全 文 ：第 30卷　第 1期
2009年 3月
内 蒙 古 农 业 大 学 学 报
JournalofInnerMongoliaAgriculturalUniversity
Vol.30　No.1
Mar.2009
向日葵叶片保护酶系的活性与
品种抗锈病性的关系＊
景　岚 , 　王丽芳 , 　康　俊
(内蒙古农业大学农学院 ,呼和浩特　010019)
摘要:　为了了解不同抗性的向日葵品种与锈菌(Pucciniahelianthi)互作后保护酶系代谢的变化与向日葵抗锈病性
的关系 , 接种锈菌后不同时间测定了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶
(PPO)及苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性变化 , 测定结果表明:抗病品种这 5种酶活性升高幅度均高于感病品种 , 说明这
5种酶活性的变化与向日葵抗锈病性有密切关系。
关键词:　向日葵;　锈菌;　保护酶;　抗性
中图分类号:　S435.655　　　文献标识码:　A　　　文章编号:1009-3575(2009)01-0006-04
RELATIONSHIPBETWEENACTIVITIESOFDEFENSEENZYVMEANDRESISTANCEOFSUNFLOWERTOPOCCINIAHELIANTHI
JINGLan, 　WANGLi-fang, 　KANGJun
(CollegeofAgronomy, InnerMongoliaAgriculturalUniversity, Huhhot　010019, China)
Abstract:　InordertounderstandRelationshipbetweenActivitiesofdefenseenzymeAndResistanceofsunflowertorustdiseae, differ-
entresistancesunflowervarietieswereinoculatedwithPucciniahelianthi, atdifferenttimeafterinoculateion, theactivityofdefenseen-
zymesincludingSuperoxidedismutase(SOD)、Catalase(CAT)、Peroxidase(POD)、Polyphenoloxidase(PPO)andPhenylalanineammo-
nia-lyase(PAL)weredetected, theresultshowed:increasedextentofthesefiveenzymesactivitiesinresistantvarietywashigher
thanthatinsusceptiblevariety, indicatingthatsunflowerresistancetoPucciniahelianthiwascloselyrelatedwiththesefiveenzymesac-
tivities.
Keywords:　Sunflower;　pucciniahelianthi;　defenseenzyme;　resistance
　　植物的保护反应是复杂的新陈代谢过程 ,对病
原物侵入及扩展的生理反应是以酶的催化活动而实
现的。植物体内正常情况下保护酶系统处于平衡状
态 ,而受病原物侵染后活性大大改变 。这表明植株
体内保护酶系都是在与病原物的互作中 ,主要是经
病原物诱导而起抗病作用 。因而 ,在病原菌侵染初
期测定保护酶含量的相对变化可以作为 1个抗病指
标 ,而正常植株酶活性的高低也可作为品种抗性筛
选的指标之一。因而我们对锈病菌侵染不同抗性向
日葵品种后超氧化物歧化酶 (Superoxidedismutase,
SOD)、过氧化氢酶 (Catalase, CAT)、过氧化物酶
(Peroxidase, POD)、多酚氧化酶(Patyphenoloxidase,
PPO)及苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanineammonia-
lyase, PAL)活性的变化进行测定 ,以探求其与品种
抗锈病性的关系 。
