全 文 ：　　1996—12—02收稿。
万贤崇副教授,陈裕菊(南京林业大学森林资源与环境学院　南京　210037) ;戴雨生(江苏省林业科学研究所)。
* 本文为江苏省科委“八五”重点课题“侧柏抗病品种选育”的部分内容。
侧柏抗病单株对叶枯病抗性机制研究*
万贤崇　戴雨生　陈裕菊
　　摘要　本文比较测定了对叶枯病具有高度抗性的侧柏单株叶片中木质素和纤维素含量、苯丙
氨酸解氨酶( PAL )和超氧化物歧化酶( SOD )、以及细胞含水量和肉质化程度。结果表明, 抗病单株
叶片细胞中木质素和纤维素的含量显著地高于普通的感病侧柏;抗病单株的 PAL 活性和 SOD 活
性也明显高于感病株。并且发现 PAL 活性和木质素含量之间具有高度相关性。抗病单株的细胞含
水量和肉质化程度则显著地低于感病株。综上指标说明,抗病单株在生理生化和遗传上, 明显地区
别于普通感病株。
　　关键词　侧柏叶枯病　抗性单株　生化指标　抗病机制
　　侧柏( Platy cladus oriental is L. )是我国造林绿化的主要树种之一。近十几年来,在侧柏上
发生了一种由侧柏绿胶杯菌( Chloroscyp ha p laty clad us Dai sp. nov . )引起的叶枯病[ 1]。该病危
害严重,从幼苗到大树都能感染,引起叶枯、枝枯,轻则影响生长,连年危害则造成整株死亡,目
前尚无防治的特效方法。作者在多年的研究过程中发现,在连年发病严重的侧柏林中,有少数
单株表现出很强的抗病性, 感病很轻,甚至几乎不受感染。抗病育种是植物病害防治的理想途
径。抗病单株的发现为今后侧柏抗病育种提供了遗传材料。本文着重从与植物抗病性相关的
生理生化指标方面进行分析探讨,以期深入了解抗病单株的抗病生理生化机制,为侧柏的抗病
育种提供一定的基础及早期鉴定的指标。
1　材料与方法
1. 1　供试材料
供试的侧柏均取自江苏省盱眙县丘陵山区侧柏林内。3棵抗侧柏叶枯病单株, 代号为 R1、
R2 和R 3。两份对照样品取自抗病单株周围同样立地条件下的普通感病侧柏,代号为S1、S2。树
龄均为 40余年生,采集时间为 1994年 5月。所有的样品均为尚未发病的健康新叶。
1. 2　测定方法
1. 2. 1　苯丙氨酸解氨酶( PAL )的提取和活性测定　新鲜的叶片在冰浴中研磨成粉末后, 加
200 mmo l/ L , pH 8. 7的硼酸缓冲液(含2% PVP, 2 mmol / L 巯基乙醇, 2 mmol/ L EDT A)匀
浆,于 4℃下 6 000 r / min离心10 min,在上清液中加入 10倍体积丙酮, 4 ℃下 8 000 r/ m in 离
心 5 min。用不含 PVP 的硼酸缓冲液重新悬浮沉淀,得酶提取液。酶活性测定参照Koukol[ 2]的
方法。以OD 值增加 0. 1为一个酶活单位。
1. 2. 2　超氧化物歧化酶( SOD)的提取和活性测定　提取过程同 PAL。所用提取液为 50
mmol/ L pH 7. 8的磷酸缓冲液(含 2 % PVP, 2 mmol / L 巯基乙醇, 2 mmo l/ L EDTA)。参照
林业科学研究　1998, 11( 3) : 295～298
Forest Resear ch 　　 　　　
Giannopo lit is等 [ 3]的方法测定酶活性。每次测定酶液用量为 20
L, 反应时间 20 m in, 以抑制
NBT 光化还原 50%为一个酶活单位。
1. 2. 3　蛋白质含量测定　用 Bradford [ 4]的方法。
1. 2. 4　木质素含量测定　参照中山大学汇编的方法[ 5]。精确称取500. 0 mg 烘干的叶样,用定
性滤纸包扎好后,放入索氏抽提器中,加醇苯混合液于水浴上提抽 8 h。脱脂后的材料转入烧
杯中,加 10 mL 沸腾的蒸馏水湿润材料, 10 m in 后将烧杯置于冷水浴中,加入 25 mL 86%的硫
酸,在 20℃±2℃水解 4 h, 再加 250 mL 蒸馏水, 加热至沸,并在沸水浴中静置 1 h, 取去浸入
冷水浴中15 min。用烘干到恒重的G 4砂芯漏斗抽滤。用热蒸馏水洗涤,至洗出液用 10% BaCl2
溶液试之不现浑浊为止。漏斗于 105 ℃烘干至恒重,所增之重,即为木质素重。
1. 2. 5　纤维含量测定　参照中山大学汇编的方法 [ 5]。精确称取 500. 0 mg 烘干的叶样,置于锥
