全 文 ：© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
园 艺 学 报 , 一
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外源硅对锈病菌胁迫下长虹豆幼苗活性氧代谢的影
响
李国景‘ , , 刘永华 , , 吴晓花 , , 朱祝军‘
’ , 汪 宝根 , , 鲁忠富
’浙江大学园艺系 , 杭州 ’ 浙江省农业科学院蔬菜研究所 , 杭州
摘 要 以长更豆高抗锈病品种 ‘ ’ 和感病品种 ‘ 之更 ’ 为材料 , 采用基质栽培 , 研究了
外源硅 处理对锈病菌胁迫下幼苗活性氧代谢的影响 。 结果表明 , 与不加 处理植株相比 , 外源 能
提高锈病菌胁迫下两品种幼苗叶片
、
和 活性 , 降低 丁 产生速率和
、
含量 , 提高
感病品种叶片中酚类物质
、
及 含量 。 在无病原菌侵人时 , 对上述参数影响不一 。 可显著降低
感病品种的锈病病情指数 , 相对防效达 引 , 表明外源 可通过提高锈菌胁迫下植株体内抗氧化酶活
性 , 降低 水平 , 提高幼苗对锈病的抗性 。
关键词 长虹豆 锈病 硅 活性氧 抗氧化酶
中图分类号 文献标识码 文章编号 一 一 一
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一
硅 在整个植物界的含量与分布极不均匀 。 植物含 量高低顺序为 谷类作物 牧草 蔬菜
果树 豆科 邹邦基和何雪晖 , 。 有关外源 可提高水稻
、 大麦 、 小麦等含 量高的植物抗病
性的报道较多 , 杨艳芳 等 , , 但在含 量低的豆科植物上尚未见报道 。
收稿 日期 一 一 修回日期 一 一
基金项目 浙江省科技厅重大攻关项 目
, 浙江省科技厅重点项 目
通讯作者
一
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园 艺 学 报 卷
甄豆锈病是更豆生产上的 大主要病害之一 。 目前生产上应用的更豆品种几乎不抗锈病 , 寻找防
治锈病安全有效的新方法 , 对更豆生产具有重要意义 。 研究表明 , 植物在逆境胁迫下细胞内活性氧 自
由基代谢失衡 , 引起 自由基的积累和膜脂过氧化 , 是造成细胞伤害的重要原因 孙光闻 等 , 。
本试验以两份对锈病抗性不同的长刃豆品种为材料 , 采用基质栽培并于营养液中加 的方法 ,
研究外源 对锈菌胁迫下更豆叶片中抗氧化酶活性 、 抗氧化物和 、 含量及 丁 产生速率的
影响 , 探讨 提高更豆对锈病抗性的可能机制 。
材料与方法
试验于 一 年在浙 江省农业科学 院蔬菜研究所温室 内进行 。 以虹 豆 高抗锈病 品种
‘ ’ 和高感锈病品种 ‘ 之更 ’ 为材料 。 锈病病菌 刀 ‘ 采 自该所试验
田 , 在实验室进行分离鉴定 。
共设 个处理 对照 , 不加 不接种 一 一 加 不接种 一
不加 接种 一 加 接种 。 在用去离子水配制的 完全营养液中
加人
· 一 ’的硅酸钾溶液 , 不加硅处理的加人
· 一 ‘的硫酸钾溶液 , 以平衡钾离子 。
选取饱满 、 整齐一致的更豆种子 , 经消毒后播种于盛有蛙石 的营养钵 巧 中 。 蛙
石预先用 福尔马林消毒 , 每处理 盆 , 重复 次 , 每盆 粒种子 。 子叶平展后间苗至每盆 株 ,
并开始用加 或不加 营养液 浇灌 。 于第 片三 出复叶平展时 , 用抱子浓度为 一
了个
· 一 ’的悬浮液对全株进行喷雾 , 不接种处理的用无菌水喷雾 。 接种处理与不接种处理植株分
别置于两个温室中 , 以避免相互感染 。 分别于接种后第 天和第 天取第 片三出复叶用于测定生
理指标 , 第 天调查病情指数 李国景 , 。
过氧化物酶 活性测定采用愈创木酚法 , 超氧化物歧化酶 活性测定采用氮蓝 四
哇 光化还原法 , 过氧化氢酶 活性测定按吴晓亮等 的方法 。 超氧阴离子 自
由基 丁 生成速率参照王爱国等 的方法测定 含量采用林植芳等 方法测
定 丙二醛 含量测定采用硫代巴 比妥酸 法 。 采用 试剂比色法测定总酚含量 ,
谷胧甘肤 含量的测定按 方法 , 抗坏血酸 含量的测定按 等
的方法 。
文中数据为 次重复的平均值 , 用 , 新复极差法 尸 进行显著性检验 。
结果与分析
外源 对锈菌胁迫下虹豆幼苗 、 和 活性的影响
从图 可见 , 外源 可显著提高锈菌胁迫下更豆抗病和感病的两品种幼苗的 和 活性 ,
未接种时加外源 与否对植株的 、 活性无明显影响 。 接种锈菌后更豆幼苗中 活性明显
