全 文 ：第 33 卷 第 5 － 6 期
2012 年 11 月
内 蒙 古 农 业 大 学 学 报
Journal of Inner Mongolia Agricultural University
Vol． 33 No． 5 － 6
Nov． 2012
β －氨基丁酸诱导向日葵抗菌核病的研究*
刘雪锋1， 张建华1， 赵永秀2， 杨 波3， 白 薇1*
(1． 内蒙古农业大学生命科学学院，呼和浩特 010018;2． 内蒙古大学生命科学学院，呼和浩特 010021;
3． 内蒙古农业大学动物科学学院，呼和浩特 010018)
摘要: 向日葵(Helianthus annuus)是世界重要的油料作物之一，菌核病(Sclerotinia sclerotiorum)是向日葵生产中最
严重的病害之一。本试验通过对向日葵喷施 β －氨基丁酸(β － aminobutyric acid，BABA)，检测向日葵体内的防御酶
活性及对核盘菌的抗性，以确定 BABA 诱导向日葵对核盘菌的抗性能力。结果显示，在检测的几个时间点内，经
BABA处理后的向日葵叶片，苯丙氨酸解氨酶(Phenylanine，PAL)、多酚氧化酶(Polyphenol，PPO)和过氧化物酶(Per-
oxidase，POD)活性均比对照高，苯丙氨酸解氨酶和多酚氧化酶活性在处理 96h 达到最大值，过氧化物酶活性在处理
24h达最大值;接种核盘菌后，经 BABA处理的向日葵叶片的菌斑面积明显小于对照(7． 55cm2 /11． 85cm2)。这说明
BABA可以诱导向日葵对核盘菌的抗性。
关键词: 向日葵; 菌核病; β －氨基丁酸; 防御酶活性
中图分类号: S435． 655 文献标识码: A 文章编号:1009 － 3575(2012)05，06 － 0129 － 04
STUDY ON β － AMINOBUTYRIC ACID INDUCED RESISTANCE TO
Sclerotinia sclerotiorum IN SUNFLOWER
LIU Xue － feng1， ZHANG Jian － hua1， ZHAO Yong － xiu2， YANG Bo3， BAI Wei1*
(1． College of Life Sciences，Inner Mongolia Agricultural University，Huhhot 010018，China;2． College of Life Sciences，Inner Mongolia
University，Huhhot 010021，China;3． College of Animal Sciences，Inner Mongolia Agricultural University，Huhhot 010018，China)
Abstract: Sunflower is one of the important oil crops in the world． Sclerotinia sclerotiorum causes the most severe disease in sunflow-
er． β － aminobutyric acid (BABA)was applied by foliar spraying to test its ability to induce resistance to this pathogen． Defense － as-
sociated enzyme activities and resistance to Sclerotinia sclerotiorum were tested． The results showed that the activities of PAL，PPO，
and POD were all higher than the controls at all the time points tested． PAL and PPO activities reached the highest level at 96 hours
and POD activity at 24 hours． After inoculation with Sclerotinia sclerotiorum，lesion areas of sunflower leaves treated with BABA were
significantly smaller than control (7． 55cm2 versus 11． 85cm2)． This indicates that BABA can induce resistance to Sclerotinia sclerotio-
rum．
Key words: Sunflower; Sclerotinia sclerotiorum; β － aminobutyric acid; defense － associated enzyme activity
向日葵是世界重要的油料作物之一，在我国的
