全 文 ：Vol. 30 , No. 6
pp. 613～617 　June , 2004
作 　物 　学 　报
ACTA AGRONOMICA SINICA
第 30 卷 第 6 期
2004 年 6 月 　613～617 页
稻瘟菌激发子 CSBⅠ诱导水稻防御性相关酶的活性变化
李云锋　王振中 3 　贾显禄 Ξ
(华南农业大学资源环境学院 ,广东广州 510642)
摘 　要 　选取抗稻瘟病水稻近等基因系 C101LAC及背景品系 CO39 为材料 ,与稻瘟病菌 ( Magnaporthe grisea) 菌株 972151a
分别组成高度非亲和性互作关系和亲和性互作关系。接种稻瘟菌细胞壁来源的糖蛋白激发子 CSB Ⅰ后 ,非亲和性互作
品种叶片内过氧化物酶 (POD) 、苯丙氨酸解氨酶 (PAL)和脂氧合酶 (LOX)活性、绿原酸和木质素含量在互作早期已开始显
著增加 ,而亲和性互作品种则较晚才发生 ,其 POD、PAL 和 LOX活性、绿原酸和木质素含量也远低于非亲和性互作品种。
绿原酸积累与 PAL 活性呈正相关 ;木质素积累与 POD 和 PAL 活性呈正相关。
关键词 　稻瘟菌 ;激发子 ;水稻 ;防御酶 ;抗性
中图分类号 :S435
Activity Dynamics of Related Defense Enzymes Induced by an Elicitor CSBⅠfrom
Magnaporthe grisea
LI Yun2Feng , WANG Zhen2Zhong 3 , J IA Xian2Lu
( College of Resource and Environmental Sciences , South China Agricultural University , Guangzhou 510642 , Guangdong , China)
Abstract 　With two near isogenic lines of rice , studies were carried out for interaction between rice and a glycoprotein
elicitor CSB Ⅰfrom Magnaporthe grisea. After treatment with the elicitor CSB Ⅰ, POD , PAL and LOX activity increased
more remarkably and rapidly in the leaves of incompatible interaction rice than that of compatible interaction rice. The peak
of PAL activity in incompatible interaction rice arrived at the time of 16 h earlier , and that of LOX activity at the time of 32
h earlier , than those in compatible interaction rice. The contents of chlorogenic acid and lignin were more in incompatible
interaction rice after treatment with the elicitor CSBⅠ. Chlorogenic acid content in rice leaves was positively correlated with
PAL activity , and lignin content in rice leaves was positively correlated with POD and PAL activities.
Key words 　Magnaporthe grisea ; Elicitor ; Rice ; Defense enzyme ; Relative defense
　　激发子 (elicitor) 是指能诱导植物产生任何防卫
反应的因子 ;据研究 ,来源于微生物的激发子和微生
物一样可以诱导寄主植物产生防卫反应 ,尤其是诱
导植物植保素的合成和积累[1 ] 。一些激发子能模拟
病原菌和植物的相互作用 ,诱导植物产生防卫反应 ,
开展病原菌激发子与植物相互作用关系及其机理的
研究具有重要意义[2 ] 。
一些学者对稻瘟菌来源的激发子活性物质诱导
水稻抗瘟性进行了研究。毕咏梅与欧阳光察报道用
从稻瘟病菌细胞壁及培养滤液中获得的抽提物处理
水稻 ,可对水稻苯丙烷类途径酶类和绿原酸具有诱
导作用[3 ] ; Yamada 等报道 N2乙酰壳聚糖在低浓度 (nmol/ L)下 ,处理水稻悬浮细胞 ,便可诱导植保素产生[4 ] 。相对而言 ,从稻瘟病菌中获得的纯化激发子与水稻相互作用方面的研究很少 ,仅德国和日本有一些报道。Kanoh 等利用稻瘟菌来源的 25 kD 糖蛋白激发子处理水稻叶片 ,可诱导叶片超氧自由基O -·2 产率的提高[5 ] ;Schaffrath 等利用 15. 6 kD 糖蛋白激发子处理水稻叶片 ,可诱导 POD、CAD、脂酶、几丁质酶活性及木质素的产生[6 ] 。我们利用离心、超滤、柱层析等方法已从稻瘟病菌细胞壁中分离、纯化了 102 kD 的糖蛋白激发子 ,可快速诱发水稻的抗病性 ,具有小种2品种专化Ξ基金项目 :广东省自然科学基金重点项目 (010350)和广东省自然科学基金 (980162)资助。
作者简介 :李云锋 (1974 - ) ,男 ,湖南益阳人 ,助研 ,博士 ,主要从事植物病理与分子生物学工作。 3 通讯作者 : 王振中。Tel : 020285281469 ;
E2mail : zzwang @scau. edu. cn
Received(收稿日期) :2003209204 ,Accepted (接受日期) :2004201213.

