全 文 ：园 艺 学 报 2006, 33 (2) : 283～288
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2005 - 06 - 01; 修回日期 : 2005 - 08 - 18
基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (30230250)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: bxZhang@ zju1edu1cn)
促生菌 CH1诱导黄瓜对猝倒病抗性的研究
梁建根 1, 2 张炳欣 1 3 陈振宇 1 喻景权 3
(1 浙江大学植物保护系 , 杭州 310029; 2 浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所 , 杭州 310021; 2浙江大学园艺
系 , 杭州 310029)
摘 要 : 采用分根法研究了植物生长促生菌 CH1诱导黄瓜对猝倒病的抗性以及黄瓜植株经 CH1处理
后根部与叶部组织的超氧化物歧化酶 ( SOD )、过氧化物酶 ( POD )、过氧化氢酶 ( CAT)、多酚氧化酶
( PPO) 和苯丙氨酸解氨酶 ( PAL ) 的活性变化。结果表明 , 促生菌 CH1提高了黄瓜的成苗率 , 处理后的
28 d, 猝倒病相对防效高达 78164% , 推测促生菌 CH1使黄瓜产生的诱导抗性是其防病的主要原因。黄瓜
经 CH1处理并同时接种腐霉菌后 , 处理根部与未处理叶部组织中 SOD、POD、CAT、PPO和 PAL活性都明
显高于其它处理 , 其根部这些酶的活性分别在处理后 3、3、5、5和 5 d时出现高峰 , 叶部酶活性变化基本
与根部的相吻合。表明这些酶活性的提高与 CH1诱导的黄瓜对猝倒病抗性可能有一定的相关性 , 而且 CH1
对这些酶活性的诱导具有系统性。
关键词 : 黄瓜 ; 植物生长促生菌 ; 保护酶 ; 黄瓜猝倒病 ; 诱导抗性
中图分类号 : S 64212; S 476 文献标识码 : A 文章编号 : 05132353X (2006) 0220283206
Stud ies on the Resistance to Cucum ber Dam p ing2off Induced by Plan t
Growth2prom oting Rh izobacter ia CH1
L iang J iangen1, 2 , Zhang B ingxin13 , Chen Zhenyu1 , and Yu J ingquan3
(1 D epartm en t of P lan t P rotection, Zhejiang U niversity, Hangzhou 310029, Ch ina; 2 Institu te of P lan t Protection and
M icrobiology, Zhejiang A cadem y of A gricultural Sciences, Hangzhou 310021, China; 3D epartm en t of Horticulture, Zhejiang
U niversity, Hangzhou 310029, Ch ina)
Abstract: U sing root2sp litting method, the resistance to cucumber damp ing2off induced by p lant growth2
p romoting rhizobacteria CH1 and the changes in activities of superoxide dismutase ( SOD ) , peroxidase
( POD) , catase (CAT) , polyphenol oxidase ( PPO ) and phenylalanine ammonia2lyase ( PAL ) in cucumber
roots and leaves p retreated with PGPR CH1 and inoculated by Pyth ium aphaniderm atum were studied. The re2
sults showed that PGPR CH1 could enhance the surviving seedling of cucumber, control efficacy reached
78164% after CH1 treatment at 28 d, which indicated that induced resistance was the major factor for CH1 to
control the cucumber damp ing2off. The activities of SOD, POD , CAT, PPO and PAL in the roots treated by
CH1 and the leaves nontreated by CH1 increased higher than those of other treatments to some extent and
reached their maximum on 3 rd, 3 rd, 5 th, 5 th and 5 th in roots, respectively, the activities of these p rotective
enzymes in leaves were accorded with those of enzymes in roots. The experimental results suggested that the
increased activities of SOD , POD , CAT, PPO and PAL induced by CH1 against Pyth ium aphaniderm atum
are most likely to be associated with the development of ISR in cucumber. Moreover, the resistance induced
by CH1 is system ic.