提高 , 感病品种 ‘ 之虹 ’ 提高的幅度大于抗病品种 ‘ ’ 外源 明显提高接种锈菌后更豆
抗病和感病两品种的 活性 未接种时 也可在较大程度上提高两品种植株的 活性 除抗病
品种第 天的 活性 。
被认为在植物抗病中起重要作用 , 它通过将酚类化合物聚合而形成坚 固的屏障 , 并形成木
质素 , 而木质素则通过保护植物细胞壁物质不被真菌酶分解 , 从而增强 了植株对病原菌的抵抗能力 。
根据 一 分子氧到水的单电子还原路径 , 可 以分解 , 催化 歧化反应生成
和 , 其活性被认为是抗逆境的重要指标 朱祝军 等 , 。 外源 可显著提高锈菌胁迫下
植株体内抗氧化酶活性 , 有利于降低活性氧的积累 , 缓解锈菌对植株的伤害 , 且对感病品种 ‘ 之虹
’ 的效果更明显 。
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期 李国景等 外源硅对锈病菌胁迫下长更豆幼苗活性氧代谢的影响
接种后天数 接种后天数
图 外源硅对锈菌胁迫下长虹豆 ‘ ’ 和 ‘ 之肛 ’ 幼苗叶片 、 和 活性的影响
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外源 对锈菌胁迫下虹豆幼苗 产生速率和 、 含量的影响
丁 伤害植物的机理之一在于参与启动膜脂过氧化或膜脂脱脂作用 。 未接种时 , 处理对两 个更
豆品种叶片的 仇丁 产生速率和 累积量均没有显著影响 , 且 仇 产生速率和 含量均较低 图
接种锈菌处理显著提高虹豆叶片中 丁 的产生速率和 的累积量 , 但抗病品种明显低于感病
品种 , 外源 显著降低两个品种叶片的 仇丁 产生速率和 的累积量 。 表明虹豆植株在接种锈菌后 ,
叶片中活性氧积累加速 , 加 处理的活性氧积累速度显著低于不加 处理 。
丙二醛 是膜脂过氧化作用的主要产物之一 , 在植物体内的积累是活性氧毒害的表
现 , 其含量是判断膜脂过氧化程度的一个重要指标 。 从图 可以看出在未接种条件下
, 处理对两个
可豆品种叶片中 含量没有明显影响 接种锈菌显著提高了可豆感病品种叶片中 的含量 ,
而 处理则显著降低其叶片中的 含量 对抗病品种的效应较小 。 表明锈菌胁迫使虹豆叶片细
胞膜脂过氧化加剧 , 加 可降低锈菌胁迫下更豆叶片细胞的膜脂过氧化程度 。
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园 艺 学 报 卷
接种后天数 接种后天数
一 一
图 硅对锈菌胁迫下长虹豆 ‘ ’ 和 ‘ 之虹 ’ 叶片中 丁 产生速率 , 和 含 的影响
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外源 对锈菌胁迫下虹豆幼苗抗氧化物含量的影响
酚类物质在植物抗病中起着重要作用 , 它不仅能杀死植物体本身的细胞 , 也能杀死侵染的病原
物 , 使寄主植物呈现过敏性反应 。 接种锈菌显著提高两个虹豆品种的总酚含量 , 加外源 有利于感
病品种叶片中总酚的积累 , 但对抗病品种无明显影响 未接种锈菌条件下 , 外源加 可提高两个品
种幼苗叶片中酚含量 图 。
谷胧甘肤 是植物体内一种重要的抗氧化物质 , 在维持植物体内活性氧的平衡中起着重要
作用 。 更豆接种锈菌后叶片中 含量 比未接种植株明显下降 图 , 加 显著提高感病品种接种
锈菌植株叶片中的 含量 , 但对抗病品种的效应不明显 未接种条件下加 与否对两品种叶片中
的含量无明显影响 。
抗坏血酸 是植物体内存在的抗氧化剂 , 是 自由基清除系统的重要组成物质 , 可还原 丁 ,
清除
·
及歧化 , 对植物具有保护作用 。 接种锈菌使感病品种叶片内 含量下降 , 而对抗
病品种无明显影响 加 显著提高感病品种接种植株叶片中 含量 。 也可提高两品种不接种植
株叶片中 含量 。
外源 对虹豆锈病抗性的效应
调查表明 , 长更豆感病品种 ‘ 之更 ’ 接种锈菌后 , 加 和不加 处理的病情指数分别为
和 , 差异达显著水平 尸鉴 , 相对防效为 抗病品种的病情指数分别为 和 , 差
异不显著 。 两品种未接种植株叶片上均未见病斑发生 , 病情指数为 。 表明 可以明显抑制锈病的发
展 , 降低植株叶片的发病程度 。 这与 等 田 在黄瓜白粉病菌胁迫下的研究结果一致 。
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期 李国景等 外源硅对锈病菌胁迫下长豉豆幼苗活性氧代谢的影响
