全 文 ：中国生态农业学报 2009年 9月 第 17卷 第 5期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Sept. 2009, 17(5): 944−948


* 福建省自然科学基金项目(2006J0306)资助
** 通讯作者: 柯玉琴(1954~), 女, 教授, 主要研究方向为植物抗性生理。E-mail: yuqin_ke@163.com
王伟(1980~), 女, 硕士, 研究方向为植物逆境生理。E-mail: jennifertt@163.com
收稿日期: 2007-12-28 接受日期: 2008-11-13
DOI: 10. 3724/SP.J.1011.2009.00944
甘薯抗薯瘟病的苯丙烷类代谢研究*
王 伟 1 阮妙鸿 2 邱永祥 1 王伟英 1 柯玉琴 1** 潘廷国 1
(1. 福建农林大学生命科学学院 福州 350002; 2. 福建省农业生态环境与能源总站 福州 350003)
摘 要 甘薯瘟病是甘薯的重要病害, 严重影响甘薯的品质和产量。本试验在甘薯苗期, 通过剪叶法接菌研究
甘薯抗感病品种苯丙烷类代谢的变化规律。结果表明: 甘薯抗感病品种接菌后 PAL、POD活性均有所提高, 且
提高速度与品种抗性呈正相关; 抗病品种接菌后木质素和绿原酸含量显著增加, 感病品种接菌后绿原酸、总酚
和类黄酮含量波动较大, 木质素含量降低。相关性分析表明, 接菌后木质素和绿原酸的积累与甘薯品种抗病性
密切相关。接菌后 PAL、POD活性迅速提高并积累木质素和绿原酸等抗病物质是甘薯抗薯瘟病的苯丙烷类代
谢基础, 在抗病品种鉴定方面有一定的参考价值。
关键词 甘薯瘟病 苯丙烷类代谢 PAL POD 木质素 绿原酸
中图分类号: S435.311 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2009)05-0944-05
Phenylaprapanoid metabolism of sweet potato against Pseudomonas
solanacearum
WANG Wei1, RUAN Miao-Hong2, QIU Yong-Xiang1, WANG Wei-Ying1, KE Yu-Qin1, PAN Ting-Guo1
(1. College of Life Sciences, Fujian Agricultural and Forestry University, Fuzhou 350002, China;
2. Fujian Agriculture Eco-environment and Energy Station, Fuzhou 350003, China)
Abstract Pseudomonas solanacearum is a major diseases in sweet potato which leads to substantive yield loss and quality degra-
dation. Changes in phenylaprapanoid metabolism were studied in resistant and susceptible cultivars of sweet potato seedlings after
inoculation by leaf-cut. The results indicate that PAL and POD activities in resistant and susceptible cultivars increase after inocula-
tion. However, the rates of increase in PAL and POD activities are directly related with cultivar resistance to pathogens. Lignin and
chlorogenic acid contents increase significantly after inoculation of resistant cultivars. Though chlorogenic acid, total phenolics and
flavonoids contents largely fluctuate after inoculation, and lignin content decreases in susceptible cultivars. The relative analysis
shows that the accumulation of lignin and chlorogenic acid has close correlation with cultivar resistance. Rapidly increase in PAL and
POD activity and in the accumulation of lignin and chlorogenic acid after inoculation is the basis for phenylaprapanoid metabolism
against P. solanacearum in sweet potato. This can find application in referencing resistant cultivar identification.
Key words Pseudomonas solanacearum, Phenylaprapanoid metabolism, PAL, POD, Lignin, Chlorogenic acid
(Received Dec. 28, 2007; accepted Nov. 13, 2008)
酚类物质是次生代谢产物, 在植物体内种类多,
分布广, 含量丰富, 是重要的抗病物质。苯丙烷类代
谢是酚类物质代谢的重要途径, 其中间产物及其转
化产物木质素、酚类物质、异黄酮类、植保素等与
植物抗病性密切相关[1,2]。关于苯丙烷类代谢途径及
其代谢产物对植物抵抗病原菌的重要作用, 国内外
虽有大量研究, 但多数集中在小麦、玉米和水稻等
粮食作物上, 在甘薯方面研究较少。甘薯瘟病是我
国南方甘薯产区危害最为严重的甘薯病害之一, 20
世纪 50年代首次在我国南方甘薯产区发现此病, 目
前我国已对甘薯瘟病病原菌的鉴定、侵染对象、传
播途径、发病条件、品种抗性、薯瘟病的鉴定方法、
抗病品种的鉴定和选育等展开了广泛研究, 但对甘
薯瘟病的生理生化机制研究较少。本试验从苯丙烷
类代谢途径及其代谢产物在甘薯感染薯瘟病后的变
化着手, 研究甘薯感染薯瘟病后苯丙烷类代谢变化
第 5期 王 伟等: 甘薯抗薯瘟病的苯丙烷类代谢研究 945