Key words: Cucumber; Cucum is sa tivus L. ; Plant growth2p romoting rhizobacteria; Protective enzymes;
Cucumber damp img2off; Induced resistance
园 艺 学 报 33卷
黄瓜苗期猝倒病是我国保护地春秋季黄瓜育苗中常见病害 , 一般苗圃发病率为 20% ～50% , 严
重时可达 80%以上〔1〕。近年来 , 温室大棚黄瓜苗期猝倒病日趋严重 , 已成为影响黄瓜生产的首要问
题。化学农药虽能快速有效地达到防治该类病害的目的 , 但同时带来了环境污染和抗药性等一系列问
题 , 这不但影响了人类健康 , 而且威胁着整个生态系统〔2〕。生物防治可以克服化学农药所带来的弊
病 , 因而其研究日益受到重视。20世纪 80年代 , 随着对植物根际细菌和内生细菌的深入研究 , 发现
其可以诱发植物的抗性 , 而成为植物病害生物防治研究的热点〔3〕。目前国内有关根际植物生长促生
细菌 ( PGPR) 诱导黄瓜对猝倒病抗性的生理生化研究的报道尚不多。作者以黄瓜为材料 , 研究了植
物生长促生菌 CH1处理诱导黄瓜对猝倒病抗性及黄瓜幼苗不同部位系列保护酶活性的生理生化变化 ,
为探讨植物促生菌 CH1诱发抗性的机制提供理论依据 , 以期更好地指导生产。
1 材料与方法
111 材料
供试黄瓜 (Cucum is sa tivus L. ) ‘新泰密刺 ’购自原浙江农业大学种子公司。试验菌株植物生长
促生菌 CH1分离自浙江大学华家池校区菜圃多年种植黄瓜的蔬菜地 , 通过室内盆栽和小区试验证明
对黄瓜苗有明显促生作用 , 用常规方法并结合 16S rDNA序列同源性比较〔3〕, CH1鉴定为短芽孢杆菌
(B revibacillus brevis) ; 引起黄瓜猝倒病的重要病原菌瓜果腐霉菌 ( Pyth ium aphaniderm atum ) 由浙江大
学土传实验室提供。
112 方法
黄瓜植株的准备 : 种子消毒后 , 播种于装有两次高压灭菌的肥沃菜园土基质的塑料钵中 , 钵高
25 cm, 钵底、钵口直径分别为 15 cm和 20 cm, 植株长至 15 cm左右时备用。CH1细菌悬浮液的制备
参照陈志谊等〔2〕的方法。将 CH1移植到 YPG (酵母膏 5 g, 葡萄糖 5 g, 胰蛋白胨 5 g, 氯化钠 1 g, 水
1 000mL) 液体培养基中 , 25 ℃下振荡培养 40 h。细菌悬浮液使用前用平板稀释法测定其浓度为 3 ×
109 cfu·mL - 1。病原菌接种体的制备 : 将病原菌瓜果腐霉菌活化后接入高压灭菌的装有麸皮培养基的
三角瓶中进行生长繁殖 , 25 ℃培养 10～15 d即可用于接种。
11211 促生菌 CH1处理黄瓜对猝倒病的诱抗效果的研究 采用分根移栽法〔5〕进行。将长至 15 cm左
右的健壮黄瓜幼苗根部分成两半并分别移栽至两个相邻的塑料盆钵中 , 其中一半种入含有 3 ×109
cfu·mL - 1的 CH1菌悬液的灭菌土中 , 另一半种入病土 (瓜果腐霉菌与灭菌土以 1∶20的比例事先拌
好 ) 的盆钵中。对照为分根后其一半种入灭菌土中 , 另一半种入病土中。每处理移栽 20株黄瓜苗 ,
设 3个重复。每周观察并记录生长状况及成苗率 , 并对结果进行统计分析。
11212 CH1处理黄瓜幼苗根部后生理生化的动态变化 CH1诱导接种采用灌根法。将已制备好的
CH1菌液注入黄瓜根部 , 每钵 30 mL。病原菌挑战接种采用土壤接种法 , 参照王政逸等〔6〕的方法 , 并
稍作修改。将长满瓜果腐霉菌菌丝的麸皮培养基风干、捣碎 , 与灭菌土以 1∶20的比例充分混匀后撒
入种植有黄瓜苗的小钵中 , 再覆盖一层灭菌土。适时浇水 , 使土壤保持适当的温度和湿度。
试验设 : ①挑战接种瓜果腐霉菌 + CH1诱导接种 ; ②挑战接种瓜果腐霉菌 ; ③CH1诱导接种 ;
④H2 O (对照 )。分别在处理后的 1、3、5、7、9、11和 13 d时取生长一致的黄瓜苗根部和叶部组
织 , 进行 SOD〔7〕、POD〔8〕、CAT〔9〕、PPO〔11〕、PAL〔10〕活性的测定 , 每处理 3个重复。
2 结果与分析
211 促生菌 CH1诱导黄瓜对猝倒病抗性的效果
试验结果 (表 1) 表明 , 黄瓜植株半根接触促生菌 CH1后 , 在处理后的 14～28 d, 成株率较对
照明显提高 , 并呈显著性差异。28 d时仍保持较好的相对防效 , 达到 78164%。这说明促生菌 CH1可