性[7 ] 。为了更好地了解该激发子对水稻诱导的抗病
性 ,本文将对激发子诱导非亲和性互作水稻重要防
御酶活性及相关抗性进行研究 ,从而进一步了解稻
瘟病菌2水稻的相互作用关系。
1 　材料和方法
1. 1 　试验材料
选取国际水稻研究所提供的抗稻瘟病近等基因
系水稻 C101LAC(含 Pi21t 抗稻瘟病基因) 及背景品
系 CO39 (籼稻 ,不含已知抗病基因 ,感病对照) ,与稻
瘟病菌 ( Magnaporthe grisea)菌株 972151a 分别组成高
度非亲和性互作和亲和性互作。糖蛋白激发子 CSB
Ⅰ自广东省稻瘟病菌菌株 972151a 细胞壁纯化而得。
1. 2 　水稻培养和激发子接种
水稻播种在盛有稻田土的塑料盆中 ,在 24～
26 ℃、14 h 光照 (11 000 lx)的生长室中生长。按常规
方法管理 ,于第 4 片叶完全展开时采用压伤斑法接
种 ,压伤斑直径为 2 mm ,每叶 8 个病斑 ,在每个压伤
斑上滴加 4μL 处理液。激发子浓度为 50μg protein/
mL ,每处理均为 6 叶 ,均保湿 12 h。每处理设重复 3
次。以不含激发子的缓冲液为对照。接种后不同时
间取样进行分析。
1. 3 　过氧化物酶 (POD)活性的测定
粗酶液提取与活性测定参照 Schaffrath 等[6 ]方
法。在每样品中加入预冷的 50 mmol/ L 磷酸缓冲液
(pH 7. 0 ,含 1 % PVP) ,冰浴研磨 ,4 ℃13 600 ×g 离
心 20 min ,取上清液即为 POD 粗提液。以 U·min - 1·
mg - 1protein 表示 POD 活性。比活性增减 (variance)
用 (接种叶片比活性 —对照叶片比活性) ÷对照叶片
比活性 ×100 表示。
1. 4 　苯丙氨酸解氨酶( PAL)活性的测定
粗酶液提取与活性测定参照肖拴锁[8 ]方法。在
每样品中加入预冷的 50 mmol/ L 的硼酸缓冲液 (内
含 5 mmol/ L 巯基乙醇 , pH 8. 8) , 冰浴研磨 , 4 ℃
13 600 ×g离心 20 min ,取上清液即为 PAL 粗提液。
以 U·30 min - 1·mg - 1protein 表示 PAL 活性。
1. 5 　绿原酸相对含量的测定
参考杨家书等[9 ]方法。取水稻叶片 12 片 ,加无
水乙醇 (1∶10 , W/ V ) 研磨 ,提取 1 h ,9 700 ×g 离心
15 min ,取上清液 ,再加活性炭 (10∶1 , W/ V) 脱色 ,以
OD324表示绿原酸相对含量。
1. 6 　木质素的测定
木质素的提取与测定采用巯基乙酸法[10 ] ,以
A280 nm表示木质素的相对含量。
1. 7 　脂氧合酶( LOX)活性的测定
粗酶液提取同 POD 提取方法。LOX 活性测定
按 Sekizawa[11 ]等方法。
1. 8 　粗酶液蛋白含量测定
按Bradford[12 ]方法 ,以牛血清白蛋白为标准蛋
白质。
2 　结果与分析
2. 1 　激发子诱导水稻叶片 POD 活性变化
激发子接种后 ,不同亲和性互作品种 POD 活性
变化如图 1、图 2。结果表明 ,亲和性互作品种 CO39
和高度非亲和性互作品种 C101LAC 的 POD 比活性
在激发子处理 4 h 后都开始上升 ,并在 8 h 处出现第
1 个高峰 ;C101LAC 的 POD 比活性增加了 83. 21 % ,
CO39 的 POD 比活性增加了 53. 24 % ,两者增幅差异
