全 文 ：植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA　 42(3): 281-289(2012)
收稿日期: 2011-08-17; 修回日期: 2012-01-16
基金项目: 国家自然科学基金项目(31071804); 浙江省科技厅重大科技项目(2008C14066)
通讯作者: 卢 钢,教授,主要从事蔬菜分子生物学教学与研究工作; Tel: 0571-88982277, E-mail: glu@zju. edu. cn
第一作者: 孙溶溶(1986 - ),女,山东青岛人,硕士,主要从事蔬菜分子生物学研究; Tel: 0571-88982277, E-mail:1986srr @163. com。
BTH诱导花椰菜对菌核病的抗性研究
孙溶溶1, 彭 真1,程 琳1, 朱翔飞1, 邵泰良2, 卢 钢1*
( 1浙江大学农业与生物技术学院园艺系, 杭州 310029; 2浙江神良种业有限公司, 温州 325011)
摘要: 利用苯并噻二唑 BTH处理菌核病抗性不同的花椰菜品种幼苗, 采用营养生长期活体叶片菌丝块接种鉴定法评价菌
核病抗性诱导效果,结果表明经 BTH处理的植株菌核病病情指数明显下降, 对感病品种和抗病品种的诱抗效果分别达到
81. 5%和 63. 8% 。 对于花椰菜重要的防御酶活性变化研究结果表明,BTH 诱导处理的花椰菜植株过氧化物酶(POD)、抗
坏血酸酶( SOD )、过氧化氢酶(CAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)和多酚氧化酶( PPO)的活性均有所提高。 同时病程相关蛋
白几丁质酶和 β-1,3-葡聚糖酶的活性也增加。 利用半定量 RT-PCR方法检测防御反应基因表达,结果表明 BTH 诱导首先
激发了植株 PR-1 等基因参与的水杨酸信号传导防御反应途径的发生,同时 PDF1. 2 基因的上调表达说明 BTH诱导也影响
了茉莉酸信号传导途径。
关键词: 花椰菜; 菌核病; BTH; 抗性诱导; 基因表达
Studies on BTH-induced resistance to Sclerotinia sclerotiorum in cauliflower and
physiology basis　 SUN Rong-rong1, PENG Zhen1, CHENG Lin1, ZHU Xiang-fei1, SHAO Tai-liang2,
LU Gang1 　 ( 1Department of Horticulture, College of Agriculture & Biotechnology,Zhejiang University, Hangzhou 310029,
China; 2Zhejiang Sky Good Seed Co. Ltd, Wenzhou 325011, China)
Abstract: The effects of benzothiadiazole (BTH) spraying on cauliflower resistance to Sclerotinia sclerotio-
rum were evaluated. The disease indices were investigated in susceptible and resistant varieties inoculated with
mycelium agar disks to seedling leaves. The results showed that BTH significantly reduced the size of rot tissue
compared with controls, and the control efficacies of BTH treatment were 81. 5% and 63. 8% in susceptible-
and resistant- varieties respectively. The activities of defensive enzymes such as POD, SOD, CAT, PAL, and
PPO were increased in BTH-treated seedlings after inoculation with S. sclerotiorum. The activities of chitinase
and β-1,3-glucanase in cauliflower also increased in BTH-treated seedlings. The expression patterns of two
marker genes in defense signaling pathways and four pathogenesis-related protein genes were detected using
semi-quantified RT-PCR. The results indicated that BTH-induced resistance to S. sclerotiorum in cauliflower
mainly through SA-dependent signaling pathway, and the up-regulated expression of PDF1. 2 showed JA / ET
signaling pathway may also influenced by BTH-induced resistance in cauliflower.
