水楊酸和輪紋病菌對梨葉片電阻抗參數的影響

摘要： 【目的】為了探討電阻抗參數是否能夠監測梨葉片受脅迫程度，【方法】以鴨梨（Pyrus bretschneideri ‘Yali’）為試材，0.2 mmol·L-1水楊酸誘導后接種輪紋病菌，研究梨葉片電阻抗參數及與膜脂過氧化相關的生理參數的變化。【結果】結果表明，水楊酸處理后葉片的胞外電阻率增大，接種輪紋病菌葉片的胞外電阻率、胞內電阻率和弛豫時間分布系數減小，而弛豫時間增大。水楊酸誘導后超氧化物歧化酶（SOD）活性增強，丙二醛（MDA）和超越陰離子（■）含量降低。對電阻抗參數與生理參數的相關性分析表明，接種病菌葉片的胞內電阻率變化與MDA 含量顯著正相關，水楊酸誘導后葉片的胞內電阻率、胞外電阻率的變化與■含量顯著正相關，而弛豫時間則均與葉片中■含量為顯著負相關。【結論】電阻抗參數能夠反映梨葉片細胞內的變化，可以作為監測梨葉片受脅迫程度的物理指標。

關鍵詞： 梨； 電阻抗參數； 水楊酸； 輪紋病菌

中圖分類號：S661.2 文獻標志碼：A 文章編號：1009-9980？穴2012？雪06-1031-05

梨輪紋病是梨生產上主要病害之一。植物誘導抗病性是植物中普遍存在的一種遺傳機能，用生物或化學因子誘導增強植物抗病性是控制植物病害的重要方法之一。水楊酸是已知的系統獲得抗性化學誘導劑，能夠作為植物應對生物脅迫及非生物脅迫反應的重要信號分子[1]。研究表明，外源水楊酸可誘發多種植物對真菌、細菌和病毒的抗性，在植物抗病反應中起著非常重要的作用[2-3]。這些研究往往集中在水楊酸誘導或病原物侵染對植物內部結構及過氧化脅迫等生理生化的影響方面，有關水楊酸及病菌脅迫引起植物細胞膜電特性變化的研究較少。

電阻抗圖譜（electrical impedance spectroscopy，EIS）是將特定的生物細胞或組織放在交流電場中，產生的電阻和電抗在復平面內隨頻率變化形成的曲線。研究這種通過等效電路擬合得到的電阻抗圖譜參數對生物組織生理變化的響應被稱為電阻抗圖譜法。EIS法提供了非破壞性地測定胞內電阻、胞外電阻和膜變化的手段，在植物抗逆性研究中是一種有效實用的物理方法[4]，但應用EIS法研究輪紋病菌對梨葉片的脅迫影響尚未有報道。我們通過研究水楊酸及輪紋病菌對梨葉片電阻抗圖譜參數、生理參數的影響，為揭示水楊酸誘導梨產生抗性的機制奠定基礎，并試圖應用電阻抗圖譜參數反映的病原菌脅迫下細胞膜內變化的信息，為梨葉片受病菌脅迫程度的物理診斷提供參數。

1 材料和方法

1.1 材料

1.2 設計

1.3 測定指標及測定方法

1.3.2 生理指標的測定 膜透性的測定采用電導法，丙二醛（MDA）含量的測定采用硫代巴比妥酸（TBA）法，超氧化物歧化酶（SOD）活性的測定采用氮藍四唑（NBT）光還原法；超氧陰離子（■）含量的測定采用亞硝酸還原法。

1.4 數據分析

采用Excel軟件進行數據處理及圖表繪制，應用SPSS軟件對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 水楊酸對病菌脅迫下梨葉片電阻抗參數的影響

2.1.1 胞外電阻率和胞內電阻率的變化 水楊酸處理及接種輪紋病菌后，梨葉片的胞外電阻率變化趨勢一致，均是先增加，后逐漸減小。單獨接菌葉片的胞外電阻率分別在12、72 h顯著低于對照（P<0.05）；水楊酸處理葉片的胞外電阻率在48 h時顯著高于對照（P<0.05）；水楊酸處理的葉片接種病菌后，葉片的胞外電阻率均比對照降低（圖1-A）。