为 29. 97 %。24 h 后出现第 2 个高峰 ; C101LAC 的
POD 比活性增加了 137. 31 % ,CO39 的 POD 比活性
增加了 105. 36 % ,两者增幅差异为 31. 95 %。随后 ,
两品种的 POD 比活性呈下降趋势 ; 但 48 h 时 ,
C101LAC的 POD 比活性的增加仍维持在较高水平 ,
为 105. 96 % , 而 CO39 为 79. 30 % , 两 者 相 差
26166 %。在此时期同一时间点上 , 激发子诱导
C101LAC的 POD 活性明显高于 CO39 的。激发子接
种 3 d 后 , C101LAC 的 POD 比活性迅速下降 ; 而
CO39 则在激发子接种 4 d 后出现第 3 个高峰 ,其比
活性高于 C101LAC。
图 1 激发子 CSBⅠ诱导水稻 POD 活性变化
Fig. 1 Changes of POD activity in rice leaves induced
by elicitor CSBⅠ
CO39 :亲和性互作品种 ;C101LAC:高度非亲和性互作品种 ,下同。
CO39 :a compatible interaction rice cultivar ; C101LAC:a highly
incompatible interaction rice cultivar. The same below.
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图 2 激发子 CSBⅠ诱导水稻 POD 和 PAL 比活性增减变化
Fig. 2 Variance of POD and PAL activity in rice leaves induced
by elicitor CSBⅠ
图 3 激发子 CSBⅠ诱导水稻 PAL 比活性变化
Fig. 3 Changes of PAL activity in rice leaves induced
by an elicitor CSBⅠ
2. 2 　激发子诱导水稻叶片 PAL 活性变化
激发子诱导亲和性互作及高度非亲和性互作品
种叶片 PAL 比活性变化如图 2、图 3。结果表明 ,激
发子处理 4 h 后 ,C101LAC和 CO39 的 PAL 比活性均
开始上升。与 CO39 相比 ,C101LAC 的 PAL 诱导活
性在 7 d 内出现两个高峰 ;CO39 只出现一次高峰 ;
而且前者高峰比后者早 16 h 发生 ,即在激发子处理
后 8 h 出现 ; 与对照相比 ,其 PAL 比活性增加了
89176 % ,而 CO39 只增加了 47. 35 % ,两者增幅差异
为 42. 41 %。激发子接种后 48 h ,C101LAC的 PAL 比
活性达到最高值 ,增加了 137. 75 % ,而 CO39 仅增加
了 80. 58 % ,两者相差 67. 17 %。激发子对 CO39 的
PAL 诱导活性只在 24 h 出现一个高峰 ,与对照相
比 ,PAL 比活性增加了 98. 72 %。
在接种后 3 d 内 ,激发子对高度非亲和性互作
品种的 PAL 活性诱导水平总体比亲和性互作品种
高。但在激发子接种 5 d 后 ,亲和性互作品种的
PAL 比活性反高于高度非亲和性互作品种。
2. 3 　激发子诱导水稻绿原酸叶片相对含量变化
激发子诱导高度非亲和性互作品种 C101LAC
和亲和性互作品种 CO39 的绿原酸相对含量变化如