Key words: Brassica oleracea L. var. botrytis L. ; Sclerotinia sclerotiorum Lid de Bary; BTH; induced
disease resistance; gene expression
中图分类号: S635. 3　 　 　 　 　 文献标识码: A　 　 　 　 　 文章编号: 0412-0914(2012)03-0281-09
　 　 十字花科作物菌核病( Sclerotinia sclerotiorum
Lid de Bary),又称菌核性软腐病,在我国南方沿海
地区及长江流域各省发生普遍,近年来,在北方地
区也逐渐蔓延,危害严重。 由核盘菌引起的菌核病
　
植物病理学报 42 卷
是限制花椰菜(Brassica oleracea L. var. botrytis
L. )生产的一个主要原因,由于多年连作,主产
区植株发病率越来越高。 菌核病为害期长,严重
年份发病率高达 50% ~ 60% ,直接影响花椰菜的
产量、品质及留种田种子的产量和质量,给花椰
菜的生产、留种造成极大威胁[1] 。 目前生产上主
要用药剂喷施的方法进行防治,效果欠佳。 化学
农药的使用增强了病原物的抗药性,对农田生态
系统产生不利影响,甚至导致花椰菜花球中的农
药残留超标。
拟南芥的研究表明,植物防御反应受一个复杂
的信号网络调控,包括对水杨酸 ( salicylic acid,
SA)依赖的信号途径、对茉莉酸 ( jasmonic acid,
JA) /乙烯( ethylene, ET)依赖的信号途径和氧爆
发(oxygen burst, OB)途径等[2]。 就特定的植物寄
主-病原物系统而言,植物对病原的反应可能包括
一种或几种上述途径。 现有研究表明每条途径都
有其标记基因,例如 PR-1 为水杨酸途径的标记基
因,PDF1. 2 为茉莉酸 /乙烯途径的标记基因[2,3]。
外源激发子能通过不同的信号转导途径来诱
导植物对病原菌侵染的抵抗力,从而抑制病害的发
生。 植物抗病基因诱导剂苯并噻二唑〔Acibenzo-
lar-S-methyl,benzo (1, 2,3-thiadiazole-7- carboth-
ioic acid-S-methyl, BTH〕是一种人工合成的 SA类
似物,能有效诱导多种植物对细菌、真菌和病毒的
侵染产生抗性,但 BTH 本身不具有直接的抑菌作
用[4,5]。 BTH能诱导小麦、水稻、黄瓜和甜瓜等多
种作物发生植物系统获得抗病性(SAR),从而抑
制作物的病害发展[4 ~ 7]。 对十字花科作物菌核病
的抗性诱导效果尚未有报道。 本文对 BTH诱导花
椰菜菌核病抗性与花椰菜重要防御酶活性变化的
关系进行了研究,并通过检测病害防御反应信号传
导途径中标记基因的表达水平变化,推断花椰菜抗
病反应中可能存在的病害防御反应信号传导途径,
以期为阐明 BTH诱导花椰菜抗病性的生化与分子
机制提供参考。
1　 材料与方法
1. 1　 试验材料
花椰菜感病品种 ‘夏宝 60 天’ (S31)和抗病
品种‘神良 100 天’ (S34),由浙江神良种业有限
公司提供。 种子于 2010 年 3 月 5 日播种在 128 目
的育苗盘中,待第一片真叶显露时,移栽到 6. 5 cm
×6. 5 cm的育苗钵中,温室培养到 5 ~ 6 片真叶时
备用。
1. 2　 供试菌株
花椰菜菌核病病菌 [ Sclerotinia sclerotiorum
(Lib. ) de Bary]在浙江大学实验农场花椰菜地采
集菌核,经表面消毒后接种于 PDA 平板[8], 在
23℃培养 4 ~ 6 d 至长出菌丝进行纯化鉴定,最后
转至 PDA 斜面置于 4 ℃冰箱保存备用。
1. 3　 BTH诱导抗病效应
利用 5 ~ 6 片真叶期的花椰菜幼苗,试验组用
50 mg / L 的 BTH 浸泡处理第一片真叶 1 min。 同
时对照组用清水处理;处理 3 d 后,用打孔器打取
直径 0. 5 cm的 PDA 固体培养基上的菌核病菌丝
体圆片,反贴于第 2、3 片真叶上,并在叶片上缠绕
保鲜膜保湿,3 d 后去掉保鲜膜。 接种后,24 h 内
保持温度 22 ~ 25℃,湿度 90%以上,以保证充分
发病,第 2 天开始降低湿度至 85% ,以免植株整株
腐烂。 每处理 30 株,共设 3 次重复。 接种后第5 d
开始对病害发生情况进行调查[9]。
分级标准:0 级,无病斑;1 级,病斑面积占叶面
积 11% 以下;2 级,病斑面积占叶面积 11% ~
30% ;3 级,病斑面积占叶面积 31% ~ 50% ;4 级,
病斑面积占叶面积 50%以上。
相对防治效果(% ) = (对照病情指数 - BTH
处理病情指数) /对照病情指数 ×100%
利用 SAS软件 Duncan 氏新复极差法统计显
著性差异。 P≤0. 05 表示差异显著,P≤0. 01 表示
差异极显著。
1. 4　 BTH诱导处理对花椰菜防御酶活性及表达
的影响
试验共设 4 个处理,第一组花椰菜幼苗用 50
mg / L的 BTH处理,浸第一片真叶 1 min,处理 3 d
后,按 1. 3 小节的方法接种菌核病病原菌,该处理
记作 B + S;第二组清水处理,同样 3 d 后接种病原
菌,记作 S;第三组 50 mg / L 的 BTH 处理,浸第一
片真叶 1 min,记作 B;第四组仅用清水处理,记作
CK。 每处理 30 株,试验设 3 次重复, 随机区组排
列。.