1　材料与方法
1.1　供试向日葵品种
高度感病品种:益民花葵二号
高度抗病品种:S40(Hyoleic40)油葵
1.2　供试病原菌
＊ 收稿日期:　2008-09-27基金项目:　内蒙古自然科学基金(200508010307)作者简介:　景岚(1971-), 女 ,博士 、副教授 ,主要从事向日葵病害研究.收稿日期:
锈菌样本采自内蒙古向日葵锈病流行区乌拉特
前旗和呼和浩特市郊区 ,经若干次繁殖后得到的足
够菌量置于指形管中 ,在冰箱(-20℃)条件下保存。
1.3　接种方法
当幼苗长到子叶及第 1片 、2片真叶充分展开时
接种锈菌 ,采用夏孢子悬浮液接种。
1.4　酶活性测定
1.4.1　PAL、PPO、POD活性测定　采用李靖等 [ 1]的
方法 ,接种后 ,在 0d、2d、4d、6d、8d分别取样 。
1.4.2　SOD活性测定　参照陈利锋等 [ 2]的方法 ,接
种后 ,在 0d、2d、4d、6d、8d分别取样 。
1.4.3　CAT活性测定　过氧化氢酶(CAT)按曾韶
西 [ 3]方法测定 ,接种后 ,在 0d、2d、4d、6d、8d分别取
样 。
2　结果与分析
2.1　PAL活性变化
由图 1可以看出:接种锈菌后 ,抗 、感病品种的
PAL活性都有一定程度的升高 ,抗病品种 PAL活性
呈双峰趋势 ,而感病品种 PAL活性呈单峰;抗病品种
在接种后 2d达到第 1个峰值 ,为 16.2 U·mg-1·
protein· h-1 , PAL活性升高 3.9U· mg-1·protein·
h-1 ,在接种后 6 d达到第 2峰值 ,为 18.1 U· mg-1
· protein· h-1 ,升高 7.8 U· mg-1 · protein· h-1 ,
之后迅速降低;感病品种在接种后 4 d,酶活性达到
高峰 ,为 15.4U·mg-1· protein· h-1 ,升高 5.8U·
mg-1· protein· h-1 ,之后开始降低 ,在接种后 8d,
抗 、感病品种的 PAL活性均接近于对照 。由此可见:
接种锈菌后 ,在抗病品种中 PAL的活性出现 2次高
峰 ,而感病品种只出现 1次高峰 ,说明向日葵品种对
锈病菌的抗性与 PAL活性的变化有一定关系。
图 1　不同向日葵品种 PAL活性变化
Fig.1 ClangeofPALactivityofdiferentsunflowervarieties
2.2　PPO活性变化
由图 2可以看出:接种锈菌后 ,抗 、感品种 PPO
的活性均呈先升后降的趋势 ,并且抗病品种升高的
幅度较感病品种明显 ,在接种后 4 d,抗 、感品种的酶
活性同时达到最高峰 ,抗病品种 PPO的活性升高
7.68u· g-1·protein·min-1 ,感病品种升高 4.1 u·
g-1· protein· min-1 ,抗病品种 PPO活性升高幅度
是感病品种的 1.87倍。之后均开始下降 ,在接种后
8 d,抗病品种酶活性仍高于对照 ,而感病品种接近
于对照 。由此可见:接种锈菌后 ,抗病品种 PPO活性
升高幅度明显高于感病品种 ,说明向日葵品种对锈
病菌的抗性与 PPO活性的变化有一定关系。
图 2　不同向日葵品种〗PPO活性变化
Fig.2 ClangeofPPOactivityofdiferentsunflowervarieties
2.3　POD活性变化
由图 3可以看出:在未接种对照中 ,抗病品种叶
片的 POD活性始终高于感病品种;在接种后 ,抗 、感
病品种的 POD活性均比未接种对照有所提高 ,在接
种后 2d,抗病品种 POD活性升高 1.15u· g-1·pro-
tein·min-1 ,感病品种升高 0.4 u· g-1 · protein·
min-1 ,在接种后 4d,抗 、感病品种的 POD活性均下
降 ,在接种后 6 d,抗病品种的 POD活性又有回升 ,
之后逐渐下降 ,且下降较缓慢;由此可见 ,接种锈菌
后 ,抗病品种 POD活性升高幅度明显高于感病品
种 ,说明向日葵品种对锈病菌的抗性与 POD活性有
一定关系。
2.4　SOD活性变化
从图 4可知 ,在未接种对照中 ,抗病品种的 SOD
活性明显高于感病品种;接种后 ,抗 、感品种 SOD活
性均呈先上升后降低的趋势 ,抗病品种在接种后 2d,
