全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA 44(4): 393 ̄404(2014)
收稿日期: 2013 ̄10 ̄12ꎻ 修回日期: 2014 ̄03 ̄11
基金项目: 广东省科技计划项目(2012B020303001)ꎻ广东省科技计划项目(2012A020603009)ꎻ广东省现代农业产业技术体系特色蔬菜产
业创新团队项目(粤农[2009]380号)ꎻ国家自然科学基金(31301767)
通讯作者: 杨暹ꎬ教授ꎬ主要从事蔬菜生理与分子生物学研究工作ꎻE ̄mail:yangxian@scau.edu.cn
第一作者: 康云艳ꎬ博士ꎬ讲师ꎬ主要从事蔬菜生理与分子生物学研究工作ꎻE ̄mail:kangyunyan@scau.edu.cnꎮ
doi:10.13926 / j.cnki.apps.2014.04.008
pHBA对菜心炭疽病的诱导抗性及植株生理特性的影响
康云艳ꎬ 周小萌ꎬ 杨 暹∗ꎬ 林 洁
(华南农业大学园艺学院ꎬ广州 510642)
摘要:以菜心品种为材料ꎬ设置不同浓度对羟基苯甲酸(pHBA)处理ꎬ并通过人工接种炭疽病菌ꎬ研究 pHBA对菜心炭疽病
的诱导抗性作用机理ꎮ 结果表明ꎬ在菜心生长发育过程中根系可以分泌出 pHBAꎮ pHBA 对菜心的生长、产量形成和炭疽
病的发生有明显的影响ꎮ 适宜浓度的 pHBA处理可促进菜心生长ꎬ提高植株对炭疽病的抗性ꎬ显著地降低病情指数(DI)ꎬ
提高菜薹产量ꎬ但当 pHBA积累到一定浓度时ꎬ就对菜心植株产生自毒作用ꎬ提高 DI和降低菜薹产量ꎮ 炭疽病菌的感染破
坏了植株细胞膜ꎬ增强细胞膜透性水平ꎬ诱导产生病程相关蛋白(几丁质酶、β ̄1ꎬ3 ̄葡聚糖酶)和细胞壁物质(木质素、富含
羟脯氨酸糖蛋白(HRGP))ꎮ 适宜浓度的 pHBA处理可抑制炭疽病菌对细胞膜透性的伤害ꎬ加强诱导提高几丁质酶活性、
β ̄1ꎬ3 ̄葡聚糖酶活性、木质素含量和 HRGP含量ꎬ引起细胞壁木质化加强ꎬ增加了菜心植株对炭疽病的诱导抗病能力ꎬ从而
阻止病原菌进一步侵入和扩散ꎬ抑制炭疽病菌对菜心产量造成的损失ꎮ
关键词:对羟基苯甲酸ꎻ 菜心ꎻ 炭疽病ꎻ 诱导抗性
Effects of p ̄hydroxybenzoic acid on induced resistance of flowering Chinese cab ̄
bage to anthracnose and the associated plant physiological characters KANG Yun ̄
yanꎬ ZHOU Xiao ̄mengꎬ YANG Xianꎬ LIN Jie (College of Horticultureꎬ South China Agricultural Universityꎬ Guang ̄
zhou 510642ꎬ China
Abstract: In this studyꎬ the mechanism of p ̄hydroxybenzoic acid ( pHBA) on induced resistance of
flowering Chinese cabbage to anthracnose (Colletotrichum higginsianum Sac.) was investigated by inoculation
of plants with C. higginsianumꎬ along with pHBA treatment. The results showed that root system of flowering
Chinese cabbage could secrete pHBA during the growth period. Exogenous pHBA exerted obvious effects on
plant growthꎬ yield formation and disease incidence of anthracnose. Appropriate concentration of pHBA could
promote plant growthꎬ enhance their resistance against anthracnoseꎬ and therefore significantly reduce disease
index (DI) and improve the yield. Howeverꎬ autointoxication occurred in plants when the concentration of
pHBA was higherꎬ accompanied by the increased DI and reduced yield. C. higginsianum infection destroyed
cell membraneꎬ increased membrane permeabilityꎬ and induced formation of pathogenesis ̄related proteins
(PRs)ꎬ such as chitinases and β ̄1ꎬ3 ̄glucanasesꎬ and cell wall substances such as lignin and hydroxyproline ̄
rich glycoproteins (HRGP) . Appropriate concentration of pHBA was able to inhibit the deleterious effects of
anthracnose on cell membrane permeabilityꎬ induce high levels of chitinase and β ̄1ꎬ3 ̄glucanaseꎬ and increase
lignin and HRGP content. As a resultꎬ appropriate pHBA treatment strengthened the cell wall lignificationsꎬ
increased the induced resistance of plants toward anthracnoseꎬ and prevented further invasionꎬ spreading of the
pathogen and related yield loss in flowering Chinese cabbage.