接种病原菌 1、4、7、10 和 13 d 后取花椰菜幼
282
　
　 3 期 　 孙溶溶,等:BTH诱导花椰菜对菌核病的抗性研究
苗的第 4、5、6 片真叶,每个处理每次取 5 株混合作
为实验材料,液氮冷冻, - 75℃保存。 每处理每次
均取 3 份以上重复样品,用于测定 SOD、 POD、
CAT、PPO、POD、CHT和 β-1,3-葡聚糖酶等的酶活
性。
同时,在接种病原菌后 12 h和 1、2、3、4、5 d另
取花椰菜幼苗的第 4、5、6 片真叶,每个处理取 5 株
混合作为实验材料,液氮冷冻, -75℃保存,用于提
取 RNA。
1. 5　 酶活性分析
抗氧化酶 POD、CAT、SOD、PPO 的提取和测
定参照 Lu 等[10]的方法。 取 0. 3 g 叶片,加 3 mL
50 mmol / L (含 0. 2 mmol / L EDTA) pH 7. 8 磷酸
缓冲液(PBS)提取,再加 2%的 PVP研磨,12 000 g
离心 20 min,取上清。 用 UV-2550 紫外分光光度
计(SHIMADZU公司)测定吸光度值的变化及 OD
值,计算 POD、CAT、SOD、PPO酶活性。
另取 0. 2 g 冻样,放入预冷的研钵中,加入 2
mL 50 mmol / L硼酸缓冲液(pH 8. 8,含 0. 1%巯基
乙醇),再加 2% PVP 和石英砂充分研磨;移至 2
mL离心管中。 4℃离心 15 000 rpm,20 min。 取上
清液用于酶活性的测定。 苯丙氨酸解氨酶(PAL)
活性的测定参照 Lu等[10]方法进行。
取 1. 0 g叶片,加 5 mL 50 mmol / L柠檬酸-磷
酸缓冲液(pH 4. 8,内含 0. 1 mol / L 柠檬酸与 0. 2
mol / L Na2HPO4),再加 2% PVP 和少量石英砂,冰
浴匀浆,4℃ 15 000 rpm 离心 20 min,取上清用于
β-1, 3-葡聚糖酶和几丁质酶活性测定[11]。
1. 6　 半定量 RT-PCR分析
采用 TRIZOL( Invitrogen, Carlsbad, CA)试剂
提取不同时期所取的花椰菜样品总 RNA,经紫外
分光光度计测定 A260 / A280 值,取 300 mg RNA
为逆转录模板,参照说明书( ImProm-ⅡTM Reverse
Transcription System)进行目的基因的 cDNA 合
成。 以第一链 cDNA为模板在线性扩增期的循环
数下 PCR扩增 ACTIN,RT-PCR 反应参数为:94℃
变性 4 min后,94℃变性 45 s,51 ~ 56℃退火 45 s,
72℃延伸 45 s,共 26 ~ 38 个循环;最后 72℃延伸
10 min。 根据凝胶电泳条带浓度调整模板的浓度,
直到产物浓度基本一致,确定为其他基因扩增的起
始模板,以调整的起始模板浓度在线性扩增期的循
环数下分别 PCR扩增其他基因。 所检测基因的引
物序列、退火温度及 PCR 循环数见表 1,其他 PCR
反应参数同 ACTIN一致。
Table 1　 Primer sequence, annealing temperature and the cycle numbers in RT-PCR analysis
Gene
NCBI accession
number
Primer sequence
Length of
production / bp
Tm / ℃ Cycle
ACTIN EU593895. 1
F:　 GGCAACGATAATGGGTCCTAC
R:　 CTCCGTGCAGTGGACTCATAC
117 56 26
PR-1 EF423806. 1
F:　 GCTCTTGTTCATCCCTCG
R:　 TTCCACCATTGTTACACCTT
463 52 29
NDR-1 BT002004. 1
F:　 TTTCTTATGGCTTAGTCTCC
R:　 ATTTAGCGGCTTTACTTGAC
420 50 38
PR-3 AF261098. 1
F:　 CTACAGCACCAGACGGACCATA
R:　 CAGTCATCCAGAACCAAATCGC
435 55 35
PR-5 U71244. 1
F:　 GAAATCACCCTCGGACAAGAA
R:　 GGTCGTCGTAAGCATAAGAATAA
333 54 36
PDF1. 2 AJ311046
