水杨酸诱导棉花耐黄萎病的效应

XinjiangAgriculturalSciences

水杨酸诱导棉花耐黄萎病的效应

高峰,李国英,王钦英

(石河子大学农学院植保系,新疆石河子　832003)

摘　要:温室内以黄萎病菌(Verticilli-umdahliae)孢子悬浮液接种棉苗30min后,再以2mmol的水杨酸(SA)叶面喷施,处理棉苗与对照相比发病率和病情指数都有所降低,表现出对棉花黄萎病具有一定的诱导抗病性。经对

一些生化指标进行测定,发现用SA喷施和病菌接种都可以引起棉苗叶片中过氧化物酶(POD),苯丙氨酸解氨酶

(PAL)、多酚氧化酶(PPO)β,-1,3-葡聚糖酶活性的上升,这可能是导致诱导抗病性产生的重要原因。

　　关键词:水杨酸;棉花黄萎病;诱导抗性;生化机制

中图分类号:S435.621.2+4;S188　　　文献标识码:A　　　文章编号:1001-4330(2004)05-0333-04　

BiochemicalMechanismsofSA-inducedCottonResistancetoVerticilli-umWiltGAOFeng,LIGuo-ying,WANGQin-ying　　(DepartmentofPlantProtection,ShihhotzeUniversity,ShihhotzeXinjiang832003,China)

Abstract:Ingreenhouse,thecottonleavesweretreatedby2mmolconcentrationofSA.Twodaysafterthetrement,cottongainedresistancetocottonVerticilli-umWilt.ThePAL,POD,PPO,Glucanaseactivitiesofcottonleavespretreatedby2mmolSAandinoculatedwithVerticilli-umdahliaeincreasedsignificantlycomparedwiththosewater-treatedwithin7days.ThesechangescoincidewithexpressionofSAinducedresistanceexactly.Thus,theincrementofPAL,POD,PPO,Glucanaseactivityofcottonleaveswereconsideredtobeinvolvedinthebio2chemicialmechanismsofSA-inducedresistanceofcottontoVerticilli-umdahliae.

Keywords:SA;cottonVerticilli-umwilt;inducedresistance;biochemicalmechanisms

Ross于二十世纪60年代提出了植物系统获得抗病性的概念,随后人们对植物抗病性的认识不断扩

展和深化,其中诱导物从最初的生物因子到发现化学因子,并发展到目前有目的的合成和使用化学抗病

诱导剂[1],使诱导抗病性从理论研究进入了实际应用阶段。近年来发现诱导抗病性对许多病害具有一定的防效,因而其应用和机理研究日益受到人们的重视。水杨酸(salicylicacid,SA)是一种小分子酚类物质,化学名称为邻羟基苯甲酸,它广泛存在于植物界[2]。许多研究者认为,在34种主要农作物的叶片和繁殖器官中都含有SA,在不同植物及同一植物不同组织中SA含量不同,通常含量极低,但在受病原物侵染的植物组织中含量较高。根据报道认为它在植物抗病反应中起着重要作用。棉花黄萎病由大丽轮枝菌(Verticilli-umdahliae)引起,属世界性病害,常规化学农药难以控制其危害,就SA诱导棉花对黄萎病的抗性及其一些生化指标进行初步研究。

1　材料与方法

1.1　温室盆栽诱导抗病性试验

1.1.1　供试品种和幼苗培育

供试棉花品种为感病的新陆早7号。种子经浓硫酸脱绒洗净,播种前先用55℃温水浸种30min,再常温浸泡8h,取出沥干余水,放在25℃下催芽到露白时播种,然后置于温室内,待棉苗长到1～2片真叶时,供接种使用。

收稿日期:2004-06-15

作者简介:高峰(1976-),男,甘肃人,硕士,讲师,主要从事植物病理学研究.基金项目:新疆兵团棉花重大病虫害生态调控技术项目

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1.1.2　供试菌株及孢子悬浮液置备

将植病教研室提供的V152黄萎菌株在PDA平板上培养15d后,将菌落打成7mm的菌饼,再接种到查彼得培养液中(每瓶接5个菌饼)培养15d,用四层纱布过滤,制成孢子悬浮液,在显微镜下用血球计数板计数将其浓度调到0.12×l08孢子/ml,现配现用,供接种用。1.1.3　水杨酸诱导抗病性试验

