葡萄抗白粉病與葉片四種生化物質的關系

摘要：以葡萄品種研選5號、新華1號、粉紅亞都蜜和葡萄優系9307、SO4為試材，通過測定健康葉片與不同感病程度葉片中的維生素C、總糖、蛋白質以及脯氨酸含量，分析了各品種（優系）感病后生理對應指標的變化趨勢，比較了供試品種（優系）健康和感病葉片中生理對應指標的差異，探討了各生理對應指標與葡萄抗白粉病的關系。結果表明，供試品種（優系）感染白粉病后，無論是高感品種（優系）、還是低感品種（優系），葉片中的維生素C含量均有不同程度的下降，隨著葉片感病程度愈來愈重，高感品種（優系）下降較快，低感品種（優系）下降幅度較小；而且不論是健康葉或是感病葉，低感品種（優系）比高感品種（優系）的維生素C含量均高。感染白粉病后葉片中蛋白質含量的變化總趨勢是下降，高感優系9307感病后下降較快，粉紅亞都蜜和新華1號先上升后下降；感病品種研選5號感病后下降較慢；高抗優系SO4感病初期含量下降較快，但隨病情加重不再有變化；高抗優系比感病品種、感病品種比高感品種（優系）葉片中的蛋白質含量均較高。感病后葉片中總糖含量均有不同程度的降低，但高抗優系與感病品種相比差別不明顯。感病后葉片中脯氨酸含量的變化總體趨勢是下降，高感品種粉紅亞都蜜下降幅度小，其余品種（優系）下降幅度均較大。

關鍵詞：葡萄；白粉病；生理指標

中圖分類號：S663.1；S436.631.1+2；Q946 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）02-0334-06

葡萄白粉病是一種嚴重危害葡萄（Vitis L.）生長發育的世界性真菌病害。其病原菌為葡萄鉤絲殼菌[Uncinula necator（Schw.）Burr]，屬子囊菌亞門（Ascomycotina）[1]。葡萄白粉病在高溫干旱條件下表現嚴重，在中國的北方地區發生較重，而長江流域露地葡萄栽培中發病較輕，但在南方的大棚葡萄栽培中有逐年上升的趨勢，且由于季節性的氣候差異，南方地區發病的時間一般比北方地區要晚[2]。目前對植物抗病機理的研究主要集中在組織結構抗病性和生理生化抗病性兩方面，生理生化抗病性是由于植物組織受有毒物質的刺激作用及植物在逆境下分泌抑制劑、或者由于寄主和病原菌之間缺乏相互識別因子及植物組織中缺乏病原物所不能合成而需要從寄主中攝取的某些重要化合物等產生的，同時植物體內還存在著保護反應，它是在受侵染后才開始起作用的，是一種誘導抗性[3]；在生理生化抗病性的研究上，國內外學者進行了大量的試驗，主要集中在氮代謝和礦質營養元素、單寧、木質素、活性氧、水楊酸含量等方面[4-13]。

氮代謝是葡萄生理生化抗病性機制研究的一個重要方面。研究發現，在所有感白粉病葡萄品種的葉片里，總氮和蛋白氮含量下降，非蛋白氮含量可上升16%～28%；而非蛋白氮含量在抗病品種中普遍降低，并且抗病品種的銨態氮含量水平提高[4]。葡萄體內的礦質營養元素水平直接影響葡萄植株對白粉病的感染率和嚴重程度，葉片中的含氮量與植株對白粉病的抗性呈負相關，葉片中的含鉀量呈正相關，降低葉片中的氮鉀比值可提高葡萄的抗白粉病能力[5]。植物體內的可溶性氮（主要是氨基酸和酰胺）及蛋白氮與作物病害關系密切，一般來說，可溶性氮含量高、蛋白氮含量低時植物容易感病。鉀能促進蛋白質的合成，促進糖和淀粉的合成及運輸，因此鉀能減少作物體內可溶性氮的含量，從而提高其抗性[6]。

單寧在生理學上是作為保護物質而存在的，它的功能像糖一樣，可以提高植物的抗逆能力，單寧還能抑制多聚半乳糖醛酸酶在細胞壁中降解的作用，從而降低病菌的致病能力。石雪暉等[7]研究表明，葡萄葉片被病菌侵染后，內含物單寧通常增加，或被誘導產生單寧，以此增加抑菌能力，這是葡萄的一種自我保護反應。如葡萄葉片中單寧含量與抗黑痘病[病原菌為葡萄痂囊腔菌，Sinoe ampelina（De Bary）Shear]能力呈正相關。越是抗病的華東葡萄（V. pseudoreticulata W. T. Wang），健全葉片（病情指數0.2%～0.3%）中的單寧含量越高（3.74 mg/g），而易感病的歐美雜交種品種紅富士（V. vinifera ×labrusca cv. Benifuji）健全葉片（病情指數12.1%～13.5%）中的單寧含量很低（1.78 mg/g）。