F:　 TTCCATCGTTGCCCTTCTTTA
R:　 GGCTGGGAAGACATAGTTGC
447 51. 3 32
PAL HM623311. 1
F:　 AACTCTTTGGGACTCATCTCG
R:　 TAGCCGCATCCACTTCTTTA
441 52 32
382
　
植物病理学报 42 卷
2　 结果与分析
2. 1　 BTH对花椰菜菌核病抗性诱导的效果
由表 2 可知 ‘夏宝 60 天’是感病品种,未用
BTH处理前病情指数达 68. 2,接种后患病严重,
BTH处理后病情指数降低到 12. 6,病情指数下降
了 55. 6,诱抗效果达 81. 5% 。 ‘神良 100 天’是抗
病品种,有较强的抗病性。 未处理前病情指数为
26. 0,经过 BTH处理后病情指数也明显下降,下降
了 16. 6,诱抗效果达 63. 8% 。 无论是抗病品种还
是感病品种,BTH 都可诱导花椰菜对菌核病的抗
病能力,并且在感病品种上表现更加明显。
2. 2　 BTH诱导花椰菜防御酶活性的变化
2. 2. 1 　 BTH 处理对花椰菜 SOD、 CAT、 PAL、
PPO、POD酶活性的影响 　 对于抗病品种‘神良
100 天’(S34), 经 BTH预处理过的接种植株在接
种后整个发病阶段的 SOD 酶活性都比未经 BTH
处理的要高,在 4 d和 10 d时差异显著(图 1)。 可
见 BTH对花椰菜抗病品种体内 SOD 酶的活性有
较大的提高,增强了它的抗病能力。 对于感病品种
‘夏宝 60 天’(S31),BTH 处理过的接种植株在接
种后第 4 d和第 7 d时高于未用 BTH处理的植株,
而 7 d 时两者的酶活性较为接近,可见 BTH 可提
高感病花椰菜叶片 SOD酶的活性,但 SOD酶活性
增加的幅度小于抗病品种。
经 BTH 诱导的花椰菜抗病品种 ‘神良 100
天’(S34)植株的 CAT 酶活性从接种后第 1 d 即
开始升高,在接种 4 d 后明显升高,并持续到取样
结束,明显高于未经 BTH 处理植株;而未经 BTH
诱导的植株在接种后 7 d的活性达到最大,此后逐
渐下降 (图 1 )。 对于感病品种 ‘夏宝 60 天’
(S31),经 BTH 处理的和未处理的花椰菜植株在
接种后 1 ~ 10 d 内,CAT 活性相差不大,但未经
BTH处理的植株 CAT 的活性高于 BTH 处理的植
株,在 10 d后 经 BTH 诱导的花椰菜植株 CAT 活
性迅速上升,并高于只接种病原菌的植株。 说明
BTH能够诱导花椰菜体内 CAT 活性增强,从而提
高抗病原菌侵入的能力。
经 BTH 处理过的抗病品种 ‘神良 100 天’
(S34)植株(B + S)在接种后 1 ~ 7 d PAL 活性上
升并在第 10 d 达到最高值,其活性显著高于其他
处理(图 1)。 感病品种 ‘夏宝 60 天’ ( S31),经
BTH处理的花椰菜叶片 PAL 酶活性一直高于未
经处理只接种病原菌的植株,在接种后 7 ~ 13 d,经
BTH诱导处理的花椰菜 PAL 酶活性迅速上升,显
著高于只接种病原菌的植株。 说明 BTH可以促进
花椰菜 PAL的活性早期快速上升,在一定程度上
增强了花椰菜的抗病性。
对于抗病(S34)和感病品种(S31)来说,BTH
处理后接种病原菌的花椰菜植株(B + S)PPO活性
一直升高,并在 10 d达到最高值,显著高于其他处
理,随后几天下降至对照水平(图 1)。 经过 BTH
处理的植株酶活性增加显著地高于未经处理的,抗
病品种 ‘神良 100 天’ (S34)这种变化趋势表现的
更为明显,BTH可诱导花椰菜体内 PPO 活性的升
高。
接种病原菌以后,2 个品种的所有处理的 POD
活性均上升,到 10 d 后,急剧下降。 但经过 BTH
处理的植株 POD 活性增加明显地高于未经处理
的,在感病品种‘夏宝 60 天’ (S31)中这种变化趋
势表现得更为明显(图 1)。 没接种病原菌的所有
处理 POD酶活性在整个观察过程中变化不大,且
BTH处理没接种病原菌植株 POD 活性并没有高
于未处理的,说明 BTH 可明显提高接种后花椰菜
体内 POD酶的活性,有利于植株抗病性的增强。
Table 2　 Effect of BTH on cauliflower induced resistance to Sclerotinia sclerotiorum