Key words: p ̄hydroxybenzoic acidꎻ flowering Chinese cabbageꎻ anthracnoseꎻ induced resistance
植物病理学报 44卷
中图分类号: S634.5 文献标识码: A 文章编号: 0412 ̄0914(2014)04 ̄0393 ̄12
越来越多的试验表明ꎬ植物根分泌物中的酚酸
是重要的化感物质[1]ꎮ pHBA 是植物根系分泌的
一种主要的酚酸物质ꎮ Yu 等[2]从黄瓜的根系分
泌物中分离出 11 种酚酸类物质ꎬ当酚酸类物质积
累到一定程度ꎬ就会对黄瓜产生自毒作用ꎮ 然而ꎬ
酚酸物质具有多重作用ꎬ酚酸可抑制植株的生长ꎬ
也可促进植物生长ꎬ同时可增强植株抗逆性ꎬ抑制
某些真菌病害[3ꎬ 4]ꎮ 关于外源酚酸诱导植物抗病
性的报道也日益增多ꎬ其中研究最多的是水杨酸
(SA)的诱导抗性ꎬ对其它酚酸诱导抗性的研究报
道较少[5ꎬ 6]ꎬ尚有待于进一步进行诱导因子筛选及
诱抗机理研究ꎮ
菜心(Brassica campestris L.ssp. chinensis var.
utilis Tsen et Lee)又名菜薹ꎬ是华南地区栽培规模
最大的特产蔬菜之一ꎬ在华南地区的周年供应及出
口创汇中起着举足轻重的作用ꎮ 由炭疽病菌(Col ̄
letotrichum higginsianum Sac.)侵染引起的炭疽病
是菜心生长过程上最常见和发生最严重的病害之
一ꎬ广东地区高温高湿的气候条件特别适宜该病的
发生ꎮ 前已报道ꎬ氮素营养、硅营养对菜心的炭疽
病有明显的调控作用ꎬ适宜的氮营养和硅均可诱导
植株产生一系列的生理生化反应ꎬ提高菜心的抗病
能力ꎬ降低病情指数[7~9]ꎮ 本试验以菜心品种为材
料ꎬ设置不同浓度的 pHBA 处理ꎬ并通过人工接种
的方法ꎬ探讨了酚酸类物质-菜心-炭疽病三者之
间的相互关系及其作用机理ꎬ以求达到通过合理施
用 pHBA来调控菜心的生长ꎬ提高菜心诱导抗病
能力ꎬ从而为菜心安全生产与炭疽病的科学防治创
建一条新的生物学防病途径ꎮ
1 材料与方法
1.1 材料与方法
试验于 2011年 9~10 月在华南农业大学园艺
学院蔬菜试验基地进行ꎮ 试验以感病品种“油青
四九”菜心为试材ꎮ 9月 1 日播种ꎬ盆栽ꎬ直播ꎮ 盆
的规格为上口径 20 cmꎬ下口径 28 cmꎬ高 25 cmꎬ
每盆装土 8.5 kgꎮ 试验设置 0 (CK)、50、250 和
450 mgkg-1(土)4 个 pHBA 浓度处理ꎬ每处理 3
个重复ꎬ每重复栽种 10 盆ꎬ每盆栽植 10 株ꎮ 苗期
浇以 1 / 2 剂量的营养液ꎬ两叶一心期后浇完全营养
液ꎬ营养液使用 Hoagland经典营养液配方(下同)ꎮ
9月 17 日ꎬ当幼苗两叶一心时ꎬ用 pHBA 进行处
理ꎬ即把每个浓度的 pHBA 直接加到各处理的土
壤中ꎮ
10月 13日菜薹形成初期ꎬ采用人工喷雾接种
法ꎬ用小型手持式喷雾器将浓度为 9.4×103个孢子.
mL-1的菜心炭疽病菌悬浮液喷洒在各 pHBA 处理
的植株叶片上ꎬ以叶面布满小水珠但不滴下为度ꎮ
接种后用塑料薄膜闷盖保湿 24 hꎮ 所有处理在同
样条件下喷无菌去离子水为各自对照ꎮ
1.2 相应指标的测定
接种后 6 dꎬ观察各处理植株的发病情况ꎬ统计
其病情指数(DI)ꎬ病情指数的测定参照 Yang 等[7]
的病情分级标准ꎬ发病程度以叶片为单位ꎬ按 6 级
的分级标准调查ꎬ并计算诱抗效果ꎮ 诱抗效果是指
CK和施 pHBA处理植株 DI 的差值与 CK 处理植
株 DI的比值ꎮ
接种后 0、2、4、6和 8 dꎬ取各处理第 4~7节位叶
片ꎬ测定 ß ̄1ꎬ3 葡聚糖酶活性、几丁质酶活性、木质
素含量和富含羟脯氨酸糖蛋白(HRGP) 含量ꎮ
细胞膜透性参照 Autio 等的方法[10]测定ꎬ几
丁质酶活性参照 Boller等的方法[11]测定ꎬß ̄1ꎬ3 葡
聚糖酶活性参照 Mauch 等的方法[12]测定ꎬ木质素
含量参照 Hammerschmidt 的方法[13]测定ꎬHRGP
含量参照 Stermer等的方法[14]测定ꎮ
于菜薹收获期ꎬ统计各处理菜薹产量ꎮ
根系分泌物的收集参照 Yu 等的方法[15]ꎬ根
系分泌物的分离鉴定采用高效液相色谱(HPLC)
测定ꎮ 测定条件:色谱柱为 C18柱(250 mm×4. 6
mmꎬ5 μLꎬHypersil)ꎻ流动相为甲醇和 1%的乙酸
水溶液ꎬ流速为 1 mL.min-1ꎬ梯度洗脱:在 12 min
时ꎬ甲醇 ∶ 乙酸 = 0.40 ∶ 0.60ꎬ其他时间ꎬ0ꎬ0.1ꎬ20
和 20.1 min二者体积比为 0.30 ∶ 0.70ꎮ 柱温 25℃ꎬ
紫外检测波长 254 nmꎬ进样量 20 μLꎬ外标法测定ꎮ
标样对 pHBAꎬ香草酸ꎬ阿魏酸ꎬ肉桂酸ꎬ苯甲酸ꎬ用
色谱甲醇溶解ꎮ
1.3 数据处理
数据结果采用 Excel 2000和 SPSS11.5软件处理ꎮ
493
4期 康云艳ꎬ等:pHBA对菜心炭疽病的诱导抗性及植株生理特性的影响
2 结果与分析