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2期 梁建根等 : 促生菌 CH1诱导黄瓜对猝倒病抗性的研究
诱导黄瓜产生对猝倒病菌的抗性 , 尽管另一半根
未受到促生菌 CH1的保护 , 也可以提高黄瓜的成
苗率。推测促生菌 CH1使黄瓜产生的诱导抗性是
其防病的主要原因。
212 CH1处理后黄瓜幼苗根部与叶部 SOD 活性
的变化
由图 1可以看出 , 各处理 SOD活性表现出迅
速上升而后缓慢下降的变化趋势 , 根部与叶部组
织 SOD活性分别于接种后第 3天和第 5天迅速增
加并达到最大值。瓜果腐霉菌未感染时 , CH1诱
导接种处理提高了黄瓜根部与叶部组织 SOD的活
性 。瓜果腐霉菌感染时 , 无论是根部组织还是叶
表 1 促生菌 CH1处理黄瓜对猝倒病的诱抗效果
Table 1 Induced effects of plan t2growth prom oting rh izobacter ia
CH1 to cucum ber dam p ing2off
处理
Treatment
总株数
Total
number
成苗率
Surviving
seedling( % )
14 d 28 d
相对防效
Control
efficacy(% )
14 d 28 d
CH1 30 87. 81a 85. 76a 80. 05 78. 64
对照 Control 30 38. 89b 33. 33b - -
注 :采用新复极差测验 ,数值后不同字母表示差异显著 ( P =
0105)。相对防效 ( % ) = (处理成苗率 - 对照成苗率 ) / ( 1 - 对照
成苗率 ) ×100。
Note: D ifferent letters indicate significant difference from each oth2
er at P = 0105. Relative bio2control efficacy( % ) = ( Surviving seedling
rate in each treatment - Control) / (1 - Control) ×100.
部组织 , 经 CH1诱导的 SOD的活性都显著高于未经诱导的。结果表明 , CH1处理使黄瓜幼苗在受到
瓜果腐霉菌侵染时 SOD活性提高 , 且对 SOD活性诱导具有系统性。
图 1 CH1处理后接种瓜果腐霉菌的黄瓜中超氧化物歧化酶活性变化
F ig. 1 Changes in superox ide dismuta se ( SOD ) activ ity in cucumber inocula ted with Pyth ium aphan iderm a tum after CH1 trea tment
213 CH1处理后黄瓜幼苗根部与叶部 POD活性的变化
由图 2可以看出 , 各处理 POD活性呈迅速上升后下降再上升的变化趋势。接种后第 3天 , POD
活性迅速增加并达到最大值。瓜果腐霉菌未感染时 , CH1诱导接种处理提高了黄瓜根部与叶部组织
POD的活性。瓜果腐霉菌感染时 , 无论是根部组织还是叶部组织 , 经 CH1诱导的 POD的活性都明显
高于未经诱导的。这表明 CH1处理能系统地诱导 POD的活性的上升 , 并且促进瓜果腐霉菌侵染后黄
瓜幼苗中该酶活性的增加。
图 2 CH1处理后接种瓜果腐霉菌的黄瓜中过氧化物酶活性变化
F ig. 2 Changes in perox idase ( POD ) activ ity in cucumber inocula ted with Pyth ium aphan iderm a tum after CH1 treatment
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园 艺 学 报 33卷
214 CH1处理后黄瓜幼苗根部与叶部 CAT活性的变化
由图 3可以看出 , 各处理 CAT活性呈迅速上升而后下降再上升的变化趋势。接种后第 5天 , CAT
活性迅速增加并达到最大值。
瓜果腐霉菌未感染时 , CH1诱导接种处理提高了黄瓜根部与叶部组织 CAT的活性。瓜果腐霉菌
感染时 , 无论是根部组织还是叶部组织 , 经 CH1诱导的 CAT的活性都高于未经诱导的 , 但 CAT活性
变化动态无显著差异。
图 3 CH1处理后接种瓜果腐霉菌的黄瓜中过氧化氢酶活性变化
F ig. 3 Changes in ca ta se ( CAT) activ ity in cucum ber inocula ted w ith Pyth ium aphan iderm a tum after CH1 trea tm en t
