全 文 ：核 农 学 报 , 一生
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小麦抗根腐病突变体抗病
一
机理的探讨
孙光祖 王广金 唐凤兰 刘丽君 李忠杰
黑龙江省农业科学院作物育种研究所 哈尔滨 。。
以 离体 筛选获得 的 小 麦杭根腐病突 变体 及其亲本为材料 , 在根腐病菌毒素作用
下 , 研 究 了过氧化物酶 、
·
超氧化物竣化酶和苯丙 氛酸解 氛酶等防御 酶 系的 变化 。 结
果表明 , 毒素可 使上述酶活性
、
同工 酶谱带 发生 改 变
。 突 变体酶 的 变化 比 亲 本 显
著 , 这些 变化 与它们 的才元病性 强 弱相 一致
。 可 以 认 为 , 突 变体在毒素作用下具 有较
强 的 防御 酶活性是产生较强抗性 的原 囚 。
关键词 杭病突变体 过孰化物酶 超乳化物政化酶 笨丙 氛酸解氛酶
同工酶
前 古口
小麦根 腐病是 由长蠕抱菌 了 ’ ’ 产生的一种倍半菇二醛毒 素 引 起
的 , 对小麦产量和 品质危害很大
。
抗根腐病育种已引起广泛重视
。
利用离体培养技术在改进
小麦抗根腐病能力方面也 已取得进展 ‘ , ‘ , 日 ’ , 获得了一些杭病突变体
。 但对它们的抗 病 机
理尚未深八研究
, 致使对其抗病真实性产生怀疑
。 本文以 离体 筛选获得的抗根腐病小麦突变
体及其亲本为材料 , 在根腐病菌毒素作用下研究植物防御酶 系中过氧
’
化 物 酶 , 超
氧化物歧化酶 和苯丙氨酸解氨酶 的活性变化 , 阐明其抗病机 理 , 并 为 突
变体的抗病真实性提供依据
。
材 料 与 方 法
材料
卜
抗根腐病小麦突变体 。
、
及其亲本 的精选种子表面 消 毒 后 , 播
在铺有湿滤纸的培养皿中 , 置于
、
℃的恒 温箱 中发芽 。 露 白时 , 一部分种子每天用 的根腐
病菌粗毒素液浇灌 , 另一部 分 用蒸馏 水浇灌
。
发芽 天后 , 取 一 幼芽进行过 氧化 物
同土酶 分析 取 ‘ 幼根 做超氧化物歧化酶 分析
。
待黄化苗 长 至
一 己 时
, 取其叶片测走来丙氨酸解氨酶 活性
。
‘ ’ 过氧化竺酶布制备畔产 称取‘ 样品加入‘ ‘ 。
·
蔗糖一 ”
· 。‘ 一 ”· 。 的磷酸
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叭 核 农 学 报 七卷
缓 冲液 , 在冰浴上研磨成浆 , 以 离心 , 取上清液置 于冰箱中备
用
。
采用薄层 垂直板聚丙烯酞胺凝法 电泳
。
分离胶浓度 , 浓缩胶浓度 纬 。 电泳为不
连续系统 , 电极缓 冲液系统为 一甘氨酸缓冲液 , 在 ℃冰箱中 电泳
。 采用醋酸联 苯 胺 染
色法 , 胶板在 醋酸中保存
。 酶谱用岛津 加型扫描仪扫描 , 并进行拍照
。
超氟化物歧化酶液制备和 电泳 称取 样品加 磷酸缓冲液 在 冰浴
上研磨成浆
。
匀浆液以 冰冻离心 , 取上清液备用
。
凝胶 电泳 采用
和 的方法
。
分离胶浓度 , 浓 缩胶浓度 。 电极缓冲系统为 高 离 子 强 度
一甘氨酸
。 活性染色是将凝胶放姓 火 一 “ 中 , 再放 入 含
有
、 一 ” 核黄素
、 磷酸缓冲浓 中 , 最后 将
凝胶浸入含有 。 ‘
、 磷酸缓冲液 中光照 一 , 显带后进
