最大值 抗病品系接種后CAT活性呈倒 V 字形變化 感病品系接種后CAT活性從接種后6 d 下降到接種后9 d又轉(zhuǎn)勢(shì)升高 辣椒葉片中CAT活 性變化 圖3 抗病品系的酶活性均大于感病品系 的 抗病和感病品系接種疫霉菌液后 酶活性均大于 對(duì)照 抗病品系的酶活性在接種后6 d達(dá)到最大值 感病品系的酶活性在接種后9 d達(dá)到最大值并趨于 緩和 接種后根系 CAT 活性變化幅度大于葉片 2 4 不同抗性辣椒品系根系和葉片可溶性蛋白含 量的變化 辣椒根系中可溶性蛋白含量的變化 圖4 接 種后抗感品系根系中可溶性蛋白的含量一直處于 減少的狀態(tài) 辣椒葉片中可溶性蛋白含量的變化 圖4 整體來說 抗 感品系接種疫霉菌液后可溶 性蛋白含量變化大于對(duì)照 抗病品系可溶性蛋白含 量在接種后先升高后降低 在接種后 6 d 達(dá)到最大 值 感病品系可溶性蛋白含量在接種后先升高再降 低 在接種后6 d達(dá)到最大值 2 5 不同抗性辣椒品系根系和葉片 MDA 含量的 變化 辣椒根系中MDA含量的變化 圖5 抗感品系 接種疫霉菌液后MDA含量呈增加趨勢(shì) 感病品系 MDA含量整體較抗病品系高 接種后 MDA 含量較 對(duì)照的高 感病品系接種后 6 d MDA 含量達(dá)到最 大 之后趨于平穩(wěn) 辣椒葉片中MDA含量的變化 圖5 感病品系的 MDA 含量整體較抗病品系高 在接種后 9 d 達(dá)到最大值 接種后抗 感品系的 MDA 含量比對(duì)照的高 說明 2 個(gè)辣椒品系接種疫 霉菌液后其根系和葉片質(zhì)膜均受到損傷 且感病品 圖2 不同抗性辣椒品系根系和葉片POD活性的變化 C A T 活 性 U g 1 C A T 活 性 U g 1 接種后天數(shù) d 接種后天數(shù) d P O D 活 性 U g 1 接種后天數(shù) d B P O D 活 性 U g 1 接種后天數(shù) d 圖3 不同抗性辣椒品系根系和葉片CAT活性的變化 2024 8 19 系的損傷程度較抗病品系的嚴(yán)重 3 結(jié)論與討論 SOD POD CAT 等抗氧化酶類通常用作衡量 植物體內(nèi)防衛(wèi)反應(yīng)的重要指標(biāo) 8 與植物的抗病性 密切相關(guān) 本研究中接種疫霉菌液后 SOD POD CAT活性迅速增強(qiáng) 這幾種酶活性的增加表明酶活 反應(yīng)增加 清除自由基的能力增強(qiáng) 降低了膜脂過 氧化作用 從而維護(hù)細(xì)胞的正常代謝 鄭文宇等 9 研 究表明 花殼 病菌侵染辣椒后 CAT 和 POD 活性 變化呈先上升后下降趨勢(shì) 李方方等 10 研究蘋果砧 木結(jié)果與之相同 張文州等 11 研究表明 植物疫苗 無(wú)致病力青枯雷爾氏菌 FJAT 1458 脅迫番茄植株 不同器官的 POD PPO 和 SOD 酶活性總和顯著高 于對(duì)照植株 周星洋等 12 研究表明 煙草在受青枯 雷爾菌侵染前期 SOD POD PPO酶活性均提高 蛋白質(zhì)是植物體細(xì)胞結(jié)構(gòu)的最重要成分 可溶 性蛋白大多是參與各種代謝酶或病毒的外殼蛋白 可反映寄主體內(nèi)各種氮代謝及植物與病原菌互作 中生理生化反應(yīng)的強(qiáng)度 植物通過降解可溶性蛋白 以參與抗病物質(zhì)的合成 增強(qiáng)抗病性 本研究中 接 種疫霉菌液后 抗 感品系中可溶性蛋白含量逐步 減小 抗病品系減少的幅度較感病品系的大 是由 于病原菌的侵染促進(jìn)了植物的氮代謝 為病原菌生 長(zhǎng)提供能量 使得病原菌更容易入侵 而抗病品種 能夠繼續(xù)降解可溶性蛋白以保持抗性 抗感品系接 種疫霉菌液后葉片中可溶性蛋白含量呈先增大再 緩慢減小的趨勢(shì) 李亞等 13 研究表明 核桃受到病 原菌侵染后 葉片可溶性蛋白含量均呈下降趨勢(shì) 尹夢(mèng)瑩等 14 研究表明 接種黃萎病病菌后 高抗茄 子品種的可溶性蛋白含量一直高于感病品種 MDA 是植物體內(nèi)脂膜過氧化的最終產(chǎn)物 它 不僅能夠抑制細(xì)胞保護(hù)酶的活性 還能加劇膜的損 傷 14 本研究中 接種后12 d時(shí) 感病品系根系和葉 片中MDA的含量均高于抗病品系 說明感病品系 在受到病菌侵染后膜系統(tǒng)損傷嚴(yán)重 抗性降低 抗 性品種也許一些生理活性物質(zhì)或其防御酶系及早 發(fā)揮了作用 