待棉苗长到1～2片真叶时,参考石磊岩(1993)的方法伤根接种[3],共分3个处理,处理1:接种30min后对接种棉苗喷洒2mmol的水杨酸以SA表示,然后每隔7d喷洒一次,连续喷洒3次;处理2:以不

喷洒SA溶液只用黄萎病菌接种以VD表示;既不喷洒SA溶液也不用黄萎病菌接种为对照CK。1.1.4　调查记载

根据温室棉花苗期黄萎病发病的特点,在棉苗开始发病后每5d调查一次,在接菌40d后调查发病率和病情指数,病情分级标准参照沈其益的方法[6]。1.2　抗性生理生化指标的测定1.2.1　过氧化物酶活性测定方法[5]

(1)酶液的提取　取0.2g棉花叶片放入研钵中。加入适当液氮研磨粉碎后,加入1ml0.05mol/l的pH5.5磷酸缓冲液混均后,转入离心管中,于3000r/min离心10min,上清液即为酶粗提液。

(2)过氧化物酶(POD)的活性测定方法

在50ml100mmol/l的磷酸盐缓冲液加入28μl愈创木酚,溶解冷却后加入19μl30%的H2O2做为POD反应液,取0.5ml待测液、2mlPOD反应液与1ml0.2mol/l的磷酸二氢钾反应,于470nm处每隔1min测其吸光度,以ΔA470/Δt=0.01/min表示一个酶活单位(U)。1.2.2　苯丙氨酸解氨酶活性测定方法参照欧阳光察法。1.2.3　多酚氧化酶(PPO)的活性测定方法

酶液的提取同1.2.1。在比色皿中加入1.5ml0.02mol/l的邻苯二酚溶液和1.5ml0.05mol/l的pH6.0的磷酸缓冲液。再加入0.2ml制备好的酶液,立即于398nm处每隔2min读数,以0.2ml0.05mol/l的pH6.0的磷酸缓冲液为对照,以ΔA398/Δt=0.01/min表示一个酶活单位(U)。

β-1,3-葡聚糖酶活性的测定方法1.2.4　

参照肖栓锁的方法[6]。

2　结果与分析

2.1　温室内盆栽防病效果

接种棉花黄萎病菌30min后,用2mmolSA喷

施棉花可以在一定程度上减轻黄萎病的发生,使发病率降低24.8%,使病情指数减轻52.5%,对棉花黄萎病有一定的防治效果。表12.2　POD活性变化

表1　SA诱导棉苗耐黄萎病的盆栽实验(%)

Table1　TheinducingeffectsofSAoncotton

Verticilli-umwiltingreenhousetrials处理

SAVDCK平均发病率56.374.90处理后40d平均病情指数27.758.30相对防效52

用SA喷施处理或棉花黄萎病菌接种棉苗后72h内,棉花叶片POD活性发生变化,用黄萎病菌接种后6h,棉叶内POD酶的活性变化不大,但用SA处理,POD酶的活性受到抑制,以后二者POD酶的活性开始升高。图12.3　PAL活性变化

用SA喷施或用棉花黄萎病菌接种都能引起棉花叶片PAL酶活性升高。从PAL酶变化的动态上看,用水杨酸处理比用黄萎病菌接种棉叶内PAL酶活性升高快,到12h后开始下降但SA处理下降,幅度比用黄萎病菌接种下降缓慢。图2

5期　　　　　　　　　　　高峰等:水杨酸诱导棉花耐黄萎病的效应　　　　　　　　　　　　・335・

2.4　PPO活性变化

用SA喷施处理或用棉花黄萎病菌接种棉苗后,72h内都能引起棉花叶片PPO酶活性升高,从PPO酶变化的动态上看,用水杨酸处理比用黄萎病菌接种,棉叶内PPO酶活性升高幅度大。图3