由圖1（B）可見，各處理的胞內電阻率在總的變化趨勢上表現出相似的趨勢，即隨著處理時間的延長，胞內電阻率逐漸升高，48 h時達到峰值，而后減小。在12、24 h時，各處理的胞內電阻率均略微低于對照。48 h后水楊酸處理及單獨接菌的葉片與對照無顯著差異，但水楊酸處理后接種病菌葉片的胞內電阻率則低于對照（P<0.05）。

2.2 梨葉片膜透性和MDA含量的變化

由圖3-B可知，梨葉片接種輪紋病菌后，葉片中MDA含量逐漸升高，在接種48 h后達到峰值，而后開始下降，接種后葉片中MDA含量顯著高于對照（P<0.05）。水楊酸處理后未接菌葉片中MDA含量降低，但與對照差異不顯著；接種輪紋病菌后，葉片中MDA含量升高，在接種24 h后達到峰值，與對照差異顯著（P<0.05），之后MDA含量降低，與對照無顯著差異。

2.4 EIS參數與生理參數的相關性

3 討 論

植物細胞的阻抗特性取決于植物的發育階段、養分狀況、細胞結構等，生物或非生物脅迫都能夠引起植物細胞結構發生不可逆或部分不可逆的變化，改變細胞結構，從而影響植物細胞的電學特性。EIS在國外已被廣泛用于估測植物活力、果實受害程度等[5]。細胞膜是病原物與植物發生反應的原初位點，膜電特性的變化直接反映植物遭受病害侵染的情況。通過誘導抗性處理，可以提高植物組織的電阻，表明植物的抗病性得到提高[6]。研究表明，水楊酸處理葉片的胞外電阻率在48 h時顯著高于對照，梨葉片在水楊酸處理及輪紋病菌脅迫下，胞內電阻和胞外電阻表現為先升高后降低，而弛豫時間則是先降低后逐漸增加。水楊酸誘導后接種輪紋病菌葉片的胞內和胞外電阻低于對照，但弛豫時間則高于對照。

弛豫時間是指處于非平衡態的系統經過一定時間趨于平衡，從不平衡態到平衡態所需要經歷的時間間隔。弛豫時間的大小從分子水平上反映了細胞膜脂肪酸的過氧化程度[7]。當葉片受到病菌脅迫后，細胞膜受到損傷，弛豫時間增大。弛豫時間分布系數是時間常數分布的一個量度，值越小表明細胞中有更多的分化和變異，以及有更多的結構分布類型[8]。研究表明，水楊酸處理后未接菌葉片的弛豫時間分布系數降低，接種病菌后則呈先降低后升高，而后又降低的變化趨勢。這可能是由于處理后細胞的組成結構或細胞質的不均一性發生了改變。梁軍等[9]研究表明，植物電生理指標可以測定植物發病早期的電生理變化，可以作為病害檢測的重要參數。

超氧化物歧化酶（SOD）是生物體內超氧陰離子自由基的清除劑，是生物體內一種很重要的抗氧化酶類[11]。研究表明，經水楊酸處理后，梨葉片的SOD活性顯著提高，說明水楊酸誘導梨葉片抗氧化酶活性增強。水楊酸通過調控保護酶活性從而調節活性氧水平，抑制膜脂過氧化的發生。接種輪紋病菌后梨葉片的SOD活性也有所提高，說明寄主植物在遇到外界環境脅迫后，可以啟動自身的防御體系，以阻止病原菌的進一步破壞。而水楊酸誘導可以提高植物對病菌脅迫的敏感性，使植物在受到外界刺激后能夠更加迅速地做出自我保護的反應。

4 結 論

水楊酸誘導或輪紋病菌侵染后，梨葉片電阻抗圖譜參數的變化與生理參數的變化具有協同性，能夠反映梨葉片細胞內的變化，可以作為診斷梨葉片受脅迫程度的物理參數。

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