2.1 菜心的根系分泌物中酚酸物质的检测
从图 1和图 2可以看到ꎬ在菜心根系分泌物的
浓缩液中能够检测到 pHBAꎬ说明在菜心的生长发
育过程中根系可以分泌出 pHBAꎮ 在相同的色谱条
件下ꎬ没有检测到阿魏酸、香草酸、肉桂酸和苯甲酸ꎬ
说明菜心的根系不向外分泌这几种酚酸ꎬ或者这几
种酚酸的分泌量极低ꎬ在检限以下ꎬ所以检测不到ꎮ
2.2 pHBA对菜心炭疽病 DI的影响
由表 1可以看出ꎬ施用 pHBA比不施用 pHBA
可以降低菜心的 DIꎮ 随着 pHBA 浓度的提高ꎬDI
显著提高ꎮ 处理中ꎬ以低浓度的 50 mgkg-1处理
的 DI 最小ꎬ250 mgkg-1处理次之ꎬ而高浓度的
450 mgkg-1处理的 DI 最高ꎮ 以上结果表明ꎬ施
用适宜浓度的 pHBA 能提高菜心对炭疽病的抗
性ꎬ显著地降低 DIꎬ处理中ꎬ以 50 mgkg-1处理的
诱导抗病效果最好ꎮ
2.3 pHBA和炭疽病菌对菜心产量的影响
表 2 表明ꎬpHBA和接种炭疽病菌对菜心的产
Fig. 1 The HPLC chromatogram of reference materials of pHBA
Fig. 2 The HPLC chromatogram of root exudates of flowering Chinese cabbage
593
植物病理学报 44卷
Table 1 Effects of pHBA treatment on disease index (DI)
of flowering Chinese cabbage anthracnose
pHBA concentration / mgkg-1 DI Efficiency of induced resistance
0 (CK) 62.38±0.50 a -
50 48.55±1.10 c 22.18
250 53.67±0.70 b 13.96
450 60.57±0.44 a 2.90
Different letter within the same column means significant difference at 0.05 level. Same goes for tables 2 and 3.
Table 2 Effects of pHBA treatment and inoculation of Colletotrichum higginsianum on yield
of flowering Chinese cabbage
Treatment
pHBA concentration /
mgkg-1
Yield / grams per plant
Reduction rate of
yield / %
Correlation
coefficient (R2)
Non ̄inoculation
0 (CK) 33.67±0.82b
50 41.96±1.10a
250 43.41±0.78a
450 31.26±0.94c
Inoculation
0(CK) 18.87±0.87d 43.96
50 32.62±0.84bc 22.27
250 30.84±0.93c 28.95
450 19.88±0.95d 36.40
0.952∗∗
∗∗ P<0.01
量具有明显的影响ꎮ
未接种植株中ꎬ50 和 250 mgkg-1的 pHBA
处理的植株菜薹鲜重明显比不施用 pHBA 处理和
高浓度的 450 mgkg-1处理高ꎬ而高浓度的 450
mgkg-1处理菜薹鲜重显著低于对照ꎮ 处理中ꎬ
以 50和 250 mgkg-1处理的菜薹产量最高ꎬ两者
间差异不显著ꎮ
接种炭疽病菌后ꎬ炭疽病菌对各处理的产量均
造成严重的影响ꎬ导致产量下降ꎮ 各处理的菜薹减
产率与病情指数呈正相关(R2 = 0.952)ꎮ 其中ꎬ施
用 pHBA 比 不 施 用 pHBA 菜 薹 减 产 率 低ꎬ
50 mgkg-1处理的减产率最低ꎮ
以上结果表明ꎬpHBA对菜心生长及产量形成
有影响ꎬ适宜浓度的 pHBA 可促进菜心生长ꎬ提高
菜心产量ꎬ高浓度(450 mgkg-1)处理降低菜心产
量ꎮ 炭疽病菌对菜心的产量造成了较大的影响ꎬ施
用 pHBA能明显抑制炭疽病菌对菜心产量造成的
影响ꎮ 处理中ꎬ以 50 mgkg-1的 pHBA 处理菜心
病情指数和减产率最低ꎮ
2.4 pHBA和炭疽病菌对叶片几丁质酶活性的影响
由图 3 可以看出ꎬ未接种植株中ꎬCK 处理的
几丁质酶活性呈现先升高后降低的变化趋势ꎬ
50 mgkg-1处理呈“M”字型变化ꎬ250 mgkg-1
处理呈现先升后降再升的变化ꎬ三者的峰值都出现
在第 2 dꎮ 450 mgkg-1处理也呈“M”字型变化ꎬ
但峰值出现在第 6 dꎮ 从图中还可以看出ꎬ各 pH ̄
BA处理的几丁质酶活性在 0 ~ 4 d 均比 CK 低ꎬ50
和450 mgkg-1处理在第 6 d 高于 CKꎬ而 250 mg
kg-1处理在第 8 d高于 CKꎮ
接种后ꎬ炭疽病菌可明显诱导提高植株的几丁