Treatment Disease index (DI) Reduction of DI(% )
Xiabao 60 day　 　 S 68. 2 ± 1. 67 A -
　 　 　 　 　 　 　 　 B + S 12. 6 ± 1. 59 B 81. 5
Shenliang 100 day　 S 26. 0 ± 1. 76 A -
　 　 　 　 　 　 　 　 　 B + S 9. 4 ± 1. 42 B 63. 8
Data represent the average ± SD of three independently biological experiments. Statistical analysis of the data was
performed using Duncan’s test with software SAS difference at 1% level.
482
Fig. 1　 Effect of BTH treatment on SOD, CAT, PAL, PPO and POD activity in the leaves of cauliflower cultivar
‘Shenliang 100 day’(S34) and ‘Xiabao 60 day’(S31)
B:The plants pretreated with 50 mg / L BTH, S:The plants inoculated with Sclerotinia sclerotiorum,B + S:The plants pretreated with 50 mg / L BTH and then
inoculated with S. sclerotiorum, CK:The control plants treated with ddH2O. Data represent the means ± SE of three independently biological experiments.
　
植物病理学报 42 卷
2. 2. 2　 BTH 处理对花椰菜体内几丁质酶、β-1,3-
葡聚糖酶活性的影响　 接种菌核病病原菌以后,2
个品种所有处理的几丁质酶(chitinase, CHT)活性
均上升,到 4 ~ 7 d 后,急剧下降(图 2)。 但经过
BTH处理的植株酶活性增加显著地高于未经处理
的,在感病品种‘夏宝 60 天’ (S31)中这种变化趋
势表现的更为明显。 没接种病原菌的所有处理几
丁质酶(CHT)活性在整个观察过程中变化不大,
但 BTH 处理植株几丁质酶(CHT)活性明显高于
未经处理的。
对于抗病性不同的 2 个品种,接种病原菌后
β-1,3-葡聚糖酶活性均逐渐升高,且都在 7 d 时活
性达到最高值,而后逐渐下降 (图 2)。 但经过
BTH处理的植株酶活性增加显著地高于未经处理
的,在抗病品种‘神良 100 天’ (S34)中,诱导接种
后,β-1,3-葡聚糖酶活性增大的变化最为明显。 没
接种病原菌的所有处理 β-1,3-葡聚糖酶活性在整
个观察过程中变化不大。 说明 BTH诱导可以提高
植株体内的 β-1,3-葡聚糖酶活性,使植株抗病力增
强。
2. 3　 BTH对花椰菜防御反应基因表达的影响
利用 50 mg / L BTH 处理花椰菜叶片,抗病品
种中(图 3-A),与未接种和只接种而未经 BTH 诱
导的相比,PR-1 mRNA水平在处理 12 h 就显著上
调,且表达量一直很高。 PAL 基因受 BTH 诱导的
影响仅仅在处理 12 h时有短暂的上调表达后显著
下降,在处理后 3 d 表达量达到最大,随后又逐渐
下降,BTH 诱导的效果不明显。 NDR-1 表达水平
在处理整个过程中没有明显的变化,表达量在 12 h
Fig. 2　 Changes of chitinase and β-1,3-glucanase activity in leaves of cauliflower cultivar
‘Shenliang 100 day’ (S34) and ‘Xiabao 60 day’ (S31) after BTH treatment (B)
and inoculation of Sclerotinia sclerotiorum pathogen (S)
Data represent the means ± SE of three independently biological experiments.