木質素是高等植物重要的結構物質，也是一類重要的酚類物質。木質素大量存在于木本植物中，積累在木質部的次生壁上。木質素物質的累積是抗病原侵入的主要因素，這些物質可抑制真菌生長，干擾多聚半乳糖醛酸的降解，并使侵入的菌絲木質化。石雪暉等[7]的研究結果表明，抗病的野生種葡萄其木質素含量高于易感病的栽培品種；葉片感病后木質素的含量高于健康葉片，由此體現了木質素的誘導抗性。

活性氧代謝與植物抗病性的關系比較復雜，它在植物與病原菌互作過程中可能起著雙重作用。一方面當活性氧的產生與消除平衡狀態失調時，活性氧會對植物產生傷害，造成膜脂過氧化和膜蛋白發生聚合反應，使細胞膜系統產生變性，導致細胞的損傷與死亡；另一方面，活性氧作為植物防衛反應信號分子和直接參與者，在植物與病原菌互作中起著重要的作用，低濃度的H2O2可抑制真菌孢子萌發，H2O2單獨存在就可以導致病原菌侵入失敗[8]。

水楊酸是植物體內產生的一種簡單的酚類物質，它作為一種信號分子能對一些重要的代謝過程起調控作用。因此有人認為可以把水楊酸當作一種植物生長調節物質來看待[9]。現已發現水楊酸能誘導多種植物對病毒、真菌及細菌引起的病害產生抗性；并且作為誘導因子，水楊酸在植物抗病反應中起著非常重要的作用[10，11]。

研究表明，野生葡萄比人工栽培葡萄適應惡劣環境的能力更強，具有較高的抗病性[14]，這就說明了植物本身就存在著抗病基因；那么人類需要的就是發現并通過育種手段將抗病基因挖掘出來，并應用到人工栽培當中。經過長期栽培的作物，由于過多的人工選擇逐步削弱或喪失了抗性，因此利用葡萄自身的抗病性來研究和培育抗病優質葡萄新品種是比較經濟的方法，對于提高葡萄栽培的綜合效益具有重要意義。試驗旨在通過測定葡萄健康葉片和感白粉病葉片中維生素C、蛋白質、總糖以及脯氨酸含量的變化趨勢，來探討這些感病后生理對應指標物質與葡萄抗白粉病的關系，旨在為葡萄病害防治及抗病育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗以長江大學西校區園藝園林學院教學實習基地塑料大棚中栽培的葡萄品種研選5號（V. vinifera L. cv. Yanxuan No.5）、新華1號（V. vinifera cv.Xinhua No.1）、粉紅亞都蜜（V. vinifera cv. Yatomi Rosa）和葡萄優系9307[前蘇聯歐亞種葡萄品種里扎馬特（V. vinifera L.cv. Rizazet）嫁接在貝達（V.riparia Michawx.×V. labrusca L. cv. Beta）砧木上發生的優良變異植株，屬于歐亞種葡萄品種]、SO4[德國奧本海姆國立葡萄果樹研究所以冬葡萄（V. berlandieri Planch）×河岸葡萄（V. riparia Michawx）后代實生選育而成，以奧本海姆選拔第四號（Seleotion Oppemheim No.4）的英文詞頭SO命名]九年生扦插苗為材料，按1.0 m×2.0 m的株行距定植。試驗期間所有品種（優系）的田間管理一致。

1.2 試驗方法

試驗于2009年5～7月在葡萄白粉病發生時進行，各品種（優系）單株小區，3次重復。各指標測定采樣時選擇植株中部成熟葉片，并按病葉感病嚴重程度劃分為輕度（感病葉病斑面積占葉面積比例<30%） 、中度（感病葉病斑面積占葉面積比例為30%～70%）、重度（感病葉病斑面積占葉面積比例>70%）3個等級取樣，以健康葉片為對照，采集的葉片放于人工氣候箱中保存備用。各品種（優系）感病后生理對應指標的維生素C含量采用2，6-二氯酚靛酚染色法[15]測定，總糖含量采用費林試劑法[16] 測定，蛋白質含量采用考馬斯亮藍G-250染色法[15]測定，脯氨酸含量采用茚三酮染色法[15]測定。

各品種（優系）對白粉病抗性的鑒定采用田間自然鑒定法進行。每一供試品種（優系）隨機選取非邊緣位置且生長情況大致相同的葡萄植株，單株小區，3次重復。田間病害鑒定時以葉片為調查對象，調查主枝上的全部葉片，保證每小區總葉片數不少于200片。記錄各小區內總葉片數和發病葉片數，同時以葉片病斑面積占全葉面積的百分率（即嚴重度）將發病葉片分級記載，標準采用Desaymard[17]的10級分級方法。對試驗結果進行方差分析，差異顯著者再進行多重比較（LSD法）[18]，以此確定供試品種（優系）對白粉病的抗性差異。

