全 文 ：第 32卷　第 11期 西北农林科技大学学报 (自然科学版 ) Vo l. 32 No. 11
2004年 11月 Jour. o f No r th west Sci-Tech Univ . of Ag ri. and Fo r. ( Nat. Sci. Ed. ) Nov . 2004
地蚕提取物诱导小麦抗条锈病的研究
王　阳 1 ,尹晓飞 1 ,徐智斌1 ,黄　洁 2 ,李振岐 1 ,宋纪蓉 2 ,尹　涛 2
( 1西北农林科技大学植保学院 ,陕西 杨凌 712100; 2西北大学 化工学院 ,陕西西安 710069)
　　 [摘　要 ]　以 650, 700, 750, 800, 850, 900 mL / L乙醇的地蚕提取液进行了小麦诱导抗病性研究。 结果表明 ,
900 m L /L乙醇的地蚕提取液诱导抗性平均可达 80%以上。提取液对小麦条锈菌夏孢子萌发无明显抑制作用。以
100×的 900 m L /L乙醇的地蚕提取液喷雾处理小麦叶片 , 5 d后接种小麦条锈病菌 ,小麦叶片中苯丙氨酸解氨酶
( PAL)、多酚氧化酶 ( PPO )和超氧化物歧化酶 ( SOD)的活性均比对照有明显增加 ,表明地蚕提取液产生诱导抗性
的机制是激活了小麦本身的抗病性。
[关键词 ]　地蚕 ;低聚糖 ;小麦条锈病 ;诱导抗病性
[中图分类号 ]　 S432. 1　　　　 [文献标识码 ]　 A [文章编号 ]　 1671-9387( 2004) 11-0045-03
　　植物病害防治有两条最基本途径 ,一是利用植
物的抗病性 ,二是针对病原物使用各种杀菌剂 ,前者
是防治植物病害的最根本和最有效的途径。近年来 ,
随着小麦条锈菌新小种的出现和发展 ,现有的主要
小麦品种基本上已丧失了抗锈性 ,小麦条锈病又开
始流行 ,给小麦生产造成了巨大损失。利用杀菌剂防
治小麦病害 ,容易产生抗药性 ,同时又污染环境。因
此 ,生物防治是生产上迫切需要解决的问题 [ 1, 2]。研
究表明 [3, 4] ,低聚糖能诱导植物本身产生抗病性 ,对
环境无污染 ,可同时防治多种病害。 地蚕 ( Stachyose
geobombycis )又名草石蚕 ,为多年生块茎植物 ,碳水
化合物含量 230 g /kg。本研究用乙醇溶液提取地蚕
中的低聚糖 ,研究其提取液对小麦条锈病的抗性。
1　材料和方法
1. 1　供试材料
　　供试小麦品种为辉县红 ,由西北农林科技大学
植保学院植病研究所提供 ,对所有小麦条锈菌生理
小种均为高感。小麦条锈菌 ( Puccinia strii formis f.