规律, 以期为甘薯抗薯瘟病品种筛选提供理论依据,
并进一步探讨苯丙烷代谢与植物抗病的关系。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试甘薯品种“湘薯 75-55”(抗病)、“胜利 100”
(感病)以及甘薯瘟病菌(Ⅰ型、Ⅱ型混合菌株)由福建
省农业科学院作物研究所提供。
1.2 试验方法
“湘薯 75-55”、“胜利 100”品种甘薯苗移栽盆
中后第 10 d(高度 30 cm左右), 各选取叶龄和叶位一
致的顶端完全展开叶 3 片, 采用剪叶法接菌, 以沾
清水剪叶为对照。接菌处理后第 2 d、4 d、6 d、8 d、
10 d 取各处理顶端 3 片完全展开的叶片, 用于以下
各项指标的测定 : PAL 的提取与检测参照薛应龙
等的方法[3], 总酚、类黄酮和绿原酸含量参照邱永祥
的方法[4], 木质素含量参照X. H. 波钦诺克的方法[5],
POD活性采用比色法测定。
1.3 数据统计分析
数据统计分析、图表制作等在微机上用 DPS数
据处理系统及 Microsoft Excel应用程序完成。
2 结果与分析
2.1 甘薯幼苗接种薯瘟病菌后叶片 PAL及 POD活
性的变化
由图 1可知, 抗病甘薯品种“湘薯 75-55”接菌
后叶片 PAL 活性迅速增加, 第 4 d 即达到活性和增
幅最高水平, 接菌叶片 PAL活性比对照提高 91.37%,
差异极显著(t＝5.506**), 随后下降并保持较稳定水
平; 感病甘薯品种“胜利 100”PAL活性在接菌第 6
d 达到活性和增幅的最高水平(t=9.415**), 随后 PAL
活性迅速下降。抗病品种“湘薯 75-55”接菌后 POD
活性迅速提高, 第 8 d达最高水平, 随后下降, 接菌
6~10 d内 POD活性显著高于对照(t=2.892*); 感病品
种接菌后 POD活性显著高于对照(t=3.041*), 接菌第
6 d达活性最高值, 随后缓慢下降。总体上抗病品种
接菌叶片 POD活性始终大于感病品种。由此可以推
测甘薯感染薯瘟病后 PAL 及 POD 活性的提高有利
于植株抵抗病原菌的侵染。
2.2 甘薯幼苗接种薯瘟病菌后叶片总酚及类黄酮
含量的变化
酚类化合物对病原物具有毒害作用, 同时以植保
素的形式对植物起保护作用, 而植物体内对 PAL活性
的调节是通过黄酮类化合物末端的抑制而起作用[6]。
由图 2可知, 抗病甘薯品种接菌第 4 d叶片总酚含量比
对照降低 25.3%, 但总体变化幅度不大, 未达显著水
平(t=0.563); 感病甘薯品种接菌与对照叶片总酚含量
变动幅度较大, 接菌后总酚含量先降后升, 第 6 d达最
高水平, 比对照高 35.6%(t=2.708*), 随后迅速下降至
低于对照水平。抗病品种接菌与对照叶片类黄酮含量
总体差异不大, 接菌叶片类黄酮含量从第 6 d 开始高
于对照水平, 平均比对照高 16.9%; 感病品种处理后
类黄酮含量变化幅度较大, 且接菌与对照含量差异不
显著(t=0.591), 接菌前期类黄酮含量高于对照, 6 d 后
迅速下降。由此推测, 酚类及类黄酮含量保持稳定可
能与植株抗病性关系更密切。
2.3 甘薯幼苗接种薯瘟病菌后叶片绿原酸含量的变化
由表 1 可知, 甘薯不同抗性品种对照叶片绿原
酸含量无显著差异(t=0.828), 接菌后呈不同幅度增
加趋势。其中, 抗病品种只在接菌后第 2 d绿原酸含
量低于对照, 其余时间均呈增加趋势, 且随接菌时
间延长增幅不断变大, 5次取样接菌比对照平均提高
6.45%; 感病品种接菌后绿原酸含量变动幅度较大,
接菌后绿原酸含量快速提高, 第 4 d 增幅达到最大
值(17.27%), 随后增加缓慢, 接菌 10 d 时已低于对
照 15.52%, 接菌叶片绿原酸含量平均只比对照提高
1.83%。


图 1 接种薯瘟病菌后甘薯叶片 PAL及 POD的活性变化
Fig. 1 Activities of PAL and POD in sweet potato leaves after inoculation with P. solanacearum
946 中国生态农业学报 2009 第 17卷



图 2 接种薯瘟病菌后甘薯叶片总酚及类黄酮含量变化
Fig. 2 Content of total phenols and flavonoids in sweet potato leaves after inoculation with P. solanacearum

