煙草與TMV非親和性互作中根系活力及CAT活性變化

馬學(xué)萍，劉開(kāi)全，和 云，劉永瓊

（曲靖師范學(xué)院生物資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，云南 曲靖 655011）

作為一種生物脅迫因子，病原物的侵染會(huì)使寄主植物在與其互作中產(chǎn)生明顯的生理變化[1-3]。植物病害的發(fā)生與保護(hù)酶系活性變化有著密切關(guān)系[4]。陳學(xué)平等[5]研究煙草與 TMV不同互作體系中煙草葉片抗氧化酶系活性變化發(fā)現(xiàn)在互作早期 CAT活性較高，互作后期 CAT活性快速下降使得抗病系統(tǒng)保持較高水平的活性氧，誘導(dǎo)植物防衛(wèi)基因的表達(dá)而產(chǎn)生抗病反應(yīng)。李曄等[6]研究認(rèn)為煙草幼苗葉片中CAT等酶的活性變化規(guī)律與煙株緩解TMV對(duì)煙草造成的傷害有一定的相關(guān)性。在育苗過(guò)程中TMV可通過(guò)根部侵染煙苗[7-8]。病原物侵染可能引起植物根系的生理變化，進(jìn)而影響植株的抗病性。研究煙草接種病毒后根系的活力及CAT活性變化，其結(jié)果對(duì)探討抗病品種的抗病機(jī)制具有一定的參考價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材料

以枯斑三生煙（Nicotiana tabacumcv ‘Samsun NN’）為供試煙草，煙草花葉病毒（TMV）普通株系為供試病毒。

1.2 方法

漂盤(pán)培育煙苗，在煙苗長(zhǎng)到6片真葉時(shí)，在育苗池中加入病毒溶液使其接種 TMV的煙苗為處理，以不接種TMV的煙苗為對(duì)照。接種病毒后3、7、11、15、19、23、27、31 d分別取處理和對(duì)照煙株根系用高錳酸鉀滴定法測(cè)定其CAT活性[9]用甲烯藍(lán)法[10]測(cè)定其活力，重復(fù) 3次。采用 SPSS10.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并用Excel軟件繪圖。

2 結(jié) 果

2.1 接種病毒后枯斑三生煙根系CAT活性變化

枯斑三生煙接種病毒后不同時(shí)間取樣測(cè)得其根系CAT活力值（表1）。

表1 不同取樣時(shí)間測(cè)得的煙草根系CAT活力Table 1 The CAT activity of tobacco root in different sampling time

枯斑三生煙接種病毒后3、7、11 d的根系CAT活性高于對(duì)照組，接種病毒后15、19、23、27 d和31 d的根系CAT活性低于對(duì)照組。相對(duì)于對(duì)照，枯斑三生煙接種病毒后其根系 CAT活性呈先升高后下降趨勢(shì)（圖1）。即接種病毒后，枯斑三生煙根系CAT活性在迅速升高后下降并顯著低于對(duì)照組。

圖1 不同處理下煙草根系CAT活性變化Fig.1 The CAT activity of tobacco root in different sampling time

單因素方差分析表明，接種后各時(shí)間點(diǎn)取樣的根系CAT活性與對(duì)照間有極顯著差異（p＜ 0.01），多重比較（Duncan法）顯示各處理間的差異顯著（表2）。將接種病毒后取樣時(shí)間與對(duì)應(yīng)的CAT活性值進(jìn)行相關(guān)性分析結(jié)果表明，CAT活性值與取樣時(shí)間有較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性（r= -0.9，p＜ 0.01）。

表2 各處理CAT活性的多重比較Table 2 Multiple comparisons of the CAT activity value in different sampling time

2.2 接種病毒后枯斑三生煙根系活力變化

枯斑三生煙接種病毒后3、7、11、15、19、23、27、31 d取樣測(cè)得其根系活力（表3）。

相比對(duì)照，枯斑三生煙接種病毒后，其根系活力迅速升高之后降低，呈平穩(wěn)趨勢(shì)（圖 2）。方差分析表明，處理間有顯著差異（p=0.02＜0.05）；多重比較（LSD法）表明，接種病毒后 3、7、11 d后測(cè)得的煙草根系活力與未接種病毒的根系活力存在差異顯著。

圖2 不同取樣時(shí)間測(cè)得的根系活力Fig.2 The root vigor of tobacco in different sampling time

3 討 論

（1）作為植物細(xì)胞內(nèi)保護(hù)酶系統(tǒng)的一個(gè)重要酶，CAT是植物細(xì)胞內(nèi)重要的活性氧清除劑。病原物脅迫誘發(fā)植株體內(nèi)活性氧的積累，在植物與病原物互作中，CAT活性發(fā)生變化誘導(dǎo)植物的抗病反應(yīng)。一般認(rèn)為，植物感染病原菌后CAT活性降低，或與抗病品種的非親和性互作中其活性降低[11]。本研究結(jié)果表明，枯斑三生煙接種病毒后3、7、11 d的根系CAT活性高于對(duì)照組，接種病毒后15、19、23、27、31 d的根系CAT活性低于對(duì)照組。枯斑三生煙接種病毒后初期植株體內(nèi) CAT活性上升可能是煙草響應(yīng) TMV侵染傷害而導(dǎo)致的；之后其CAT活性反而快速降低，可能與病毒侵染誘導(dǎo)植株獲得系統(tǒng)抗性，緩解了病毒對(duì)植株的生理脅迫。

（2）孫浩等研究[12]的 Cu2+脅迫對(duì)煙草幼苗根系活力的影響發(fā)現(xiàn)，Cu2+脅迫明顯抑制植物的根系活力，且隨著Cu2+的脅迫加強(qiáng)，煙草幼苗的根系活力呈明顯下降趨勢(shì)。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，枯斑三生煙接種病毒后，其根系活力迅速升高，即煙草在接種TMV后的3、7 d的根系活力明顯高于未處理組，這可能是TMV侵染初期煙草通過(guò)提高根系活力來(lái)應(yīng)對(duì)病原物對(duì)其脅迫。之后根系活力降低而后呈平穩(wěn)趨勢(shì)，并與對(duì)照無(wú)顯著差異。這也可能與植株獲得系統(tǒng)抗性有關(guān)。

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