行拍照 。
超氧化物歧化酶总活性测定 基木上采用 和 的方法
。
在 反 应 混
合液中 核黄素
、 犯 甲硫氨酸
、 、 。 磷酸缓 冲 液 加
入适量酶 液后光照
、
下 测定光密度 , 缓冲溶浓代替酶液做空 白对照
。
抑 制
光化 还原为 个晦单位计算 活性 。
笨丙氨酸解氨酶液制备及活性 浏 定 称 取 黄 化 苗 叶 片 加 八 硼 酸 缓 冲 溶 液
, 在冰浴 中研磨成浆 , 于 ℃条件下 以 。。 离心 , 取上清液 酶粗提液 。
每支试管 中加入硼酸缓冲液
、
苯丙氨酸 对照不加苯丙氨酸 , 加 缓冲溶 液 ,
再分别加入酶粗提 液 , 置于 ℃水浴中 后 , 放入冰箱停止反应 。 将酶混合液稀释
倍 , 用 一 型 紫外分 光光度计测定 处 值
, 以 。 。 。为 个酶活力单位 。
结 果
一 小麦幼芽过氛化物同工醉 电泳结果
幼芽酶提取液经 电泳染 色后可 分辨出 条谱带 图 。 根据谱带位置可 将 其 分 为 个
区 , 从 负极到正极依次编为 区 条带
、
区 条 带 , 区 条 带 、 区 条 带
幕 区 条带 。
亲本 的幼芽未经毒素处理时 , 有 条谱带 , 经毒素处理后丢失 了 带 , 成 为
,内
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一 一 一
图 小麦幼苗过氧化物 同工酶酶谱 一 白丁
期 小麦抗根腐病突变休抗病机理的探讨
条谱带
。
突变体 的幼芽未经毒素处理时有 条谱带 缺少 带和 带 , 经毒素
·
处 理
后 带复出 , 成为 条谱带
。
突变休 的幼芽未经青素处理时有 条谱带 缺 少 带 ,
经毒素处理后 , 增加了 带 , 成为 条谱带 缺少 带 。 由谱带的变化 还 可 看 出 , 带
, 为。 是亲丰 的特征谱带 , 由它诱发出的突变体 和 勃 都不 具 备 , 而
值为 的 带则是它们的特征谱带 。
毒素处理后 的谱带强度也发生了变化
。
由电泳扫描图的峰面 积 看 出 图 , 经 毒
素处理后 , 突变体 带标志 的酶沽性提高了 突变体 带标志的酶活性 提 高
了 倍 , 带标志的晦活性提高了
。 同时也可看出 , 经毒素处理后 , 一些谱带标志的酶 活
性有所降低
, 如 的 ‘谱带
。 经毒素处理后 , 在所有谱带中酶活性变化 最大的是 带 , 突
变体 和 。。 带标志 的酶活性分别 比亲本提高了 和
。
,
。
。
。
。
。
。
图 小麦幼苗过氧化物同工酶电泳扫描图
。
二 小麦幼根超叙化物歧化蔺 活性变化
小麦幼根酶提取液经 电泳和染色后 , 显示出 条谱带 , 按其位置可 分 为 组
、 和 ,
组 条带 , 组 条带 , 组 条带 图 。 毒素处理前后 , 突变体 及其亲本的 同工 酶的
。
。
。
。
图 小麦幼根超氧化物歧化酶同工酶酶谱
,
泣
,尹
“ 核 农 学 报 卷
诺带数末发生变化
, 但 的总活佳发生了显著变化 表
。 由测定结 果 看 出 , 经 毒 素
处理后 , 总活 惬胜提 高 , 突 变 休 和 分 别 提 高 了 和
。 在所有谱带中 , 带标志的酶活性变化最大 。
三 小麦黄化苗苯丙氨酸解氨酶
’
活性变化
由测定结果看出 表 , 亲本 的 活性分别 比突变 体 。和 高 和