形瓶中,加入25mL 硝酸乙醇混合液,装入冷凝器, 在沸水浴中温育1 h,直至纤维变白。用 105
℃烘干至恒重的G 2砂芯漏斗抽滤。以10 mL 硝酸乙醇混合液洗涤,然后用热水( 60℃左右)洗
涤,洗至滤液对甲基橙不呈酸性反应。最后用乙醇洗涤数次,漏斗于 105 ℃烘干至恒重,所增之
重即为纤维素重。
1. 2. 6　含水量和肉质化程度　测定叶片的鲜重、干重,含水量( % ) = (鲜重- 干重) /鲜重]以
鲜重与干重之比表示肉质化程度。
2　结　　果
2. 1　酶活性、木质素和纤维素含量
抗病单株叶片中的 PAL 活性和木质素含量明显地高于普通易感病株(见表 1)。其中抗病
单株 R3、R1中的 PAL 活性极显著地高于普通易感病株 S1和 S2。另一抗病单株R 2的 PAL 活
性略低, 但也高于 S1并极显著地高于 S2。木质素的含量和单株间 PAL 活性具有紧密相关性,
相关系数达 0. 99。抗病单株叶片中的木质素含量都显著或极显著地高于普通易感病株。
表 1　不同抗性单株的酶活性及木质素和纤维素含量
材　料 SOD 活性
( uni t/ m g protein)
PAL 活性
( unit / mg protein)
木质素
( mg/ g DW)
纤维素
( mg/ g DW)
R 1 140. 73 A 90. 37 A B 234. 66 A 155. 34 A
R 2 132. 22 A 83. 29 A BC 229. 94 AB 156. 54 A
R 3 125. 43 A 91. 88 A 235. 80 A 155. 34 A
S1 86. 30 B 76. 53 CD 219. 26 BC 146. 74　B
S2 71. 11 B 65. 81 D 208. 94 C 147. 00　B
　　注:表中数据后面的不同英文字母表示差异极显著( a< 0. 01)。
　　抗病单株叶片中的 SOD 活性均显著地高于普通易感病株。抗病单株之间及普通易感病单
株之间 SOD活性均没有显著差异(见表 1)。
抗病单株叶片中的纤维素含量均显著地高于感病株。在抗病单株之间以及感病株之间的
纤维素含量没有明显差异(见表 1)。
2. 2　水分状态
普通感病株叶片中的含水量和肉质化程度都显著地高于抗病单株。感病株之间以及抗病
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单株之间的含水量和肉质化程度均不存在
显著差异(表 2)。
3　讨　　论
　　植物体内的抗病物质虽有先天性和诱
导性之分,但植物的抗病能力或抗病性反
表 2　不同抗性单株的含水量和肉质化程度
材料 S2 S 1 R2 R 1 R 3
含水量( % ) 62. 14A 60. 89A 58. 07B 57. 85B 56. 16B
肉质化 2. 64A 2. 56A 2. 39B 2. 37B 2. 28B
　　注: 表中数据后面的不同英文字母表示差异极显著
( a< 0. 01)。
映能力都是受其自身的遗传基因控制的。从理论上讲,抗病材料和感病材料之间,在未发病之
前就已经存在某种(些)差别。尽管有许多抗病性生理生化反应上的差异,仅体现在寄主感染病
原之后,但应该说在这种反应之前就已经有造成这种反应差异的基础。比较发病前抗、感病材
料之间的生理生化差异是研究抗病机制的重要手段之一,而且这些生理生化指标更有利于抗
病育种的早期鉴定。
抗病单株叶片细胞的生长和发育状态和普通感病侧柏存在明显的不同。抗病单株的木质
素和纤维素含量都显著高于普通株, 而细胞含水量和肉质化程度却低于普通株。说明抗病单株
细胞机械强度更大,而细胞内可溶性化合物相对较少,这些性状不利于病原的穿透和营养。
植物细胞壁是病原侵入及蔓延的一个天然屏障,而细胞壁的强度与其木质素和纤维素含
量有关。木质素是由多种酚类物质聚合而成的大分子化合物。木质素及其组分酚类物质被普
遍认为是植物的抗病性物质 [ 6, 7]。它们既有被动抗病性又有主动抗病性。木质素和酚类物质经
苯丙烷代谢途径形成, 而该途径的第一步限速酶是苯丙氨酸解氨酶( PAL)。故而人们常将
PAL 及其产物木质素作为重要的抗病指标。本文实验结果表明, 在同样立地条件、同样树龄、
同时采样的情况下,抗病单株的 PAL 活性和木质素含量都明显地高于对照。这一结果和在棉
花、水稻中的结果是一致的 [ 8, 9]。而且发现 PAL 活性和木质素含量之间存在着极显著的相关