682
　
　 3 期 　 孙溶溶,等:BTH诱导花椰菜对菌核病的抗性研究
时较高,而后一直很低。 PR-5 基因表达量从 12 h
开始逐渐升高,在 4 d 时表达量最高,随后又开始
下降,同未诱导的植株相比表达量有所提高。
PR-3 基因在诱导后 3 d 开始表达量显著增加,并
且一直持续到 5 d,但总的表达量不高,与对照相
比变化不明显。 PDF1 . 2 基因表达水平在诱导后
12 h下调,并逐渐下降,但 5 d时又有一个较高的
表达量;在只接种病原菌不经 BTH 诱导的处理
中,PDF1 . 2 基因在接种后 1 d 也有很高的表达
量,但随后显著下降至很低的水平。 由此可见,
BTH处理后表达受影响较大的基因主要是 PR-1
和 PDF1 . 2,病程相关蛋白基因表达量稍有增大,
影响不明显。 在感病品种(图 3-B)中,PR-1 基因
在处理 12 h就有上调表达,基因的表达情况与抗
病品种变化的趋势很相似。 BTH 对 PAL 的表达
水平影响不大。 接种后 NDR-1 表达水平显著上
升,但未经 BTH 处理的植株其表达水平很快就
下降,而经过 BTH 处理的维持较高的表达水平。
PR-5 mRNA表达水平的变化同抗病品种相似,
并没有表现有规律的变化。 接种后 12 h,PR-3 基
因的表达水平显著上升,经过 BTH 处理的植株
持续表达。 PDF1 . 2 基因在 BTH 处理的植株中,
接种后 1 d,表达量显著上升,而后均高于未经
BTH处理的植株。
Fig. 3　 Effect of BTH on the expression of some defensive genes in cauliflower cultivar
‘Shenliang 100 ay’ (A) and ‘Xiabao 60 day’ (B) after inoculation of Sclerotinia sclerotiorum
Lane 1:BTH treatment before inoculation as control. Lane 2-7: 12 h, 1 d, 2 d, 3 d, 4 d, and 5 d after inoculation
with BTH treatment. Lane 8-12: 12 h, 1 d, 2 d, 3 d, 4 d, and 5 d after inoculation without BTH treatment.