个酶活力单位 。 经毒素处理后 , 亲 本和突变体 的 酶活性均显著提高
, 其中亲本 提高
最多 , 比其对照高 , 突变体 和 分别 比相应对照提高 和 。
表 小麦幼根超氧化物歧化酶总活性
材 一 料一 ⋯
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材 料 毒 素
酶 活 性 老 亡
光 密 度 值 活 性 单 位
肠
二毛 肠
‘
讨 论
过氧化物酶
’ ’
。
‘
是植物休 内广泛存在的一种氧化还原酶
, 在植物生长发育 过 程 中
及在不良条件下都会发生变化 竺 ’“ ’ , 不少研究者指出 , 此酶与植物抗病性有关 〔’ , “ , “ , ‘ , 。
琪壑一一拼一一坚竺竺翌竺鲤些竺一一一一一一止二本实验 表明 , 小麦幼芽经毒素处理后 , 过氧化物酶同主酶的谱带数发生了变化 , 与相应 对 照比 , 亲本 丢失了 一条谱带 带 , 突变体 和 分别增加了 和 带 。 另 外 ,
经毒素处理后 , 突变体和亲本 带标志的酶活性显著提高 , 尤其是 。比相应对照 提 高 了
倍 。 多年的接种鉴定表明 〔‘ 突变体的根腐病抗性显著好于其亲本
, 并稳定遗传 , 其抗
病性强弱顺 序为 ‘ “。“ 。 毒素处理后 , 突变体出现新卿谱带
, 而且有 的 谱
带酶活性增加 , 这是植物本身的一种抗病性反应
。 众所周知 , 与植物水质素 的 生 物 合
成有关 , 而植物组织的木质化对病源菌的入侵是一种重要的防御机制
。 、 ,
植物受到低温
、 干旱和病原菌 浸 染 等 不 利 条 件 时 , 可诱导 植 物 细 胞 内 积 累 石,
一等超氧化物 , 使 膜 脂 氧化 , 代谢失摘
, 植株催 病
’ 。 可 以清 除。万等超氧化 物 , 使 细
胞免受破坏 。 本实现发现 , 抗病突变体 及其亲本在毒素作用下 , 同工酶的谱带 数 虽 未
发生变化 , 但酶的总活性却有了不同程度的提高
一
, 其中突变体 提高 了 ,
提高了 , 而亲本 只提高了
‘ 。 在毒素作用下 , 突变体 有 较 高 的 活 性 ,
可能是它具有较强抗病性的内在原因之一 , 这与前人的研究结果 一致 〔’“ 。
笨丙氨酸解氨酶 也与植物的抗病性有关
其亲本在毒素作用下 , 的活性有不同程度的提高
其次是 , 再次是
相 关 , 这与其它作者的研究结果相 一致 饰 , , ‘“ 。
〔“ , “ ’峨 。 由本实验看田 ,
‘
突变 体 及
而提高最多雨是
,亲 本 。 ,
, 对毒素的敏感性与抗病性呈 负
参 考 文 献
黄大防等
沈其益等
杨家书等
孙光祖等
王敬文等
杨秀芹等
张江涛等
‘
小麦抗根腐病变异系细胞选择的初步研究 植物病理学报 , 云了
, 了 一
棉花感染枯萎病后过氧化物酶同工酶的变化 植物学报 , ,
小麦品种对白粉病抗病性与过氧化物酶的关系 植物病理学报
, ,
抗根腐病小麦突变体的诱发和 离体筛选体系的研究 黑龙江农业科学 , ,
植物苯丙氨酸解氨酶的研究 植物生理学报 , , 了
小麦被叶锈菌侵染后 活性变化 河北农业大学学报 , , 生
苯丙氨酸解氨酶 与水稻抗病的关系 植物生理通讯 了,
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