讨论
接种后天数 接种后天数
图 硅对锈菌胁迫下长更豆 ‘ ’ 和 ‘ 之盯 ’ 叶片中总酚 、 和 含量的影响
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植物在逆境胁迫下细胞内活性氧自由基代谢失衡 , 引起 自由基的积累和膜脂过氧化 , 在此过程中植
物将主动或被动地调动抗氧化酶类 如
、 、 、 和 等 和抗氧化物质 如
、
、 维生素 等 来清除这些活性氧和氧自由基 , 减缓和抵御细胞伤害 姚允聪 等 , 以〕 。 本试验
结果表明 , 接种锈菌显著提高更豆叶片中 万 的产生速率和 累积量 , 且随锈菌侵染时间的延长而显
著增加 外源加硅明显提高接种锈菌后更豆抗 、 感锈病品种叶片中的
、 、 活性 , 有利于更
豆叶片中 和 含量的增加 , 显著降低了两个品种叶片中 仇丁 产生速率 , 降低 含量 。 表明更
豆植株在接种锈菌后 , 叶片中活性氧积累加速 , 这与接种锈菌显著提高感病品种叶片中 含量 , 而
硅处理显著降低其 含量的结果相符 。 试验结果还显示抗病品种的 认丁产生速率和 累积量明显
低于感病品种 , 这与曾永三和王振中 抖 的结果一致 , 认为锈菌侵染虹豆不同抗性品种后 , 抗病品
种 万 产生速率低于感病品种 , 可能与更豆不同抗性品种中活性氧产生的抑制剂或清除剂等的含量不同
有关 。
研究表明 , 在无病原菌侵人时 , 施硅对更豆体内与抗病相关酶活性 、 活性氧 、 丙二醛和抗氧化物含
量的影响不一 , 表明硅在更豆植株正常生长条件下发挥的作用相对有限 。 硅对感病品种的效果比抗病品
种的更为显著 , 这种差异可能是由于抗病品种自身已具有较强的抗病能力 , 导致硅提高抗病性的作用不
明显 , 而感病品种本身的抗病能力较差 , 硅可能通过增强其抗病基因的快速激活和表达 , 从而提高更豆
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感病品种的抗锈病能力 。
据此可以认为 , 适宜的 营养可增强长更豆 含量较低的植物 酶促和非酶促防御系统的抗氧
化能力 , 维持细胞内活性氧代谢的平衡 , 从而提高其对锈病的抗性 。 鉴于 目前生产上应用的更豆品种几
乎不抗锈病 , 而抗锈病新品种的选育需时较长 , 认为本文对研究开发硅制剂 , 寻找防治锈病安全有效的
新方法具有参考价值 。
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李国景 硅提高虹豆锈病抗性机理及抗锈病分子标记研究 博士论文 〕杭州 浙江大学
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林植芳
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李双顺 , 林桂珠 衰老叶片和叶绿体中 的积累与膜脂过氧化的关系 植物生理学报
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孙光闻 , 朱祝军
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方学智 仪岭 锡对白菜活性氧代谢及 清除系统的影响 中国农业科学
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王爱国 , 罗广华 植物的超氧化物自由基与轻胺反应 植物生理学通讯 , 一
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吴晓亮 , 陈晓玲
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杨艳芳 , 梁永超 , 娄运生 , 孙万春 硅对小麦过氧化物酶
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超氧化物歧化酶和木质素的影响及与抗白粉病的关系 中国农业科
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姚允聪 , 张大鹏 , 王有年 , 高遐虹 〕叉〕 水分胁迫条件下苹果幼苗叶绿体抗氧化代谢研究 果树科学 , 一
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