质酶活性ꎮ CK 处理的几丁质酶活性呈先升高后
降低的变化趋势ꎬ峰值出现在第 2 dꎮ 在 50、250和
450 mgkg-1处理中ꎬ几丁质酶活性呈“M”字型变
化ꎬ50 mgkg-1处理的峰值出现在第 6 dꎬ250 和
450 mg kg-1处理的峰值出现在第 2 dꎮ 50 和
250 mgkg-1处理后期炭疽病菌的诱导效果较强ꎬ
450 mgkg-1处理在前期诱导效果较好ꎮ 接种后
的 0~4 dꎬ各 pHBA处理的几丁质酶活性与 CK相
当或稍低ꎬ但 6~8 d明显高于 CKꎬ以 50 mgkg-1
处理在第 6 d最高ꎮ
693
4期 康云艳ꎬ等:pHBA对菜心炭疽病的诱导抗性及植株生理特性的影响
Fig. 3 Effects of pHBA treatment and inoculation of Colletotrichum higginsianum on chitinase
activity in leaves of flowering Chinese cabbage
△: Non ̄inoculationꎻ ◇: Inoculation with C. higginsianum (CK: mock inoculation only sprayed with water)
可见ꎬpHBA和炭疽病菌均可影响植株几丁质
酶的活性ꎬ施用 pHBA 可以加强炭疽病菌对几丁
质酶活性的诱导作用ꎬ适宜浓度的 pHBA 处理可
明显地提高炭疽病菌对几丁质酶活性的诱导作用ꎮ
2.5 pHBA和炭疽病菌对叶片 β ̄1ꎬ3 葡聚糖酶活
性的影响
由图 4可以看出ꎬ未接种植株的 β ̄1ꎬ3 葡聚糖
酶活性在各个处理中变化不大ꎬ基本上是呈先升后
降的变化趋势ꎬ且各 pHBA处理的 β ̄1ꎬ3葡聚糖酶
活性均比 CK低ꎮ
接种炭疽病菌后ꎬ在感染炭疽病菌前期ꎬCK
处理抑制 β ̄1ꎬ3 葡聚糖酶活性ꎬ50 和 450 mg
kg-1处理对 β ̄1ꎬ3葡聚糖酶活性影响不大ꎬ250 mg
kg-1处理可以立即促进 β ̄1ꎬ3 葡聚糖酶活性的
提高ꎮ 从接种后第 2 d 开始各个 pHBA 处理的 β ̄
1ꎬ3葡聚糖酶活性都急剧上升ꎬ到第 6 d达到峰值ꎬ
之后又开始下降ꎮ 接种后第 4 d 开始ꎬ各 pHBA处
理的 β ̄1ꎬ3葡聚糖酶活性均比 CK高ꎮ 处理中ꎬ以
50和 250 mgkg-1处理的诱导效果较明显ꎮ
可见ꎬpHBA对菜心 β ̄1ꎬ3 葡聚糖酶活性影响
不大ꎬ炭疽病菌可以明显诱导植株 β ̄1ꎬ3葡聚糖酶
活性的提高ꎬpHBA可以促进炭疽病菌对 β ̄1ꎬ3 葡
聚糖酶活性的诱导提高ꎬ以 50 和 250 mgkg-1处
理的促进作用较好ꎮ
793
植物病理学报 44卷
Fig. 4 Effects of pHBA treatment and inoculation of Colletotrichum higginsianum on β ̄1ꎬ3
glucanase activity in leaves of flowering Chinese cabbage
△: Non ̄inoculationꎻ ◇: Inoculation with C. higginsianum (CK: mock inoculations only sprayed with water)
2.6 pHBA和炭疽病菌对叶片木质素含量的影响
由图 5 可以看出ꎬ 未接种植株中ꎬ CK、
50 mgkg-1处理木质素含量先缓慢下降ꎬ从第 2 d
后又开始缓慢上升ꎬ第 4 d开始急剧上升ꎮ 250 mg
kg-1处理木质素含量随着处理时间的延长而逐
渐上升ꎬ前期变化幅度较平缓ꎬ后期变化幅度较大ꎮ
450 mgkg-1处理木质素含量也是先缓慢下降ꎬ然
后开始上升ꎬ第 6 d 达到高峰后又开始缓慢下降ꎮ
于 0 ~ 2 dꎬ各 pHBA 处理的木质素含量均比 CK
低ꎬ但从 4 d后均明显高于 CKꎬ以 450 mgkg-1处
理在后期的木质素含量较高ꎮ
接种炭疽病菌后ꎬCK 处理木质素含量呈先下
降再上升的变化趋势ꎬ在接种前期炭疽病菌对木质
素含量的诱导效应不明显ꎬ甚至还降低木质素含量ꎬ
后期诱导作用相对较明显ꎮ 50 和 250 mgkg-1处
理木质素含量随着处理时间的延长而逐渐上升ꎬ在
第 6 d时达到高峰后有所下降ꎮ 450 mgkg-1处理
木质素含量先缓慢下降然后急剧上升ꎬ第 6 d 又开
始缓慢下降ꎮ 接种炭疽病菌后可诱导提高各 pHBA
处理的木质素含量ꎬ且后期比前期的诱导效应明显ꎮ
接种后的前 2 dꎬ各 pHBA处理的木质素含量与 CK
差异不大ꎬ但从第 4 d开始ꎬ各 pHBA处理均明显高
于 CKꎮ 处理中ꎬ以 50 mgkg-1处理的诱导幅度最
明显ꎬ450 mgkg-1处理的诱导幅度最小ꎮ
893
4期 康云艳ꎬ等:pHBA对菜心炭疽病的诱导抗性及植株生理特性的影响
Fig. 5 Effects of pHBA treatment and inoculation of Colletotrichum higginsianum on lignin