782
　
植物病理学报 42 卷
3　 讨论
苯并噻二唑(BTH)是一种对真菌没有毒性的
化合物,但其在小麦、甜瓜等十几种作物上的试验
结果表明它能诱导植物对一些真菌和细菌性病害
产生抗性[4 ~ 7]。 BTH 本身没有直接的抑菌作用,而
是通过诱导作物抗性系统的增强来抵御病原菌。
本试验通过花椰菜营养生长期活体叶片菌丝块接
种鉴定法对试验植株进行接种,并预先采用 BTH
诱导处理,结果表明经 BTH 处理的植株菌核病病
情指数明显下降, 对感病品种和抗病品种的诱抗
效果分别达到 81. 5%和 63. 8% 。
植物体内过氧化氢酶 、过氧化物酶 、多酚氧
化酶、抗坏血酸酶、苯丙氨酸解氨酶等在植物抵抗
病害方面发挥重要的作用[12,13]。 PAL 参与木质
素、 酚类及多种黄酮类植保素等抗菌化合物的合
成[12];PPO是酚类物质氧化的主要酶,在植物体内
能够把酚类物质氧化成醌类和参与木质素的合
成[13];POD是植物抗病物质酚类化合物合成或氧
化的关键酶。 植物在受到某些生物或非生物因子
诱导后,体内这些酶的活性升高,被认为是植物重
要的防御反应[14]。 本研究中 PPO、PAL和 POD 活
性均在 BTH 处理后上升,且在抗病和感病花椰菜
品种 3 种酶活性都显著上升,说明 BTH 诱导的花
椰菜对菌核病的抗性可能与酚类化合物和植保素
积累等抗性反应有关。 BTH 诱导感病花椰菜植株
CAT活性上升,而在抗病品种中则变化不明显,这
可能与 BTH 能诱导感病品系花椰菜的过敏反应
(hypersensitive response,HR)有关。 相反,BTH 诱
导抗病花椰菜植株内 SOD 上升,而在感病品种中
则变化不明显,同 CAT 不同的是,SOD 活性诱导
主要在早期发生。
几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶与植物的抗病性关
系密切[8, 15,16]。 几丁质酶和 β-1,3-葡聚糖酶在水
解过程中由真菌细胞壁释放出来的寡糖能够作为
植物多种抗病反应的激发因子,诱导植物的全面防
卫反应[8,16]。 经 BTH 处理的花椰菜叶片,几丁质
酶及 β-1,3-葡聚糖酶活性均高于对照,尽管对照的
花椰菜叶片接种后几丁质酶及 β-1,3-葡聚糖酶活
性也增加,但比 BTH 处理的花椰菜叶片酶活性增
加的迟一些,说明 BTH 处理能诱导花椰菜体内与
防卫反应有关的几丁质酶及 β-1,3-葡聚糖酶的合
成,使其在花椰菜对菌核病的抗性中发挥作用。
在植物与病原物互作中, 植物防御反应的调
控非常复杂, 各种防御信号途径之间相互影响,存
在交叉反应,使植物产生多种抗性机制[2]。 目前
普遍认为植物对病原微生物所产生的诱导抗病性
存在 2 种主要信号途径, 即 SA依赖型防卫信号途
径 ( salicylate-dependent defense -response path-
way)和 JA 依赖型防卫信号途径( jasmonate-de-
pendent defence- response pathway ) [17]。 有研究表
明,2 种主要信号途径的关系相互拮抗,即表现为 2
种主要信号途径之间相互调节和相互抑制[3], 而
且 2 种信号途径之间的相互关系受到各自浓度的
影响[18]。 Thomma等[19]认为针对不同的病原菌,
植物启用不同的防卫信号途径进行最有效的抗病
反应。 BTH作为水杨酸类似物,能诱导植物水杨
酸途径的产生。 由 BTH对花椰菜防御反应基因表
达的结果可见,PR-1 基因表达量一直处于较高水
平,PDF1. 2 基因也有一定程度的上调,BTH 处理
对病程相关蛋白基因的表达也有影响,从而推断,
BTH诱导提高花椰菜抗病反应的原因可能主要与
水杨酸途径的激活有关,BTH 诱导首先激发了水
杨酸抗病反应途径的发生。 但是 PDF1. 2 持续诱
导表达说明茉莉酸抗病反应途径也受 BTH 的影
响。
参考文献
[1] 　 Ying Q S, Zhu Z J, Zhao J Y, et al. Preliminary
study on disease cause of stem cracking on broccoli ( in
Chinese) [J] . Acta Agriculturae Zhejiangensis (浙江
农业学报), 2005, 17(3): 158 -160.
[2] 　 Smith J L,Moraes C,Mescher M C. Jasmonate-and
salicylate-mediated plant defense responses to insect
herbivores, pathogens and parasitic plants [ J] . Pest
Management Science,2009,65(5): 497 -503.
[3] 　 Koomneef A,Pieterse C M J. Crosstalk in defense sig-
naling [J] . Plant Physio1ogy,2008,146 (3 ):839 -
844.
[4] 　 Gorlach J, Volrath S, Knauf-Beiter G, et al. Benzoth-
iadiazole, a novel class of inducers of systemic ac-
quired resistance, activates gene expression and disease
resistance in wheat [ J] . Plant Cell, 1996, 8: 629 -
643.
[5] 　 Lawton K, Friedrich L, Hunt M, et al.