表 1 接种薯瘟病菌后甘薯叶片绿原酸含量变化
Tab.1 Content of chlorogenic acid in sweet potato leaves after inoculation with P. solanacearum μg·g−1(FW)
胜利 100 Shengli 100 湘薯 75-55 Xiangshu 75-55 接菌天数
Days after inoculation (d) 对照
Control
接菌处理
Inoculation treatment
增幅
Increase (%)
对照
Control
接菌处理
Inoculation treatment
增幅
Increase (%)
2 16.42 15.74 −4.14 17.86 15.06 −15.68
4 15.23 17.86 17.27 16.64 17.99 8.11
6 17.87 19.21 7.50 21.41 23.26 8.64
8 20.81 21.88 5.14 22.74 25.27 11.13
10 17.72 14.97 −15.52 16.10 19.29 19.81

2.4 甘薯幼苗接种薯瘟病菌后叶片木质素含量的
变化
由表 2可知, 接菌 2 d时不同甘薯品种叶片木质
素含量都略有增加, 说明接菌初期木质素代谢都向
有利于抵抗病原菌侵染的方向发展; 接菌 2 d 后不
同抗性品种木质素含量发生明显变化。抗病品种接
菌第 4 d 木质素含量与增幅均达到最高水平[17.41
mg·100mg−1(DW)、20.90%], 随后有所下降, 但始
终高于对照水平; 感病品种本身含有较高水平的木
质素含量, 但接菌后木质素含量下降, 只在第 2 d比
对照高 3.09%, 其余时间均低于对照水平, 5 次取样
平均比对照降低 8.04%。
2.5 抗、感品种间苯丙烷类物质代谢指标的相关性
分析
接菌后感病品种的 PAL活性与木质素、抗病品
种的 POD活性与绿原酸的相关性均明显提高(表 3),
说明抗、感品种接菌后苯丙烷类代谢物质及相关酶
活性都向有利于抵抗病菌侵染的方向发展。不同抗
性品种积累抗病物质的重点有所不同。其中, 抗病
品种接菌后 PAL 活性与木质素呈极显著正相关 ,
POD 活性与绿原酸含量显著相关 , 说明抗病品种
接菌后植株体内积累的抗病物质主要是木质素和
绿原酸。感病品种接菌后 PAL活性与总酚含量呈显
著相关关系, 和绿原酸、木质素的相关性也有较大
提高, 这可能是因为感病品种对病原菌的侵染更敏
感, 需要植株积累多种抗病物质, 抵抗病菌侵染。
3 小结与讨论
PAL 和 POD 是苯丙烷类代谢途径的重要酶类,
在多种植物和多种病原菌的互作中都表现出有规律

表 2 接菌后甘薯叶片木质素含量变化
Tab. 2 Content of lignin in sweet potato leaves after inoculation with P. solanacearum mg·100 mg−1 (DW)
胜利 100 Shengli 100 湘薯 75-55 Xiangshu 75-55 接菌天数
Days after inoculation (d) 对照
Control
接菌处理
Inoculation treatment
增幅
Increase (%)
对照
Control
接菌处理
Inoculation treatment
增幅
Increase (%)
2 13.29 13.70 3.09 13.68 14.30 4.53
4 16.79 14.57 −13.22 14.40 17.41 20.90
6 17.40 16.61 −4.54 14.90 15.26 2.42
8 17.33 15.63 −9.81 14.03 15.24 8.62
10 16.37 14.14 −13.62 14.94 15.55 4.08
第 5期 王 伟等: 甘薯抗薯瘟病的苯丙烷类代谢研究 947


表 3 抗、感品种接菌与对照若干指标的相关性分析
Tab. 3 Correlation analysis for phenylaprapaniod metabolism in sweet potato after inoculation with P. solanacearum
处理
Treatment
项目
Item
PAL
总酚
Total phenols
类黄酮
Flavonoids
绿原酸
Chlorogenic acid
木质素
Lignin
POD
PAL 1.000 0 “胜利 100”对照
Control of
“Shengli 100” 总酚 Total Phenols 0.471 4 1.000 0
类黄酮 Flavonoids 0.753 4 0.913 6* 1.000 0