215 CH1处理后黄瓜幼苗根部与叶部 PPO活性的变化
由图 4可以看出 , 各处理 PPO活性呈波浪式变化 , 并分别在接种后 5 d和 11 d出现两个高峰值。
瓜果腐霉菌未感染时 , CH1诱导接种处理提高了黄瓜根部与叶部组织 PPO的活性。瓜果腐霉菌
感染时 , 无论是根部组织还是叶部组织 , 经 CH1诱导的 PPO活性都高于未经诱导的。这表明 CH1处
理能系统地诱导 PPO活性的上升。
图 4 CH1处理后接种瓜果腐霉菌的黄瓜中多酚氧化酶活性变化
F ig. 4 Changes in polyphenol ox ida se ( PPO ) activ ity in cucum ber inocula ted
w ith Pyth ium aphan iderm a tum after CH1 trea tm en t
216 CH1处理后黄瓜幼苗根部与叶部 PAL活性的变化
由图 5可以看出 , 各处理 PAL活性呈波浪式变化趋势 , 并分别在接种后 5 d和 11 d出现两个高
峰值。这与 PPO活性动态变化趋于一致。
瓜果腐霉菌未感染时 , CH1诱导接种处理提高了黄瓜根部与叶部组织 PAL的活性。瓜果腐霉菌
感染时 , 无论是根部组织还是叶部组织 , 经 CH1诱导的 PAL的活性都高于未经诱导的。这表明 CH1
处理能系统地诱导 PAL活性的上升。
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2期 梁建根等 : 促生菌 CH1诱导黄瓜对猝倒病抗性的研究
图 5 CH1处理后接种瓜果腐霉菌的黄瓜中苯丙氨酸解氨酶活性变化
F ig. 5 Changes in phenyla lan ine amm on ia lya se ( PAL ) activ ity in cucum ber inocula ted
w ith Pyth ium aphan iderm a tum after CH1 trea tm en t
3 讨论
分根试验说明促生菌 CH1可诱导黄瓜产生对猝倒病菌的抗性 , 尽管另一半根未受到促生菌 CH1
的保护 , 也可以提高黄瓜的成苗率。推测促生菌 CH1使黄瓜产生的诱导抗性是其防病的主要原因。
大量的研究表明 , 参与植物体内多种生理代谢过程的超氧化物歧化酶 ( SOD )、过氧化物酶
( POD)、过氧化氢酶 (CAT)、多酚氧化酶 ( PPO ) 和苯丙氨酸解氨酶 ( PAL ) 等系列保护酶 , 与植
物的防卫反应及抗病性密切相关〔12, 13〕, 通常用作衡量植物体内防卫反应的重要指标。试验结果表明 ,
植物生长促生细菌 CH1处理黄瓜幼苗后提高了组织内与抗病性相关的酶活性 , 因而可认为这些酶活
性与 CH1诱导的黄瓜对猝倒病的抗性有一定的相关性。黄瓜可能通过提高这些酶活性 , 从而增强了
黄瓜抵御病原菌侵入、蔓延的能力。植物体内存在着激活各种防卫途径的能力 , 而防卫能力的表达与
诱导的信号传递途径有关 , 这一领域的研究是植物分子生物学家、作物遗传育种学家和植物病理学家
长期以来都比较感兴趣的课题〔14〕。此外 , 试验中各种保护酶的变化趋势表现不一致 , 活性高峰的出
现在时间与数量上也有差异 , 可能是 PGPR (促生菌 CH1) 所诱导的抗性信号传递在时间顺序与强度
上的差异所致 , 引起差异的分子机理有待于进一步研究和探讨。
植物诱导抗性的研究日益增多 , 诱导因子的筛选越来越广泛〔15〕。诱导因子的研究包括生物诱导
因子、非生物诱导因子等 , 它们都能诱导植物产生抗性〔16～18〕。化学诱导因子的诱导抗性的研究国内
外报道已很多。其中酚类物质是目前研究较多的化合物〔17〕。生物诱导因子的研究始于 20世纪 80年
代 , 随着对植物根际促生细菌和内生细菌的深入研究 , 研究者发现它们同样可以诱发植物的抗性 , 因
而其成为植物病害生物防治研究的一个热点问题〔3〕。在应用研究中 , 它被认为是发掘植物内在的抗
性机制的一种新的病害治理对策。但 PGPR要发挥其功能 , 首先必须能够在植物根部成功地定殖。现
在 , 细菌的定殖已成为测量各种细菌 —植物系统的重要参数。本试验选用的植物促生菌 CH1在黄瓜
根部的定殖情况如何 , 尚在研究中。
综上所述 , 植物生长促生菌能够作为诱导因子诱导植物的抗病性反应 , 而且与其它诱导因子诱发
的抗病性反应相类似 , 与传统的利用病原菌弱毒株或无毒株作为诱导因子相比 , 具有应用的优越性 ,
它为植物病害的生物防治提供了新的途径。
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