content in leaves of flowering Chinese cabbage
△: Non ̄inoculationꎻ ◇: Inoculation with C. higginsianum (CK: mock inoculation only sprayed with water)
以上结果说明ꎬ炭疽病菌可以提高菜心叶片内
木质素含量水平ꎬpHBA对木质素含量的增加有调
控作用ꎬ适宜浓度的 pHBA 可以增强炭疽病菌对
木质素含量的诱导作用ꎮ
2.7 pHBA和炭疽病菌对叶片 HRGP含量的影响
由图 6 可见ꎬ未接种植株中ꎬ CK、 250 和
450 mgkg-1处理的 HRGP 含量呈先上升后下降
再上升的变化趋势ꎬ但最低值出现的时间不一样ꎬ
CK 和 450 mgkg-1处理的低谷出现在第 6 dꎬ
250 mgkg-1处理的低谷出现在第 4 dꎮ 50 mg
kg-1处理的 HRGP 含量先缓慢下降然后又逐渐上
升ꎮ 从图中还可以看出ꎬ在 0~2 dꎬ各 pHBA处理
的 HRGP含量与 CK差异不大ꎬ第 4 d低于 CKꎬ于
第 6 d 开始 50 mgkg-1处理高于 CKꎬ而 250 和
450 mgkg-1处理则仅在第 8 d高于 CKꎮ
接种后ꎬ各处理的 HRGP 含量都呈上升趋势ꎬ
但在 CK、250和 450 mgkg-1处理中ꎬ炭疽病菌感
染前期抑制了 HRGP 的产生ꎬ后期促进 HRGP 的
大量生成ꎮ 50 mgkg-1处理在接种后一直诱导促
进 HRGP含量的增加ꎮ 在接种后的 0 ~ 4 dꎬ250 和
450 mgkg-1处理的 HRGP含量与 CK差异不大ꎬ
从第 6 d 开始则高于 CKꎮ 50 mgkg-1处理于第
4 d开始的 HRGP含量一直高于 CKꎮ 以 250 mg
kg-1处理接种后期的诱导增加效果较明显ꎮ
993
植物病理学报 44卷
Fig. 6 Effects of pHBA treatment and inoculation of Colletotrichum higginsianum on HRGP
content in leaves of flowering Chinese cabbage
△: Non ̄inoculationꎻ ◇: Inoculation with C. higginsianum (CK: mock inoculation only sprayed with water)
从以上结果可以看出ꎬ炭疽病菌可以诱导菜心
叶片 HRGP的形成ꎬ施用 pHBA 可以影响植株体
内 HRGP的含量ꎬ适宜浓度的 pHBA 处理可以促
进炭疽病菌对 HRGP 的诱导作用ꎬ增加 HRGP 积
累ꎮ
2.8 pHBA和炭疽病菌对叶片细胞膜透性的影响
由图 7 可以看到ꎬ未接种植株中ꎬCK 处理的
细胞膜透性呈逐渐下降的变化趋势ꎬ50、250 和
450 mgkg-1处理呈降-升-降的变化趋势ꎮ 适宜
的 pHBA处理可降低细胞膜透性的水平ꎮ
接种炭疽病菌后ꎬ CK处理细胞膜透性呈现先
上升后下降的变化趋势ꎬ峰值出现在第 2 dꎮ 50、
250 和 450 mgkg-1处理细胞膜透性均呈“M”字
型的双峰曲线变化ꎬ高峰出现在第 2 dꎬ小峰值在第
6 dꎮ 同时还可看出ꎬ接种后 50和 250 mgkg-1处
理的细胞膜透性水平始终比 CK低ꎮ 处理中ꎬ以 50
和 250 mgkg-1处理在接种炭疽病菌后的细胞膜
透性变化较小ꎬ特别是接种后期基本与不接种接
近ꎮ
以上结果表明ꎬ炭疽病菌可诱导提高植株细胞
膜透性水平ꎬpHBA 对炭疽病菌的诱导有调控作
用ꎬ适宜浓度的 pHBA 处理可明显地抑制因炭疽
病菌诱导而导致细胞膜的破坏ꎬ降低或维持细胞膜
透性ꎬ保护了细胞膜免受炭疽病菌的破坏ꎮ
004
4期 康云艳ꎬ等:pHBA对菜心炭疽病的诱导抗性及植株生理特性的影响
Fig. 7 Effects of pHBA treatment and inoculation of Colletotrichum higginsianum on
membrane permeability in leaves of flowering Chinese cabbage
△: Non ̄inoculationꎻ ◇: Inoculation with C. higginsianum (CK: mock inoculation only sprayed with water)
3 讨论
酚酸物质具有多重作用ꎬ可抑制植株的生长ꎬ
也可促进植物生长ꎬ同时可增强植株抗逆性ꎬ抑制
某些真菌病害[1ꎬ3~5]ꎮ 关于外源酚酸诱导植物抗病
性的报道也日益增多ꎬ其中研究最多的是 SA 的诱
导抗性[5ꎬ6]ꎮ SA 不仅可抑制病毒、细菌、真菌病
害ꎬ还可减轻线虫病ꎬSA 和 pHBA 可杀死根结线
虫ꎬ抑制其卵的孵化ꎬ处理后可提高健康及感病植
株的株高、鲜重和千重[16]ꎮ 在黄瓜抗炭疽病的诱