绿原酸 Chlorogenic acid 0.262 7 0.859 5 0.645 3 1.000 0
木质素 Lignin −0.570 0 0.367 3 0.013 4 0.423 4 1.000 0
POD 0.568 5 0.175 5 0.503 6 −0.275 5 −0.525 0 1.000 0
PAL 1.000 0 “胜利 100”接菌
Inoculation of
“Shengli 100” 总酚 Total phenols 0.885 8* 1.000 0
类黄酮 Flavonoids 0.741 2 0.781 2 1.000 0
绿原酸 Chlorogenic acid 0.351 0 0.384 2 −0.027 7 1.000 0
木质素 Lignin 0.873 4 0.788 0 0.486 1 0.759 9 1.000 0
POD 0.715 9 0.634 9 0.471 3 0.822 7 0.928 9* 1.000 0
PAL 1.000 0 “湘薯 75−55”对照
Control of
“Xiangshu 75−55” 总酚 Total phenols 0.004 4 1.000 0
类黄酮 Flavonoids 0.161 6 0.669 7 1.000 0
绿原酸 Chlorogenic acid 0.131 7 −0.7374 −0.539 3 1.000 0
木质素 Lignin 0.446 0 −0.081 6 −0.518 5 −0.140 0 1.000 0
POD −0.457 6 −0.713 3 −0.923 9* 0.601 8 0.166 9 1.000 0
PAL 1.000 0 “湘薯 75−55”接菌
Inoculation of
“Xiangshu 75−55” 总酚 Total phenols −0.173 6 1.000 0
类黄酮 Flavonoids −0.246 4 0.269 5 1.000 0
绿原酸 Chlorogenic acid 0.058 0 −0.006 6 −0.931 7* 1.000 0
木质素 Lignin 0.989 8** −0.195 0 −0.215 4 −0.006 7 1.000 0
POD −0.112 0 0.140 5 −0.860 4 0.909 4* −0.127 3 1.000 0

的动态变化, 许多研究已将其作为植物抗病性的重
要抗性指标[7−10]。研究表明 PAL和 POD与木质素的
合成密切相关[11], 而细胞壁的木质化是植物产生抗
性的机制之一。抗病甘薯品种“湘薯 75-55”接菌后
PAL及 POD活性上升快, 且能够保持相对稳定的水
平, 有利于诱导植物木质素的产生, 细胞壁的木质
化可以形成一道结构和化学屏障, 增强宿主细胞壁
抗病菌穿透的能力, 限制了病原菌酶和毒素向宿主
扩散和病原菌从宿主细胞获得营养[12]。而感病甘薯
品种“胜利 100”PAL和 POD活性变化幅度较大, 虽
然本身具有较高含量的木质素, 但接菌后反而下降,
不利于抵抗病菌的侵染 , 致使植株表现感病症状 ,
影响其正常生长。
绿原酸在抗病中可能起抑制病原菌的作用, 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[13]。甘薯感病后绿原酸含量均有增加, 但总体
上抗病品种增量多 , 增速快 , 而感病品种较慢 , 因
而影响其抗性的发挥, 甘薯感染疮痂病后绿原酸含
量亦有类似变化[14]。
酚类物质对植物抗病性具有重要作用, 植物积
累酚类物质的来源主要有两个, 一是抗病品种的原
始酚类物质的积累, 二是在病原菌侵染后, 宿主细
胞迅速作出反应, 酚类物质迅速积累[4]。本试验表明,
抗病甘薯品种接菌与对照叶片总酚和类黄酮含量随
接菌时间的延长 , 变动幅度均较小 , 差异不显著 ,
虽然感病品种总酚和类黄酮含量也有上升, 但变动
幅度较大, 不能保持相对稳定的水平, 失去了对病
原菌的有效抗性。说明甘薯品种抗病能力的大小可
能主要与总酚和类黄酮的合成速度和保持稳定含量
的时间长短有关, 而与品种本身的绝对含量关系不
密切。
分析抗、感病品种苯丙烷类代谢途径众多指标
的相关性可发现(表 3), 接菌后甘薯抗病品种 PAL活
性与木质素含量相关性达极显著水平(t＝0.989 8**),
POD活性与绿原酸含量密切相关; 感病品种 PAL活
性与总酚含量相关性、POD活性与木质素含量相关
性也达到显著水平。前人研究认为, 植物抗病性最
重要的是以苯丙烷类代谢途径为主产生的木质素和
植保素[15], 木质素主要是增强宿主细胞壁抗真菌穿
透的能力, 而植保素(本试验绿原酸属黄酮类植保素)
948 中国生态农业学报 2009 第 17卷


对病原菌有直接的毒性作用。本试验中甘薯不同抗
性品种对不同抗病物质积累的加强, 折射出品种增
强抗性的特异性。抗病品种在病原菌侵入后苯丙烷
类代谢途径加快了木质素和绿原酸的合成, 通过增
强细胞壁的木质化和增加毒性物质对病原菌的毒杀,
达到阻止病原菌扩展侵染和保护宿主细胞的目的。
而感病品种接菌后 PAL等酶活性及总酚、绿原酸含
量等均有提高, 表明感病品种苯丙烷类代谢也向有
利于增强寄主抗性的方向发展, 但感病品种的酶活
性和积累的抗病物质往往不能保持较稳定水平, 因
此抗病物质含量虽有所提高, 却无法有效抵抗病原
菌侵染, 造成植株表现感病症状。
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