SOD活性达到高峰 , 升高 24 u· g-1 · protein·
min-1 ,然后开始下降;感病品种在接种后 4d,达到高
峰 ,升高 13.3 u· g-1· protein· min-1 ,之后开始下
降 ,在接种后 8d,抗病品种酶活性仍高于未接种对
7第 1期　　　　　　　　　　　　　景　岚等:　向日葵叶片保护酶系的活性与品种抗锈病性的关系
照 ,而感病品种接近于未接种对照。由此可见 ,接种
锈菌后 ,感病品种 SOD活性高峰出现时间晚于抗病
品种 ,说明向日葵品种对锈病菌的抗性与 SOD活性
有一定关系 。
2.5　CAT活性变化
从图 5可知 ,在未接种对照中 ,抗病品种的 CAT
活性明显高于感病品种;接种后 ,抗 、感品种 CAT活
性均有不同程度的升高 ,抗病品种在接种后 6d,达到
高峰 ,升高 0.04 u· g-1· protein· min-1 ,然后迅速
下降;感病品种在接种后 4d,达到高峰 ,升高 0.01 u
· g-1·protein· min-1 ,之后开始下降 ,由此可见 ,在
未接种对照中 ,抗病品种 CAT活性始终高于感病品
种 。在接种后 ,抗病品种 CAT活性变化比较明显 ,
而感病品种变化不明显。说明向日葵品种对锈病菌
的抗性与 CAT活性有一定关系 。
图 5　不同向日葵品种 CAT活性变化
Fig.5 ClangeofCATactivityofdiferentsunflowervarieties
3　讨论
3.1　PAL和 PPO活性与抗病性的关系
病原菌的侵入可使植物产生许多生理活性物
质 ,如氧化反应 、木质化反应 、刺激反应和对病原物
毒素的反应等。 PAL和 PPO就是这些代谢过程中重
要的两种酶 ,它们可以促进植物体产生多种次生代
谢物质 ,如木质素 、植保素等抗性物质 ,以阻止病原
菌的侵入和繁殖[ 4] 。大多数研究认为 PAL和 PPO
活性与植物抗病性呈正相关关系[ 1, 4 ～ 6] ,然而 ,据王
敬文等 [ 7]报道:玉米小斑病菌 -T小种使感病品种
PAL活性大幅度提高 ,对抗病品种作用甚小 ,表现出
PAL活性的增高与玉米抗病性呈负相关;以及叶茂
炳等[ 8]研究认为:小麦品种在拔节期和孕穗期 PAL
活性的变化与抗病程度呈负相关 。
3.2　SOD、POD和 CAT活性与抗病性的关系
在寄主与病原物亲和性互作中 ,活性氧产生系
统不被激活或只有少量激活 , SOD、POD、CAT等保护
酶系略有升高 。一方面活性氧的产生迟且量低 ,能
维持活性氧的正常代谢水平 ,但未能及时发生过敏
性反应的细胞坏死。另一方面植物体抗氧化能力被
打破 ,导致原有状态失衡 ,从而发生对植物体的伤害
作用 ,使植物体感病。
在不同的病害研究中 SOD的活性变化差异很
大 ,在抗病品种中 , SOD活性一般呈下降趋势 ,而在
感病品种中基本不变甚至升高 ,而王雅平等 [ 9]认为 ,
抗 、感品种接种后 SOD活性均升高 ,抗病品种比感
病品种升高的幅度大。在 POD的研究中 ,许多研究
者认为 ,植物受病菌侵染后 ,体内 POD的活性均显
著增加 ,抗病品种酶活性高于感病品种 [ 10 ～ 12] 。CAT
对清除细胞内高浓度的 H2O2作用明显 ,在活性氧的
8 内 蒙 古 农 业 大 学 学 报　　　　 　　　　　　　　2009年
清除和维持植物体内活性氧的正常水平中起作用。
但是关于 CAT活性变化与寄主抗病性之间的关系 ,
不同的互作系统的研究中得出的结果也各不一致。
小麦与赤霉菌互作系统中抗病品种 CAT活性始终
高于不接种的对照 ,而感病品种则相反 ,一直低于对
照 [ 9] 。而菜豆与锈菌 、小麦与锈菌 、豇豆与锈菌互作
系统中不同抗性的品种在受侵染后 CAT活性均增
加并高于对照 ,其中抗病品种的 CAT活性均高于感
病品种 , CAT活性变化与寄主抗病性有直接的联
系 [ 13 ～ 15] 。本研究的结果表明 ,在未接种对照中 ,抗
病品种中这 3种酶的活性均高于感病品种 ,接种锈
菌后 ,抗病品种这 3种酶活性升高幅度也明显高于
感病品种 ,说明这 3种酶活性的变化与向日葵抗锈
病性有密切关系 。
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