故在接種后 丙二醛含量增加的少 引 可 溶 性 蛋 白 m g g 1 可 溶 性 蛋 白 m g g 1 接種后天數(shù) d 接種后天數(shù) d 圖4 不同抗性辣椒品系根系和葉片可溶性蛋白含量的變化 M D A n m o l g 1 M D A n m o l g 1 接種后天數(shù) d 接種后天數(shù) d 圖5 不同抗性辣椒品系根系和葉片MDA含量的變化 2024 8 20 基金項(xiàng)目 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系 CARS 24 G 15 河南省 重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng) 221111110100 河南抗病抗逆辣椒良種 攻關(guān) 2022010502 河南省科技攻關(guān) 232102110204 河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)專項(xiàng)資金 2023TD34 常曉軻 河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所 河南鄭州 450000 E mail cxk8802 董曉宇 韓婭楠 程志芳 李麗 河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究 所 姚秋菊 通訊作者 河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所 河南鄭 州 450000 E mail wgqdaisy 收稿日期 2023 11 24 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null null null null null null null null null null null null null null null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null null null null null null null null null null null null null null null 起的生物膜損傷程度也小 與尹夢(mèng)瑩等 14 對(duì)茄子的 研究 閆亞杰等 15 對(duì)月季的研究結(jié)果一致 對(duì)于植物病原體的防御體系 大致可分成三道 防線 植物的一些結(jié)構(gòu)因素如細(xì)胞壁是第一道防 線 感染部位的局部激活阻止了病原體擴(kuò)展作為第 二道防線 如果這兩道防線受到致病菌的攻擊 就 會(huì)發(fā)生過敏反應(yīng) 即感染部位及其周圍的細(xì)胞部分 死亡 病原體將不能傳播 但會(huì)被限制在感染部位 周圍 劉學(xué)輝等 16 研究表明 番茄斑萎病毒侵染使 辣椒體內(nèi)的各種防御酶活性顯著升高 且 CAT PAL POD 和 PPO 活性與辣椒的抗病性呈相關(guān)趨 勢(shì) 田麗波等 17 接種白粉病菌后 抗感苦瓜品系的 可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)先升高后降低 不同抗性小麥 品種接菌小麥白粉病菌后 其 MDA 含量均大大升 高 且感病品種的 MDA 含量增加幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于抗 病品種 5 本研究顯示 接種疫霉菌液后6 9 d 辣椒 根系和葉片與病原菌間產(chǎn)生了較強(qiáng)的互動(dòng) 在受到 病菌侵染后 植物體內(nèi)發(fā)生了激烈的生理生化反 應(yīng) 打破了體內(nèi)活性氧產(chǎn)生和消除的動(dòng)態(tài)平衡狀 態(tài) 接種疫霉菌液后 抗 感品系根系和葉片中 SOD POD CAT 可溶性蛋白 MDA 均有明顯變化 變化幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對(duì)照 說明它們?cè)诶苯返钟≡?菌侵染中發(fā)揮著重要作用 接種后根系中 SOD POD CAT 活性變化幅度大于葉片的 可能是因?yàn)?