东北、华北和西北地区大面积种植，近年来向日葵的
病害日趋严重，有些地区因向日葵病害而严重减产
甚至绝收［1］。向日葵菌核病是我国向日葵种植区发
生最广、危害最重的真菌病害，是向日葵上普遍发生
的一种真菌病害［2］。在向日葵菌核病的防治上，由
于缺乏抗性品种，目前主要采用化学防治的方法，但
是长期使用化学防治的方法，使得菌核病 对化学药
剂产生抗性［3］，同时药剂对环境产生污染，残留的药
剂对人体有一定的危害。因此通过生物诱导剂诱导
向日葵对病害的抗性，提高向日葵自身的系统抗性
不仅能抗菌核病，而且可以抵抗其他病害，具有系
* 收稿日期: 2012 － 03 － 20
基金项目: 内蒙古自然科学基金(200607010305)
作者简介: 刘雪锋(1987 －) ，男，硕士研究生，主要从事植物抗病分子生物学．
* 通讯作者: E － mail:weibaihappy@ yahoo． com． cn
统、持久、抗病谱广等特点［4］，研究开发诱导向日葵
抗病性的物质具有重要的理论和实践意义。
β －氨基丁酸是从经暴晒的番茄根系分泌物中
分离得到的一种次生代谢非蛋白氨基酸。1960 年，
Oort等最早发现用 BABA处理番茄植株后能诱导番
茄对晚疫病(Phytophthora infestans)的抗性［5］，此后
许多科学家开始研究这种具有诱抗活性的植物化学
诱抗剂。Jakab G 等研究发现，BABA 有广泛的诱导
抗性，可诱导番茄、马铃薯、棉花、花生、西甜瓜、花柳
絮、向日葵等作物对卵菌或真菌病害的系统获得抗
性(Systemic acquired resistance，SAR)［6］。Esher 等
用 BABA、苯并噻二唑(Benzothliadiazole，BTH)、2，
6—二氯异烟酸 (2，6 － Dichloroisonicotinic acid，
INA)和水杨酸钠(Sodium salicylate，NaSA) ，4 种系统
获得抗性的诱导物处理向日葵，发现 BABA 处理后
对向日葵锈菌(Puccinia helianthi)的抗性最强［7］。
有关 BABA诱导向日葵抗菌核病的研究还尚未见任
何报道。本研究用 BABA 诱导处理向日葵，研究向
日葵体内防御酶的活性，并接种核盘菌，观察诱导后
向日葵抗菌核病的效果，为向日葵菌核病的防治提
供生理生化依据。
1 材料和方法
1． 1 实验材料
供试向日葵品种选用生产上广泛使用的黑大
片。种子经 55℃温水浸种 10h 后放在 18℃ － 22℃
培养箱中，出芽后播种于等量蛭石与营养土的花盆
中，于温室 16h光照 8h黑暗培养。
1． 2 β －氨基丁酸处理
待向日葵长到六叶期时，用 2mg ∕ ml 的 β －氨
基丁酸进行叶面喷施处理，对照以含有 0． 05% 的
Tween20 的双蒸灭菌水喷施处理。β －氨基丁酸购
于 Sigma 公司(分析纯) ，并加入 0． 05%的 Tween20
作为表面活性剂。
1． 3 酶活性测定
将 β －氨基丁酸及对照处理后的向日葵植株，
分别于 8h、24h、48h、72h、96h 取叶片研磨，进行酶活
性测定，每个样品设 3 次重复。
苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的测定参照陈建
勋［8］的方法，多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶
(POD)活性的测定参照刘萍［9］的方法。
1． 4 核盘菌接菌方法
核盘菌培养在 PDA 培养基上，22℃黑暗恒温培
养。待菌落长到培养皿直径的 80%时，用打孔器在
菌落的边缘打取菌丝琼脂块，接种在处理 36h 后的
离体叶片主叶脉的两侧。菌丝面朝上，每个处理 5
个叶片，每个叶片接种 1 个菌丝块。室温下保湿培
养 24h后，将菌斑影印到硫酸纸上，用坐标纸统计菌
斑面积大小。核盘菌由内蒙古农业大学赵君教授实
验室惠赠。所有数据均采用 SPSS17． 0 统计软件进
行独立样本 t检验，分析差异显著性。
2 结果与分析
2． 1 β －氨基丁酸处理后向日葵体内苯丙氨酸
解氨酶活性变化
PAL在植物的次生代谢和抗病代谢中具有重要
作用，它是植物体内苯丙烷代谢途径的关键酶，其活
性高低控制着植物体内多种次生酚类化合物，类黄
酮质保素，木质素等抗菌物质的合成。由表 1 及图 1
可知，BABA处理后，向日葵体内的 PAL活性在处理
后的 8h、24h、48h、72h及 96h 均比对照高，而且在处
理后 96h活性达到最大，且与对照相比达到显著性
差异。
表 1 β －氨基丁酸处理后向日葵防御酶活性比较
取样时间(h)
PAL(U/g × FW) PPO(0． 01△A/min) POD(0． 01△A/min)
CK BABA CK BABA CK BABA
8 81． 11 ±5． 67 103． 33 ±14． 40 52． 04 ±1． 25 57． 11 ±10． 94 12． 69 ±2． 44 22． 22 ±4． 34