导系统中ꎬpHBA 具有诱导抗病性[17]ꎮ Yuan 等[3]
研究发现酚酸对黄瓜枯萎病有一定的减轻作用ꎬ并
且随浓度增加ꎬ抗病效果显著ꎬpHBA 处理抗病效
果最好ꎬ抗病效果为 44% ~ 56%ꎻ其次为阿魏酸处
理ꎬ为 44%~ 50%ꎻ香豆酸处理效果稍差ꎬ为 20% ~
44%ꎮ 但是也有研究结果表明ꎬ酚酸物质会促进植
物发病[18]ꎮ 这些结果说明ꎬ在不同的植物和病原
诱导系统中ꎬ酚酸对植物抗病性的诱导效果存在差
异ꎮ 本试验研究表明ꎬ在菜心的生长发育过程中根
系可以分泌出 pHBAꎮ 外源 pHBA对菜心生长、产
量形成及炭疽病病情指数有影响ꎬ适宜浓度的
pHBA可促进菜心生长ꎬ提高菜心产量ꎬ增加菜心
对炭疽病的诱导抗病能力ꎬ降低病情指数ꎬ抑制炭
疽病菌对菜心产量造成的损失ꎬ但当 pHBA 积累
到一定浓度(450 mgkg-1)时ꎬ就对菜心产生自毒
作用ꎬ提高病情指数和降低菜薹产量ꎮ 这说明了连
作会导致菜心积累较多的酚酸类物质ꎬ抑制菜心的
生长ꎮ
104
植物病理学报 44卷
植物在受到病原菌及其激发子诱导时会产生
一系列防卫反应ꎬ如植保素的合成、各种抗病防御
蛋白的激活、细胞壁木质化作用ꎬ以及 HRGP 在细
胞壁中的积累等ꎬ其中几丁质酶和 β ̄1ꎬ3 ̄葡聚糖酶
能够分解病原菌细胞壁中的几丁质和葡聚糖成分ꎬ
在许多高等植物体内普遍存在ꎬ并能通过多种诱导
因子诱导产生ꎬ它们是 PRs 蛋白中的重要类群ꎬ被
认为是植物产生诱导抗病性的生化机制之
一[19~21]ꎮ Kang等[22]研究发现ꎬβ ̄1ꎬ3 ̄葡聚糖酶和
几丁质酶在抑制真菌生长方面具有协同性ꎮ 研究
表明ꎬ果胶酶激发子 ( Peng 等 ) [20] 和硅 ( Xue
等) [23]可提高几丁质酶、β ̄1ꎬ3 葡聚糖酶的活性ꎬ
降低病情指数ꎮ 本研究结果证明ꎬ接种炭疽病菌
前ꎬ各 pHBA处理的几丁质酶和 β ̄1ꎬ3 ̄葡聚糖酶活
性较低ꎬ接种炭疽病菌后ꎬ各 pHBA 处理的几丁质
酶和 β ̄1ꎬ3 ̄葡聚糖酶活性均被诱导增加ꎬ适宜的
pHBA处理能明显增强这种诱导作用ꎬ提高几丁质
酶和 β ̄1ꎬ3 ̄葡聚糖酶的活性ꎬ而 β ̄1ꎬ3 ̄葡聚糖酶活
性的诱导升高比几丁质酶活性有一定的滞后性ꎬ这
可能与两酶的协同抗病作用有关ꎮ 这说明了炭疽
病菌可诱导提高菜心植株的几丁质酶和 β ̄1ꎬ3 ̄葡
聚糖酶活性ꎬ而适宜浓度的 pHBA 可以促进病原
菌对几丁质酶和 β ̄1ꎬ3 ̄葡聚糖酶的诱导作用ꎬ从而
提高植株的抗病性ꎮ
植物细胞壁是病原菌侵入的第一道结构屏障ꎬ
细胞壁木质化作用加强可以提高植株对真菌的穿
透和抑制病原菌生长及增殖作用ꎮ HRGP 和木质
素可以加强细胞壁ꎬ增强组织木质化程度ꎬ构成致
密的结构屏障阻止病原真菌的侵染穿透ꎬ并被多种
激发子诱导[20]ꎮ Chen等[6]认为 SA诱导处理可以
诱导植株系统积累 HRGP 和木质素ꎬ降低病情指
数ꎮ 本研究结果表明ꎬ接种炭疽病菌前ꎬ随着
pHBA处理时间的延长ꎬ菜心细胞壁内固有木质素
含量和 HRGP 含量呈上升的趋势ꎬ说明 pHBA 处
理能提高细胞壁内固有木质素含量和 HRGP 含
量ꎬ增强组织的木质化ꎮ 接种后ꎬ炭疽病菌诱导菜
心体内木质素含量和 HRGP 含量的升高ꎬ而适宜
浓度的 pHBA处理可以促进炭疽病菌的这种诱导
作用ꎮ 说明在菜心感病期间ꎬ木质素含量和 HRGP
含量的诱导升高也是抗病反应机制之一ꎬ而适宜浓
度的 pHBA处理能增强这种防卫机制ꎮ
植物细胞膜由磷酯双分子层和镶嵌的蛋白构
成ꎬ是细胞原生质和外界环境因素之间真正意义上
的分隔屏障ꎬ能为植物细胞内的生命物质活动提供
相对稳定的微环境ꎮ 当外界病虫害或逆境刺激信
号对细胞进行作用时ꎬ刺激会通过膜上信号转导系
统传递到胞内ꎬ从而诱导抗性基因的表达产生抗性
酶、酚类物质或进一步刺激细胞加强结构性抗性物
质(木质素、HRGP)的产生ꎬ以对细胞起到保护作
用ꎮ 本研究结果表明ꎬ菜心植株感染炭疽病菌后ꎬ
叶片细胞膜透性明显增加ꎬ但施用 pHBA 能降低
细胞膜透性ꎬ适宜浓度的 pHBA 处理显著地降低
了细胞膜的透性ꎬ在一定程度上保持细胞膜的稳定
性ꎬ维持了细胞膜的完整性ꎬ降低了细胞的损害ꎮ
综上所述ꎬ在菜心的生长发育过程中根系可以
分泌出 pHBAꎬpHBA 具有双重作用ꎬ低浓度时对
菜心生长、产量形成和抑制炭疽病菌有促进作用ꎬ
而当 pHBA积累到一定浓度时ꎬ就对菜心产生自
毒作用ꎬ提高病情指数和降低菜薹产量ꎮ 表明菜心
连作会积累较多的酚酸物质ꎬ进而产生自毒作用ꎬ
抑制植株生长ꎬ降低植株的抗病性能ꎮ 炭疽病菌的
感染破坏了植株细胞膜ꎬ诱导产生病程相关蛋白
(几丁质酶、β ̄1ꎬ3 ̄葡聚糖酶)和细胞壁物质(木质
素、HRGP)ꎬ适宜的 pHBA处理可抑制细胞膜透性
的伤害ꎬ加强诱导提高几丁质酶活性、β ̄1ꎬ3 ̄葡聚
糖酶活性和病程相关蛋白ꎬ引起细胞壁木质化加
强ꎬ增加了菜心植株对炭疽病的诱导抗病能力ꎬ从
而阻止病原菌进一步侵入和扩散ꎬ并进一步诱导植
物产生 SARꎬ起到抗御病害的作用ꎬ降低病情指