sp. tritici )采自田间自然发病的小麦植株 ,在小麦品
种辉县红上繁殖备用。
供试 试剂: 用 650, 700, 750, 800, 850, 900
m L /L乙醇提取地蚕粉 ,提取物分别定为 A, B, C,
D, E和 F,真空干燥后配成 10×母液备用。 粉锈宁
为山东淄川柳泉农药厂生产的 20% W P。
1. 2　试验方法
1. 2. 1　地蚕提取物对小麦条锈菌的抑制试验　
( 1)苗期诱导抗性试验。将供试小麦种子消毒、浸种、
催芽后盆栽 ,每盆种植 15株左右 ,待幼苗长至一叶
一心时 ,用 100×和 500×的地蚕提取液 (加 0. 1%
Tween-20)分别喷在小麦幼苗上 ,使植株叶片湿润 ,
同时设清水和粉锈宁处理为对照 (加 0. 1% Tween-
20)。 处理 5 d后 ,用新繁殖的条锈菌夏孢子配成孢
子水悬液以涂抹法接种 ,保湿 24 h后转入温室培
养 ,第 15天记载各处理的发病率和严重度 (严重度
按照小麦条锈病 8级标准记载 ) ,计算病情指数及诱
抗效果。诱抗效果以病情指数下降百分率表示 ,诱抗
效果= (对照病情指数 -处理病情指数 ) /对照病情
指数× 100%。 每个处理重复 3次 ,取平均值。
( 2)体外抑制试验。于一洁净载玻片上滴 100×
和 500×地蚕提取液各 1滴 (对照用蒸馏水 ) ,用接
种针沾取条锈菌夏孢子少许抖落在液滴表面 ,将载
玻片翻转使成悬滴 ,放入培养皿底部铺有浸湿吸水
纸中的小玻棒上 ,将培养皿放在 10～ 14℃下 , 6～ 12
h后检查孢子萌发情况 ,以芽管长度超过孢子直径
长度的 50%作为已经萌发的孢子 [5 ]。
1. 2. 2　不同试剂处理后酶活性的测定　以 100×
900 mL /L乙醇的地蚕提取液处理小麦幼苗 , 5 d后
接种小麦条锈菌 ,测定苯丙氨酸解氨酶 ( PAL)、多酚
氧化酶 ( PPO)和超氧化物歧化酶 ( SOD)的活性。
[收稿日期 ]　 2003-10-14
[基金项目 ]　西北农林科技大学“挑战杯”科技创新基金
[作者简介 ]　王　阳 ( 1973- ) ,女 ,上海崇明人 ,助理研究员 ,在读博士 ,主要从事植物免疫学研究。
[通讯作者 ]　李振岐 ( 1922- ) ,男 ,河北遵化人 ,教授 ,院士 ,主要从事植物病理和植物免疫学研究。
DOI : 10. 13207 /j . cnki . jnwaf u. 2004. 11. 012
　　苯丙氨酸解氨酶的提取及活性测定参照薛应龙
等 [6 ]的方法进行 (以每克鲜重每小时的 OD290值每增
加 0. 01为 1个酶活性单位 ,下同 )。
多酚氧化酶的提取及活性测定参照朱广廉等 [ 7]
的方法进行。
超氧化物歧化酶的提取及活性测定参照朱广廉
等 [7 ]的方法 ,以抑制氮蓝四唑 ( N BT)还原 50%酶量
为 1个酶活力单位 ,以缓冲液代替酶液的处理为空
白对照 ,酶活性的计算: 酶活性 ( U /L) = 2( OD560空
白 - O D560处理 ) /O D560空白。
2　结果与分析
2. 1　地蚕提取液诱导抗性的筛选
　　从表 1可以看出 ,小麦叶片经地蚕提取液处理
和接种小麦条锈菌后 ,小麦条锈病的严重度和病情
指数均有所下降 , 650, 700和 900 m L /L乙醇的地
蚕提取液处理后的诱抗效果均达到 70%以上 ,其中
以 900 mL /L乙醇的地蚕提取液的诱抗效果最好 ,
第 1叶和第 2叶的诱抗效果均在 80%以上。说明地
蚕中含有功能性的低聚糖 ,用乙醇提取后处理小麦
幼苗能提高小麦抗锈性。
表 1　地蚕提取液诱导小麦抗条锈性的效果
Table 1　 The result o f induced resistance of w heat stripe rust by Stachyose ex tracts a t v arious concentra tion
处理
Treatment
第 1叶 Th e fi rst leaf 第 2叶 Th e second leaf
发病率 /%
Dis ease
percent
严重度 /%
Severity
病情指数
Diseas e
index
( DI)
诱抗效果 /%
Ef fect of
induced
resis tance
发病率 /%
Dis ease
percent
严重度 /%
Severity
病情指数
Diseas e
index
( DI)
诱抗效果 /%
Ef fect of
induced
resis tance
清水 Water( CK1 ) 100 66. 0 66. 0 - 100 26. 5 26. 5 -
50μg /mL粉锈宁
Triadimefon ( CK2)