882
　
　 3 期 　 孙溶溶,等:BTH诱导花椰菜对菌核病的抗性研究
Benzothiadiazole induces disease resistance in Arabi-
dopsis by activation of the systemic acquired resistance
signal transduction pathway [J] . Plant Journal, 1996,
10: 71 -82.
[6] 　 Benhamou N, Belanger R R . Induction of systemic
resistance to Pythium damping-off in cucumber plants
by bezothiadiazole: ultrastructure and cytochemistry of
host response [J] . The Plant Journal , 1998,14:13 -
21.
[7] 　 Li Y H , Cheng Z H , Chen P,et al. Studies on in-
duction resistance to Psedoperonospora cubensis by
BTH in cucumber seedlings ( in Chinese ) [ J] . Acta
Horticulturae Sinica(园艺学报),2006, 33(2): 278 -
282.
[8] 　 Klarzynaski O, Plesse B, Joubert J M, et al. Linear
β-1, 3-glucans are elicitors of defense responses in to-
bacco [ J] . Plant Physiology, 2000, 124: 1027 -
1037.
[9] 　 Sun R R, Peng Z, Cheng L, et al. Comparison of
methods for identification of resistance to Sclerotinia
sclerotiorum and screening of resistant materials in cau-
liflower ( in Chinese) [ J] . Journal of Zhejiang Uni-
versity (Agriculture and Biotechnology) (浙江大学学
报·农学版), 2011, 37(6): 596 -602.
[10] Lu G, Jian W L, Zhang J J, et al. Suppressive effect
of silicon nutrient on Phomopsis stem blight develop-
ment in asparagus [J] . Hortscience, 2008, 43: 811 -
817.
[11] Ziadi S, Barbedette S, Godard J F, et al. Production
of pathogenesis-related proteins in the cauliflower
( Brassica oleracea var. botrytis ) -downy mildew
( Peronospora parasitica ) pathosystem treated with
acibenzolar-S-methyl[J] . Plant Pathology, 2001, 50:
579 -586.
[12] He L H, Zhang J B, Bing J H. Research progress of
phenylalanine ammonia-lyase( in Chinese) [ J] . Food
Science and Technology (食品科技), 2006 , 3 (7):
31 -34.
[13] Yang Y F, Liang Y C, Lou Y S,et al. Influences of
silicon on peroxidase, superoxide dismutase activity
and lignin content in leaves of wheat (Tritium aestivum
L. ) and its relation to resistance to powdery mildew
( in Chinese) [J] Scientia Agricultura Sinica (中国农
业科学), 2003, 36 ( 7 ) : 813 -817.
[14] Song F M , Zheng Z , Ge X C. Role of active oxygen
and membrane lipid peroxidation in plant-pathogen in-
teractions( in Chinese) [ J] . Plant Physiology Com-
munications (植物生理学通讯), 1996 , 32 (5): 377
-385.
[15] Li B J, Fan H Y, Sun Y Q, et al. Accumulation of
salicylic acid in cucumber treated with glucohexaose
and its relation to systemic acquired resistance against
cucumber downy mildew ( in Chinese)[J] . Acta Hor-
ticulturae Sinica (园艺学报), 2005, 32 (1) : 115 -
117
[16] Selitrennikoff C P. Antifungal proteins [J] . Applied &
Environmental Microbiology, 2001, 67: 2883 -2894.
[17] Balbi V, Devoto A. Jasmonate signaling network in
Arabidopsis thaliana:crucial regulatory nodes and new
physiological scenarios [ J] . New Phytologist, 2008,
177 ( 2): 301 -318.
[18] Mur L A J ,Kenton P,Atzom R,et al. The outcomes of
concentration-specific interact ions between salicylate
and jasmonate signaling include synergy, antagonism,
and oxidative stress leading to cell death [ J] . Plant
Physio1ogy, 2006, 140 (1): 249 -262.
[19] Thomma B P H J,Eggermont K,Perminckx I A M A,
et al. Separate jasmonate-dependent and salicylate-de-
pendent defense-response pathways in Arabidopsis are
essential for resistance to distinct microbial pathogens
[J] . Proceedings of the National Academy of Sciences
of the United States of America, 1998, 95 ( 25 ):
15107 -15111.
责任编辑:于金枝
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