数ꎬ抑制炭疽病菌对菜心产量造成的损失ꎮ
参考文献
[1] Wu F Zꎬ Zhao F Y. Study on root exudates and conti ̄
nues cropping obstacle ( in Chinese) [ J] . Journal of
Northeast Agricultural University (东北农业大学学
报)ꎬ 2003ꎬ 34(1): 114-118.
[2] Yu J Qꎬ Matsui Y. Phytotoxic substances in root exu ̄
dates of cucumber (Cucumis sativus L.) [ J] . Journal
of Chemical Ecologyꎬ 1994ꎬ 20:21-31.
[3] Yuan Fꎬ Zhang C Lꎬ Shen Q R. Effect and mechanism
of phenol compounds in alleviating cucumber fusarium
wilt ( in Chinese) [J] . Scientia Agricultura Sinica(中
国农业科学)ꎬ 2004ꎬ 37(4): 545-551.
204
4期 康云艳ꎬ等:pHBA对菜心炭疽病的诱导抗性及植株生理特性的影响
[4] Li C Xꎬ Liu Nꎬ Song Wꎬ et al. Effects of ρ ̄hydroxy ̄
benzoic acid on growth and activity of membrance pro ̄
tective enzymes of wheat seedings ( in Chinese) [ J] .
Journal of Henan University of Technology (Natural
Science Edition) [河南工业大学学报 (自然科学
版)]ꎬ 2009ꎬ 30(2): 62-65.
[5] Walters D Rꎬ Mitchell A Fꎬ Hampson Jꎬ et al. The in ̄
duction of systemic resistance in barley to powdery
mildew infection using salicylates and various phenolic
acids [J] . Annals of Applied Biologyꎬ 1993ꎬ 122(3):
451-456.
[6] Chen N Lꎬ Hu Mꎬ Qiao C Pꎬ et al. Effects of BTHꎬ
SAꎬ and Sio2 treatment on disease resistance and leaf
HRGP and lignin contents of melon seedlings ( in Chi ̄
nese) [ J] . Scientia Agricultura Sinica (中国农业科
学)ꎬ 2010ꎬ 43(3): 535-541.
[7] Yang Xꎬ Chen X Y. The relationship between nitrogen
nutrition and anthracnose as well as several physiologi ̄
cal traits in flowering Chinese cabbage ( in Chinese)
[J] . Acta Horticulturae Sinica(园艺学报)ꎬ 2002ꎬ 29
(4): 329-332.
[8] Yang Xꎬ Chen X Y. Effects of Colletotrichum higgin ̄
sianum infection on endogenous hormones in Brassica
parachinensis leaves under different nitrogen nutrition
( in Chinese) [J] . Chinese Journal of Applied Ecology
(应用生态学报)ꎬ 2005ꎬ 16(5): 919-923.
[9] Yang Xꎬ Yang Y Sꎬ Feng H X. The effects of silicon
on signal substances of anthracnose ̄defense response in
flowering Chinese cabbage ( in Chinese) [ J] . Acta
Horticulturae Sinica(园艺学报)ꎬ 2008ꎬ 35(6): 819-826.
[10] Autio W Rꎬ Bramlage W J. Chilling sensitivity of
tomato fruit in relation to ripening and senescence [J] .