54. 54 8. 75 4. 77 92. 77 63. 64 5. 57 3. 54 86. 62
A 100× 54. 55 26. 00 14. 18 78. 52 45. 45 12. 00 5. 45 79. 43
A 500× 46. 70 37. 14 17. 33 73. 74 46. 7 12. 86 6. 00 77. 36
B 100× 55. 60 18. 10 10. 06 83. 32 52. 2 13. 08 6. 83 74. 23
B 500× 55. 60 20. 00 11. 12 83. 15 55. 6 14. 10 7. 83 70. 45
C 100× 80. 00 65. 00 52. 00 21. 21 80. 0 14. 38 11. 5 56. 60
C 500× 92. 31 51. 67 47. 69 27. 74 76. 92 6. 600 5. 08 80. 83
D 100× 70. 00 58. 57 41. 00 37. 88 60. 00 24. 17 14. 5 45. 28
D 500× 90. 91 58. 00 52. 73 20. 11 90. 91 13. 50 12. 3 53. 70
E 100× 80. 00 55. 00 44. 00 33. 33 73. 33 14. 50 10. 73 59. 51
E 500× 100. 0 58. 00 58. 00 12. 12 60. 00 24. 17 14. 5 45. 28
F 100× 76. 92 12. 71 9. 780 85. 18 39. 23 8. 890 3. 49 86. 70
F 500× 76. 92 13. 67 10. 51 84. 08 43. 75 12. 03 5. 26 80. 15
　　注: A , B, C, D, E, F分别为地蚕的 650, 700, 750, 800, 850, 900 m L /L乙醇提取液。
Note: Th e alcohol concent rat ion of A, B, C, D, E, F is 650, 700, 750, 800, 850, 900 m L /L, respectively.
2. 2　地蚕提取液对条锈菌的体外抑制试验
在 100×的地蚕提取液 F中 ,条锈菌夏孢子的
萌发率为 28. 1% ,在 500×的地蚕提取液中 ,条锈菌
夏孢子的萌发率为 27. 8% ,而清水对照为 28. 6% ,
说明地蚕提取液对小麦条锈菌无杀菌活性。
2. 3　地蚕提取液对酶活性的影响
2. 3. 1　对 PAL活性的影响　由表 2可以看出 ,用
地蚕提取液处理后接种小麦条锈菌 ,第 1天 PAL活
性与对照相比变化不大 ,随后 PAL活性不断增加 ,
在第 3天达到峰值 ,然后开始下降 ,第 5天又开始缓
慢回升 ,到第 9天达到另一个峰值后下降。处理后叶
片中 PAL活性比对照高 1. 5～ 2倍。
表 2　地蚕提取液对小麦叶片 PAL , PPO和 SOD活性的影响
Table 2　 Changes of PAL , PPO and SOD ac tiv ity in wheat leaf after the tr ea tment of Stachyose ex tract
采样时间 /d
Days af ter
t reatmen t
PAL( OD· g- 1· h- 1 ) PPO(OD· g- 1· min- 1 ) SOD( OD· g- 1· min- 1 )
C K 处理 Treatmen t CK 处理 Treatmen t CK 处理 Treatment
1 0. 048 0. 056 0. 732 0. 738 0. 296 0. 126
3 0. 066 0. 096 0. 450 0. 510 0. 269 0. 429
5 0. 054 0. 072 0. 390 0. 378 0. 583 0. 961
7 0. 054 0. 076 0. 440 0. 398 0. 669 0. 584
9 0. 078 0. 088 0. 406 0. 550 0. 664 0. 589
11 0. 050 0. 076 0. 390 0. 470 0. 522 0. 439
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2. 3. 2　对 PPO活性的影响　由表 2可以看出 ,地
蚕提取液处理后 1～ 5 d PPO活性呈下降趋势 ,在
5～ 9 d总体呈上升趋势。接种后 1～ 11 d,处理 PPO
活性大部分高于对照。 在第 6天处理的酶活性为同
期清水对照的 1. 4倍 ,在第 9天为 1. 3倍。