图 4。在激发子接种后 8 h 内 ,两品种的绿原酸相对
含量与对照相比 ,基本没有变化 ,8 h 后迅速升高 ,都
在 48 h 后达到最大值。此时 C101LAC 诱导产生的
绿原酸含量为对照的 3. 57 倍 ,而 CO39 为对照的
1194 倍。而后 ,绿原酸含量变化趋于稳定。
图 4 激发子 CSBⅠ诱导水稻绿原酸相对含量变化
Fig. 4 Changes of relative content of chlorogenic acid in
rice leaves induced by an elicitor CSBⅠ
由图 4 还可知 , 在激发子与水稻互作中 ,
C101LAC诱导产生的绿原酸含量均明显高于 CO39。
图 5 激发子 CSBⅠ诱导水稻木质素相对含量变化
Fig. 5 Changes of lignin relative content in rice leaves
induced by elicitor CSBⅠ
2. 4 　激发子诱导水稻叶片木质素相对含量的变化
图 5 表明 ,激发子处理水稻 16 h 后 ,C101LAC和
CO39 木质素含量均开始增加 ,C101LAC于 48 h 时出
现一峰值 ,比 CO39 的高峰早 24 h 发生 ;其木质素含
516　6 期 李云锋等 :稻瘟菌激发子 CSB Ⅰ诱导水稻防御性相关酶的活性变化 　　　

量为对照的 1. 92 倍 ,而 CO39 为对照的 1. 24 倍。激
发子处理水稻 3 d 后 ,CO39 的木质素含量出现诱导
高峰 ,其含量为对照的 1. 41 倍 ,而此时 C101LAC 诱
导产生的木质素含量为对照的 1. 62 倍。激发子处
理水稻 4 d 后 ,两品种的木质素含量均出现上升趋
势。总体上 ,在激发子诱导的过程中 ,非亲和性互作
品种的木质素含量均高于亲和性互作品种的木质素
含量。
2. 5 　激发子诱导水稻叶片 LOX活性的变化
激发子诱导 CO39 及 C101LAC叶片LOX比活性
变化如图 6。结果表明 ,在非亲和性互作中 ,激发子
处理 4 h 后 ,C101LAC的LOX诱导比活性开始上升 ;
在激发子接种后 16 h 出现一个高峰 ,与对照相比 ,
增加了 9. 4 倍 ;在 48 h 达到最高峰 ,其比活性比对
照高 10. 6 倍。而在亲和性互作中 ,激发子诱导
CO39 的LOX比活性在 8 h 内变化不明显 ,仅在 48 h
时出现一高峰 ,与对照相比 ,增加了 3. 1 倍。而且在
激发子诱导过程中 ,非亲和性互作品种的 LOX 活性
水平均高于亲和性互作品种的 LOX活性水平。
图 6 激发子 CSBⅠ诱导水稻叶片 LOX活性变化
Fig. 6 Changes of LOX activity in rice leaves induced
by elicitor CSBⅠ
3 　结果与讨论
植物抗性的诱导因子激发子在植物与病原菌互
作中起着重要作用。已有许多学者对激发子与植物
的相互作用进行了研究 ,由于激发子性质不同 ,其诱
导植物抗性的机制也不尽相同[1 ] 。
许多研究表明 POD 和 PAL 是参与植物抗性反
应的重要酶 ,与木质素、植保素等抗病化合物的合成
及植物抗病能力的提高[13～15 ]密切相关。因此 ,PAL
和 POD 活性常被作为植物抗病性的生理生化指
标[9 ,16 ] 。CSB Ⅰ激发子接种后 ,不同亲和性互作水
稻的 POD 和 PAL 活性均得到提高。相对于亲和性