Journal of the American Society for Horticulture
Scienceꎬ 1986ꎬ 111: 201-204.
[11] Boller TꎬGehri AꎬMauch Fꎬ et al. Chitinase in bean
leaves induction by ethyleneꎬ purificationꎬ properties
and possible function [J] . Plantaꎬ 1983ꎬ 157: 22-31.
[12] Mauch Fꎬ Hadwiger L Aꎬ Boller T. Ethylene: symp ̄
tomꎬ not signal for the induction of chitinase and β ̄1ꎬ
3 ̄glucanase in pea pods by pathogens and elicitors [J] .
Plant Physiologyꎬ 1984ꎬ 76: 607-611.
[13] Hammerschmidt R. Rapid deposition of lignin in potato
tuber tissue as a response of fungi non ̄pathogenic on
potato [ J] . Physiological Plant Pathologyꎬ 1984ꎬ 24
(1): 33-42.
[14] Stermer B Aꎬ Hammerschmidt R. Assocation of heat
shock induced resistance to disease with increased
accumulation of insoluble extension and ethylene
synthesis [ J ] . Physiological and Molecular Plant
Pathologyꎬ 1987ꎬ 31: 453-461.
[15] Yu J Qꎬ Matsui Y. Autointoxication of root exudates in
Pisum sativus ( in Chinese) [ J] . Acta Horticulturae
Sinica(园艺学报)ꎬ 1999ꎬ 26(3): 175-179.
[16] Maheshwari D Kꎬ Anwar M. Nematicidal activity of
some phenolics on root knotꎬ growth and yield of
Capsicumfrutescens cv. California wonder [J] . Journal
of Phytopathologyꎬ 1990ꎬ 129: 159-164.
[17] Fought Lꎬ Ku c J A. Lack of specificity in plant
extracts and chemicals as inducers of systemic resis ̄
tance in cucumber plants to anthracnose [J] . Journal of
Phytopathologyꎬ 1996ꎬ 144(1): 1-6.
[18] Wang Qꎬ Li X L. Effects of benzoic and cinnamic acid
on watermelon seedling growth and fusarium wilt
occurrence ( in Chinese ) [ J ] . Journal of China
Agricultural University(中国农业大学学报)ꎬ 2003ꎬ 8
(1) : 83-86.
[19] Ziadi Sꎬ Barbedette Sꎬ Godard J Fꎬ et al. Production
of pathogenesis ̄related proteins in the cauliflower
(Brassica oleracea var. botrytis)  ̄downy mildew (Per ̄
onospora parasitica ) pathosystem treated with
acibenzolar ̄S ̄methyl [J] . Plant Pathologyꎬ 2001ꎬ 50:
579-586.
[20] Peng X Wꎬ Zhao A Mꎬ Bai Z Hꎬ et al. Effect of treat ̄
ment with pectinases extract on pathogenesis ̄related
proteins and cell wall substances in cucumber leaves
( in Chinese) [J] . Chinese Journal of Applied and En ̄
vironmental Biology(应用与环境生物学报)ꎬ 2006ꎬ
12(3): 325-328.
304
植物病理学报 44卷
[21] Zeng L Nꎬ Xiao Z Hꎬ Li C Yꎬ et al. Analysis on
expression of anthracnose defense enzyme activity and
HRGP content in Phaseolus vulgaris L. at seedling
state ( in Chinese) [J] . China Vegetable(中国蔬菜)ꎬ
2012ꎬ (12): 47-51.
[22] Kang M Kꎬ Park K Sꎬ Choi D. Coordinated expression
of defence ̄related genes by TMV infection or salicylic
acid treatment in tobacco [ J] . Molecules and Cellsꎬ
1998ꎬ 8(4): 388-392.
[23] Xue G Fꎬ Sun W Cꎬ Song A Lꎬ et al. Influence of
silicon on rice growthꎬ resistance to bacterial blight and
activity of pathogenesis ̄related proteins ( in Chinese)
[ J] . Scientia Agricultura Sinica (中国农业科学)ꎬ
2010ꎬ 43(4): 690-697.
责任编辑:李晖
欢迎订阅«植物病理学报»
«植物病理学报»是中国植物病理学会主办的全国性学术刊物ꎬ“中国科技核心期刊”ꎮ 主要刊登
植物病理学各分支未经发表的专题评述、研究论文和研究简报等ꎬ以反映中国植物病理学的研究水平
和发展方向ꎬ推动学术交流ꎬ促进研究成果的推广和应用ꎮ
本刊现已被英国农业与生物技术文摘(CAB)、联合国粮农组织 AGRIS 等收录ꎮ 据«中国科技期
刊引证报告»(2013年版)统计结果ꎬ«植物病理学报»影响因子 0.770ꎮ 荣获首届«中国学术期刊检索
与评价数据规范»(CAJ ̄CD)执行优秀期刊奖、2012 中国国际影响力优秀学术期刊奖和 2012 百种中
国杰出学术期刊奖ꎮ
本刊为双月刊ꎬ每期定价 30元ꎬ全年 6期共 180元ꎮ
邮发代号: 82 ̄214ꎮ 欢迎投稿ꎬ欢迎订阅ꎮ
编辑部地址: 北京市海淀区圆明园西路 2号 中国农业大学植保楼 406室
邮编: 100193
电话: (010) 6273 2364
E ̄mail:zwblxb@ cau.edu.cnꎮ
404