24 80． 30 ±5． 18 110． 00 ±14． 40 50． 21 ±3． 59 71． 78 ±9． 87* 13． 02 ±1． 3 25． 11 ±7． 87
48 81． 44 ±3． 82 130． 00 ±33． 44 53． 27 ±2． 29 72． 44 ±4． 63* 12． 76 ±1． 24 23． 44 ±2． 05*
72 79． 96 ±5． 39 126． 67 ±27． 62 52． 78 ±4． 16 76． 22 ±14． 32 11． 79 ±2． 54 18． 00 ±5． 26
96 81． 28 ±6． 48 148． 89 ±20． 79* 53． 23 ±5． 03 91． 67 ±13． 27* 12． 58 ±1． 36 13． 67 ±3． 47
注:表中* 表示差异显著(P﹤ 0． 05)
031 内 蒙 古 农 业 大 学 学 报 2012 年
图 1 BABA处理后向日葵体内 PAL活性变化
Fig． 1 PAL activity after BABA treatment in sunflower
图 2 BABA处理后向日葵体内 PPO活性变化
Fig． 2 PPO activity after BABA treatment in sunflower
图 3 BABA处理后向日葵体内 POD活性变化
Fig 3 POD activity after BABA treatment in sunflower
图 4 BABA及对照处理后接种核盘菌的典型向日葵叶片
Fig 4 Typical sunflower leaves after treatment with
BABA and inoculation with Sclerotinia sclerotiorum
2． 2 β －氨基丁酸处理后向日葵体内多酚氧化酶活
性变化
PPO是植物体内普遍存在的 1 种含铜的末端氧
化酶，它将细胞代谢产物中的酚类物质氧化为醌类
来杀死细胞，限制病原物进一步扩散。由表 1 及图 2
可知，BABA处理后，向日葵体内的 PPO 活性在取样
的 5 个时间点里均比对照高，在 96h 达到最大水平，
并且在处理后的 24h、48h 及 96hPPO 活性与对照相
比有显著性差异。
2． 3 β －氨基丁酸处理后向日葵体内过氧化物酶活
性变化
POD为植物体内重要的防御酶之一，不仅参与
了木质素的沉积，而且在清除 H2O2 和羟自由基方面
有重要防御作用。由表 1 及图 3 可知，BABA 处理
后，向日葵体内的 POD 活性在取样的 5 个时间点里
均比对照高，并且在 24h达到最大水平，以后逐渐降
低，但即使在 96h 活性也比对照的高。在处理后
48hPOD活性与对照相比有显著性差异。
2． 4 β －氨基丁酸处理后向日葵对核盘菌的抗性
将 β －氨基丁酸处理 36h 后的向日葵叶片进行
离体接种核盘菌，比较菌斑面积大小。图 4 为 BABA
处理和对照处理后，各取其中一个典型叶片的结果。
图 5 为两种处理后统计菌斑面积的结果。从图中可
以清晰地看到，BABA 处理后，核盘菌侵染的病斑面
积明显小于对照，且达到显著性水平。说明 BABA
处理可显著提高向日葵对核盘菌的抗性。
图 5 BABA处理向日葵后接种核盘菌的菌斑面积
Fig 5 Lesion areas of sunflower leaves after treatment
with BABA and inoculation with Sclerotinia sclerotiorum
3 讨论
植物在生长发育过程中遭受成千上万种病原微
生物的侵染，植物在与病原微生物长期相互作用共
同进化的过程中，形成了一系列的防御机制来抵御
微生物的侵染，包括过敏反应(HR) ，即利用侵染点
及其周围细胞与组织的死亡来抑制病原微生物的侵
染［10］，并通常使得植物未侵染部位和整个植株产生
131第 5 － 6 期 刘雪锋等: β －氨基丁酸诱导向日葵抗菌核病的研究
SAR，SAR能使植物对病原物产生数日至几周的抗
性［11］。本研究通过喷施 BABA，检测向日葵体内几
种防御酶的活性，结果显示经 BABA 诱导后，苯丙氨
酸解氨酶、多酚氧化酶和过氧化物酶活性均比对照
高，在检测的几个时间点内，苯丙氨酸解氨酶和多酚
氧化酶早期升高幅度不大，到后期升高的幅度加大，
在处理后 96h达到最大值。在 96h 之后的情况还有
待于进一步的实验证明。而过氧化物酶在早期即有
明显的升高，在处理后 24h达到最大值，之后逐渐回
落。这也提示我们，BABA 诱导后，过氧化物酶的反
应要早于苯丙氨酸解氨酶和多酚氧化酶。实验研究
表明 BABA诱导后，PAL、PPO、POD 3 种防御酶的活
性都比对照高，说明 BABA 处理可以增强防御酶的
活性，从而可以诱导植物的抗病性，增强植物对病原
微生物的抗性。
BABA作为 1 种能够诱导多种植物产生广谱抗
性的化合物，对植物叶面喷施 BABA 可以诱导植物
的抗病性，是 1 种安全有效的化学诱导剂［12］。