互作品种 ,高度非亲和性互作品种的 POD 和 PAL 诱
导活性在激发子2水稻互作早期即已开始升高 ,并迅
速达到高峰。在激发子接种前期 ,高度非亲和性互
作品种的 POD 和 PAL 诱导活性水平要高于非亲和
性互作品种。与该激发子源稻瘟病菌小种 972151a
接种水稻[17 ]相比 ,高度非亲和性互作品种的 POD 激
发子诱导活性高峰出现比病菌早 16 h ,PAL 活性变
化也显示出相似的结果 ;亲和性互作品种 POD 激发
子诱导活性高峰出现比病原菌早 48 h ,而 PAL 的诱
导活性则在激发子接种后明显升高 ,与稻瘟菌接种
后 ,开始明显下降的结果相反。
前人研究表明 ,植物组织中酚类化合物的积累
能阻止病原菌的生长 ,被称为酚类植保素 ;绿原酸为
其中之一 ,在植物抗病过程中可能起抑制病原菌的
作用[18 ] ,也可能以与毒素结合并使之钝化的方式来
解除毒素的毒害[9 ] 。我们研究发现 ,激发子可诱导
不同亲和性互作品种绿原酸积累 ;在激发子、水稻互
作早期 ,绿原酸含量开始迅速升高 ,高度非亲和性互
作品种的绿原酸积累明显高于亲和性互作品种。绿
原酸合成中的关键酶为 PAL ,因而绿原酸的数量增
加受 PAL 制约。毕咏梅和欧阳光察等证实用稻瘟
病菌菌丝培养滤液及菌丝中提取的诱导物处理水稻
后 ,PAL 活性的增加与绿原酸含量增加呈正相关。
从本研究结果来看 ,绿原酸含量增加出现在激发子
诱导水稻 PAL 活性升高后 ,而且水稻绿原酸的含量
变化也与激发子诱导水稻 PAL 活性变化相似 ,表明
激发子诱导的 PAL 活性增加与绿原酸含量增加呈
正相关。
寄主细胞壁木质化起着抗病作用已得到了普遍
的公认 ,它具有主动抗性和被动抗性的双重功能 ;木
质化反应是植物抵抗病原菌入侵最有效的手段[10 ] 。
本研究证实 ,激发子能诱导不同亲和性互作品种木
质素的产生 ,其含量与水稻品种的抗性呈正相关。
由此可见 ,激发子不但可诱导水稻产生直接的抑菌
物质 (如绿原酸) ,而且还可加强水稻的固有抗性。
本研究结果还表明 ,木质素含量开始增加出现在激
发子诱导水稻 POD 和 PAL 活性升高之后 ,与激发子
诱导的水稻 POD 和 PAL 活性变化相似 ,表明激发子
诱导的 POD 和 PAL 活性增加与木质素的积累呈正
相关。
LOX酶可直接攻击膜系统中的不饱和脂肪酸 ,
616 　　　作 　　物 　　学 　　报 30 卷 　

导致膜脂过氧化的发生 ,与 MDA 的积累有关。本研
究中 ,在激发子2水稻非亲和性互作早期 ,LOX 诱导
活性明显增加 ;而亲和性互作中 ,LOX的诱导活性只
在后期才有所增加 ,但明显低于非亲和性互作中的
LOX活性。这可能与LOX直接参与抗病反应有关。
在植物与病原菌相互作用中 ,植物病害的发生
主要是由于植物不能识别潜在的病原菌 ,或者植物
不能及时形成物理或化学屏障来阻止病原菌的入
侵。而本研究已表明激发子在与水稻互作早期即可
诱导抗性酶活性的增强 ,这无疑对水稻及时形成物
理或化学屏障从而抵抗稻瘟菌的入侵具有重要意
义。但在激发子2水稻亲和性互作中 ,不同抗性指标
的变化与激发子源稻瘟菌侵染非亲和性互作水稻诱
发的抗性具有相似的结果 ;这是否暗示病原菌在侵
染亲和性互作水稻时 ,激发子的活性被抑制 ,或激发
子的释放被延迟 ,还是别的机制在起作用 ,研究其中
原因对于研究激发子2水稻互作及水稻抗病育种具
有重要意义。
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