β-1,3-葡聚糖酶活性变化2.5　

用SA喷施处理或棉花黄萎病菌接种棉苗后72h内都能引起棉花叶片β-1,3-葡聚糖酶活性升高。从β-1,3-葡聚糖酶活性变化的动态来看,用水杨酸处理,棉叶内β-1,3-葡聚糖酶活性能够在24h之内一直保持较高活性。用黄萎病菌接种β,-1,3-葡聚糖酶活性在12h就开始明显下降。图4

3　讨论

(1)研究证明,接种棉花黄萎病菌30min喷洒SA,对减轻黄萎病的发生有一定作用,如可使发病率

降低24.8%,并使发病程度有所减轻。经对一些抗性生理生化指标测定,发现喷施水杨酸后引起棉叶内POD酶活性在短期内发生较大变化,由此造成细胞内氧化还原态势的改变[6]和下游信号转导的活化,从而使许多跟氧化还原反应有关的基因表达被加强,象PAL、PPO都在喷药后24h内活性发生了显著的变化,由于PAL酶活性的增强,可能使细胞内黄烷、黄酮等跟苯丙烷代谢途径密切相关的植保素类物质的积累和酚类物质在细胞中的积累[7],由于酚类物质在细胞中含量的增加,诱导了PPO活性的增强,势必会造成醌类物质含量的增加和木质素含量的增加。通过此途径SA诱导了棉花细胞对其天然屏障———细胞壁进行了加固,提高了棉株细胞内植保素和抗毒素的含量,另外在喷洒SA后,同时也增强了β-1,3-葡聚糖酶的活性,由于棉株内水解酶活性的增强,一方面可水解病菌的细胞壁,另一方面可以利用水解细胞壁的无毒基因编码的诱导物激发植物的抗病反应,提高棉花植株的整体抗性,从而有可能在短时间内使植物建立起一个有效的防御体系[8]。

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(2)从研究结果来看,SA的诱抗作用与其诱发棉株的抗病生理生化反应是分不开的,但研究检测次

数较少,有关SA诱导棉花耐黄萎病的生化机制有待进一步研究。参考文献:

[1]葛银林.二硝基苯胺类化合物对棉花抗枯、黄萎病的诱导作用及机理[J].植物保护学报,1995,22(1):62～66.

[2]饶力群,官春云,罗泽民.过氧化氢、水杨酸与植物抗病性关系的研究进展[J].湖南农业大学学报,2000,26(1):10～15.[3]石磊岩,冯洁.北方棉区棉花黄萎病菌生理分化类型研究[J].棉花学报,1997,9(5):273～280.[4]沈其益.棉花病害—基础研究与防治[M].北京:北京科学出版社,1992:128～129.

[5]中国科学院上海植物生理研究所,上海植物生理学会.现代植物生理学实验指南[M].北京:科学出版社,1999.

β-1,3-葡聚糖酶活性诱导的关系[J].中国水稻科学,[6]肖栓锁,王钩.水稻中超氧诱导与稻瘟菌抗性及苯丙氨酸解氨酶、几丁质酶、

1997,11(2):93～102.

[7]汤章成.现代植物生理学实验指南[M].北京:科学出版社,1999.

[8]ZacheoG,ZacheoTB.InvolvementofsuperoxidedismutaseandsuperoxideradicalsinthesusceptibilityandresistanceoftomatoplantstoMeloidogyneincognitaattack[J].PhysidMolPlantPathol,1988,(32):313～322.

[9]ChengI,ZhaoC,AmolinsA,GalazkaM,DoneskiL.Ahypothesisfortheinvivoantioxidantactionofsalicylicacid[J].BioMetals,1996,(9):285～290.

[10]DaiGH,NicoleM,MartinezC,BressonE,DanielJF,AndaryC,GeigerJP.Flavonoidsaccumulateincellwalls,middlelamellaeandcallose-richpapillaeduringanincompatibleinteractionbetweenXanthomonascampestrispv.malvacearum(Race18)andcotton[J].PhysiolMolplantpathol,1996,(49):285～306.

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