BABA并没有直接的杀菌作用，而是通过诱导改变植
物细胞壁结构和诱导植物自身的防卫反应而达到抵
抗病原菌入侵的目的［13］。14C标记的 BABA示踪研
究表明，BABA被植物吸收后并没有其他代谢产物而
是被运输到各部位，BABA可以诱导植物产生病程相
关蛋白(PRs)［14］，产生 PRs 是植物对病原物侵染产
生的普遍反应，因此 PRs 和 SAR 之间必然有紧密的
联系［15］。Lennart在用 BABA 诱导马铃薯对晚疫病
抗性的研究中发现，BABA诱导产生的系统抗性必须
通过水杨酸(salicylic acid，SA)途径［16］。BABA 可
诱导植物的系统获得抗性，使得植物产生持久而广
谱的抗性，不仅能抵御核盘菌的侵染，而且可以抵抗
其他病虫害，同时也能提高其抗寒抗旱和抗酸碱的
能力。通过我们的实验发现，BABA可以显著增强向
日葵对核盘菌的抗性，但 BABA 是一种昂贵的化学
试剂，直接应用于生产的可能性不大，这提示我们，
应在以后的研究中寻找能替代 BABA 的、可以直接
应用于生长当中的试剂;或者通过设置不同浓度梯
度研究在很低的 BABA浓度下能否使向日葵产生抗
性，为 BABA的应用提供理论依据。
参 考 文 献:
［1］ 任冬梅，郭晓利，邢丽萍． 向日葵菌核病的防治现状及
前景［J］．内蒙古科技与经济，2010，21(223):1 － 2．
［2］ 张笑宇．向日葵菌核病菌毒素产生条件及治病机理的
研究［D］．内蒙古:内蒙古农业大学，2005．
［3］ 周程爱． β －氨基丁酸诱导辣椒抗病作用及其机理研究
［D］．湖南:湖南农业大学，2006．
［4］ 杨宇红，陈霄，谢丙炎． β －氨基丁酸诱导植物抗病作用
及其机理［J］．农药学学报，2005，7(1):1 － 2．
［5］ 周程爱，杨宇红，梁俊峰，等． β －氨基丁酸诱导植物抗
病作用的研究［J］．湖南农业大学学报(自然科学版)，
2007，33(1):1 － 4．
［6］ Jakab G，Cottier V，Toquin V，etal． β － amino － butyric
acid induced resistance in plants［J］． Euroj Plant Pathol，
2001，107:29 － 38．
［7］ Esther A，Yigal C． Comparative Efficacy of Systemic Ac-
quired Resistance － Inducing Compounds Against Rust In-
fection in Sunflower Plants［J］． Disease Control and Pest
Management，2006，1 － 3．
［8］ 陈建勋，王晓峰．植物生理学实验指导［M］．广州:华南
理工大学出版社，2006． 57 － 58．
［9］ 刘萍，李明军．植物生理学实验技术［M］．北京:科学出
版社，2007． 122 － 125．
［10］ Cohen Y． Local and systemic control of Phytophthora in
festans in tomato plants by DL － 3 － amino － butanoic
acids［J］． Phytopaphology，1994，84:55 － 59．
［11］ 高必达，陈捷． 生理植物病理学［M］． 北京:科学出版
社，2006． 165 － 216．
［12］ 李莉，刘振蛟，郭晓莉． β －氨基丁酸诱导水稻抗稻瘟
病与植株防御酶活性的变化［J］． 江苏农业科学，
2011，39(2):1 － 2．
［13］ 李亚军．马铃薯晚疫病水平抗性与 β －氨基丁酸诱导
抗性防卫系统基因表达的差异［D］． 湖北:华中农业
大学，2009．
［14］ Cohen Y，Gisi U． Systemic translocation of 14C － DL － 3
－ aminobutyric acid in tomato plants in relation to in-
duced resistance against Phytophthora infestans［J］．
Physiol Mol Plant Pathol，1994，45:441 － 446．
［15］ 郭金芳，潘俊松，王琛，等． 病程相关蛋白与植物抗病
性关系的研究及其在草坪草抗病育种中的应用［J］．
草业学报，2008，17(6):2 － 6．
［16］ Lennart E，Simone A，Sabine R． DL － β － Aminobutyric
Acid － Induced Resistance of Potato Against Phytophthora
infestans Requires Salicylic Acid but Not Oxylipins［J］．
The American Phytopathological Society，2010，23(5):
1 － 6．
231 内 蒙 古 农 业 大 学 学 报 2012 年