2. 3. 3　对 SOD活性的影响　由表 2可见 ,在处理
后第 1天 ,小麦幼苗 SOD活性低于对照 ,随后不断
上升 ,在第 5天处理的 SOD活性 ( 0. 961)远大于相
应的清水对照 ( 0. 583) ,为其的 1. 6倍。从第 7天开
始 ,地蚕提取液处理的 SO D活性一直略低于清水对
照。
3　结论与讨论
1)余露等 [ 8]研究发现 ,低聚糖处理能提高对小
麦赤霉病的抗病性 ,并已在生产上推广应用。本研究
结果表明 ,地蚕提取物在离体条件下 ,对小麦条锈菌
夏孢子没有杀菌活性 ,喷施小麦叶片后能明显提高
小麦的抗锈性 ,表明地蚕中提取的低聚糖能诱导小
麦产生抗病性 ,有望开发成为一种诱抗制剂。
2)陈庆河等 [9 ]、 Farkas等 [10 ]的研究表明 , PAL
是植物抗病代谢 (莽草酸途径 )的关键酶和限速酶 ,
在木质素的积累、植保素和酚类物质的合成中起重
要的作用 , PPO也是植保素、酚类物质合成的重要
酶。 因此 , PAL, PPO活性的增加 ,对植物的抗病非
常有利。 Mehdy [11 ]研究表明 , SOD是寄主植物细胞
内抵御活性氧伤害的主要保护酶类 ,在清除活性氧、
阻止活性氧的形成等方面起着重要作用 ,其活性可
间接反映植物体内活性氧代谢的变化 ,与植物抗病
性密切相关。本研究结果表明 ,地蚕提取物处理后 ,
小麦叶片内与植物抗病有关的 PAL, PPO和 SO D
活性增强 ,说明地蚕提取物诱导小麦抗锈性的机制
可能是激活了植物本身的抗病代谢过程。
[参考文献 ]
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[11 ]　 Mehdy M C. Activ e ox ygen sp ecies in plant d efens e agains t path ogens [ J] . Plant Ph ysiology, 1994, 105: 467- 472.
Studies on th e induced resis tance of Stachyose geobombycis
ex tracts to stripe rus t of wheat
WANG Yang1 , YIN Xiao-fei1 , XU Zhi-bin1 ,HUANG Jie2 ,
LI Zhen-qi1 , SONG Ji-rong2 , YIN tao2
( 1 College of Plant Protection,Northwest A& F Universit y , Yangling, Shaanx i 712100,China;
2 College of Chemical Engineering,Northwest Univ ersity ,Xian, Shaanx i 710069,China )
Abstract: Ex t racts from Stachyose geobombycis were studied on resistance induction of w hea t leaves.
Af ter the inoculation o f uredio spores ( Puccinia striiform is f. sp. tri tici ) on w hea t, the disease index of ex-
tract by 900 m L /L alcohol reduced 80% . The ex t racts didn t rest rain the germination o f spo res apparent ly.
The activ ities of phenylanine ammonia lyase ( PAL) , polyphenolo xidase ( PPO ) , superoxide dismutase
( SOD) in treated leaves a re to be raised wi th dif ferent deg ree a fter inocula tion of urediospores. It seems
that Stachyose geobombycis ex t racts w ould induce resistance to stripe rust in w heat leaves through activ at-
ing the plant defense reaction.
Key words: Stachyose geobombycis; olig osaccharide; w hea t st ripe rust; resistance induction
47第 11期 王　阳等:地蚕提取物诱导小麦抗条锈病的研究