性,进一步证实了 PAL 在木质素形成过程中起着重要的作用。纤维素一般不被认为是抗病性
物质,不过侧柏的抗病单株叶片中较高的纤维素暗示着细胞壁发育更完善,增强了细胞壁的厚
度和强度,可造成病原菌的穿透困难。
本文实验表明,抗病单株叶片中超氧化物歧化酶( SOD)活性明显地高于对照。SOD活性
在抗病性中的作用机制尚不十分清楚,但已有报道 SOD 活性在品种或种的抗病性中起积极的
作用[ 10, 11]。SOD具有普遍的抗逆及抗衰老作用。其通过清除各种不利因素引起超氧自由基积
累,保持超氧自由基的平衡,以免过多的超氧自由基对细胞膜系统造成破坏作用。
以上指标说明抗病单株明显不同于普通感病株。遗传上应存在显著差异,这些差异均存在
于健康未发病的植物材料中,说明抗病单株具有较稳定的抗叶枯病的遗传性状。
参　考　文　献
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Biochemical Mechanisms of Resistance to Leaf Blight in
Resistant Individual Trees of Platycladus orientalis
Wan X ianchong　Dai Yusheng　Chen Yuj u
　　Abstract　T he leaf blight o f P laty cladus or ientalis caused by Chlor oscypha p laty cladus
was found a sever e disease in Jiang su Pr ovince recent y ears. Several disease-resistant individ-
uals w er e selected in heavily infected plantat ions. Biochemical substance concerned to disease-
resistance in selected r esistant individual t rees and common suscept ible ones o f Chinese ar-
bo rvitae( P . orientalis) to leaf bilght w as tested. It w as found that lignin and cel lulo se con-
tent , pheny lalanine ammonia-lyase ( PAL) and superox ide dismutases ( SOD) activit ies in the
leaves of selected resistant individual t rees w ere mar kedly higher than those o f the common
suscept ible ones. It was also found that there was highly posit ive corr elat ion betw een PAL
act ivity and lignin content in leaves. Neverthless, w ater content and succelence in leaves of r e-
sistant t rees w ere signif icantly lower than those of the suscept ible ones.
　　Key words　leaf blight of P laty cladus oriental is　disease-resistant individual　biochem-
ical markers　resistant mechanisms
　　Wan Xianchong, As sociate Profess or, Ch en Yuju ( Nanjing Fores t ry Univer sity　Nanjing 　 210037 ) ; Dai Yusheng
( Fores tr y Research Inst itute of J iang su Province) .
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