疫病是土傳病害 根系先受到病原菌侵害 迅速發(fā) 生反應(yīng)組織病菌擴(kuò)散 抗病品系葉片的 SOD POD CAT 活性和根系的 SOD 活性 可溶性蛋白含量高 于感病品系 感病品系葉片和根系的 MDA 含量高 于抗病品系 與前人研究結(jié)果基本一致 參考文獻(xiàn) 1 鄒春蕾 劉長(zhǎng)遠(yuǎn) 王麗萍 等 不同辣椒品系抗疫病特性與 葉片防御酶及根際土壤酶活性的相關(guān)性 J 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 學(xué)報(bào) 2015 37 2 153 159 2 蓬桂華 牟玉梅 張愛民 等 貴州地方辣椒資源抗疫病特 性與理化指標(biāo)的相關(guān)性 J 中國(guó)蔬菜 2016 8 55 59 3 李寶燕 王英姿 姜法祥 等 葡萄抵御霜霉病菌侵染的生 理生化防衛(wèi)反應(yīng)研究 J 山東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018 50 1 122 126 4 趙衛(wèi)星 康利允 高寧寧 等 西瓜葉片防御酶活性變化與 病毒病抗性的關(guān)系 J 河南農(nóng)業(yè)科學(xué) 2021 50 5 92 98 5 韓慶典 胡曉君 黃坤艷 等 小麥白粉病菌對(duì)小麥幼苗 MDA 含量及防御酶活性的影響 J 分子植物育種 2016 14 10 2 803 2 811 6 Ashraf M Foolad M R Roles of glycine betaine and proline in improving plant abiotic stress resistance J Environmental and Experimental Botany 2007 59 2 206 216 7 王學(xué)奎 黃見良 植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理與技術(shù) M 3 版 北京 高等教育出版社 2014 274 8 陳亮 陳年來 西瓜葉片防御酶活性與枯萎病抗性的關(guān)系 J 河南農(nóng)業(yè)科學(xué) 2019 48 1 77 83 9 鄭文宇 丁筑紅 劉海 等 花殼 病菌對(duì)辣椒防御系統(tǒng)的 影響 J 植物生理學(xué)報(bào) 2013 49 4 357 361 10 李方方 鄭伶杰 楊利粉 等 不同抗性蘋果砧木葉片接種 輪紋病菌后防御酶活性的變化 J 北方園藝 2016 8 104 108 11 張文州 鄭雪芳 劉波 等 植物疫苗無(wú)致病力青枯雷爾 氏菌脅迫對(duì)番茄防御酶系統(tǒng)的影響 J 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào) 2011 27 27 277 281 12 周星洋 張功營(yíng) 董麗紅 等 青枯菌侵染不同抗病煙草品 種的防御性酶活性及代謝組分差異分析 J 華南農(nóng)業(yè)大 學(xué)學(xué)報(bào) 2016 37 3 73 81 13 李亞 韓穎 楊斌 等 黃單胞桿菌侵染后不同品種核桃抗 病性相關(guān)生理指標(biāo)的測(cè)定 J 福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào) 自然科 學(xué)版 2020 49 4 453 458 14 尹夢(mèng)瑩 杜光輝 龔亞菊 等 喀西茄在黃萎病病菌脅迫 下的生理生化防衛(wèi)反應(yīng) J 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2020 33 4 781 787 15 閆亞杰 耿廣琴 李濤 月季感染白粉病后葉片抗氧化酶 活性與 MDA 含量的變化 J 甘肅科學(xué)學(xué)報(bào) 2010 22 3 68 71 16 劉學(xué)輝 陳小均 李淳 等 感染番茄斑萎病毒辣椒防御酶 活性的變化 J 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020 48 8 54 58 17 田麗波 商桑 楊衍 等 苦瓜對(duì)白粉病的抗性與相關(guān)生 理生化指標(biāo)的關(guān)系 J 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2015 24 9 166 173 2024 8 21