病情指數=■×100%

參照國際植物遺傳資源委員會（IBPGR）的標準，根據葡萄品種的病情指數，將各品種（優系）葉片感染白粉病的程度分為5個級別，具體見表1。

2 結果與分析

2.1 葡萄對白粉病的抗性差異

各品種（優系）對白粉病的抗性統計與分級情況見表2。從表2可知，供試品種（優系）葉片白粉病的發病率在3.1%～77.6%之間，平均為45.7%；病情指數在4.3%～76.5%之間，平均為42.9%。根據IBPGR的標準，試驗中的粉紅亞都蜜、9307和新華1號為高感品種（優系），研選5號為感病品種，SO4為高抗優系。

2.2 葡萄感病后生理對應指標的變化

2.2.1 感病后維生素C含量的變化 各品種（優系）對白粉病感病后生理對應指標維生素C含量的測定結果見表3。由表3可知，供試品種（優系）感病后，葉片維生素C含量整體呈現下降趨勢。其中高感品種粉紅亞都蜜的維生素C含量先急劇下降，在中度感病時有小幅度上升，但上升不顯著，到重度感病時又極顯著地下降。9307、新華1號在感病不同階段的維生素C含量均呈現極顯著下降趨勢。研選5號在感病不同階段的維生素C含量均呈顯著下降趨勢。高抗優系SO4在輕度和中度感病時維生素C含量沒有顯著變化，但重度感病時顯著下降。高感品種新華1號感病后維生素C含量下降較快；9307的下降較慢；感病品種研選5號感病后的維生素C含量一直持續緩慢下降；而高抗優系SO4下降最慢。

2.2.2 感病后蛋白質含量的變化 各品種（優系）對白粉病感病后生理對應指標蛋白質含量的測定結果見表4。由表4可知，供試品種（優系）感病后，葉片蛋白質含量的變化趨勢各不相同，高感品種粉紅亞都蜜在輕度感病時葉片蛋白質含量顯著上升，中度感病時沒有明顯變化，到重度感病時又極顯著下降。高感品種新華1號在輕度感病時葉片蛋白質含量極顯著上升，到中度和重度感病時又極顯著下降。其他3個品種（優系）的葉片蛋白質含量為不同程度的下降，其中9307和SO4在輕度感病時蛋白質含量就極顯著下降，但以后隨著葉片感病程度的加重蛋白質含量反而變化不顯著；而感病品種研選5號感病后，在不同感病程度蛋白質含量均呈現極顯著下降的趨勢。

2.2.3 感病后總糖含量的變化 各品種（優系）對白粉病感病后生理對應指標總糖含量的測定結果見表5。由表5可知，供試品種（優系）感病后，葉片總糖含量均有不同程度的降低。其中高感品種粉紅亞都蜜在輕度感病時葉片總糖含量極顯著下降，中度感病時顯著下降，重度感病時又極顯著下降。高感優系9307在輕度感病時葉片總糖含量下降不顯著，中度感病時顯著下降，到重度感病時極顯著下降。高感品種新華1號在輕度感病和中度感病時葉片總糖含量極顯著下降，到重度感病時下降不顯著。感病品種研選5號在感病的不同程度葉片總糖含量均極顯著持續下降。高抗優系SO4在輕度感病時葉片總糖含量極顯著下降，到中度和重度感病時下降不顯著。

2.2.4 感病后脯氨酸含量的變化 各品種（優系）對白粉病感病后生理對應指標脯氨酸含量的測定結果見表6。由表6可知，供試品種（優系）感病后，葉片脯氨酸含量在輕度感病時除高抗優系SO4外，其他品種（優系）均極顯著降低，不過SO4在中度感病時葉片脯氨酸含量極顯著下降，而到了重度感病時下降又不顯著。感病品種研選5號在輕度和中度感病時葉片脯氨酸含量都極顯著下降，到重度感病時下降又不顯著。高感品種粉紅亞都蜜在輕度感病時葉片脯氨酸含量極顯著下降，中度感病時變化不顯著，重度感病時又極顯著下降。高感品系9307在輕度感病時葉片脯氨酸含量極顯著降低，中度感病時顯著降低，重度感病時變化不顯著。高感品種新華1號在感病的不同程度葉片脯氨酸含量均顯著或極顯著降低。供試各品種（優系）在感病后除粉紅亞都蜜的脯氨酸含量降低幅度最小[5.48 μg/g（FW）]外，其余品種（優系）的降低幅度均在10 μg/g（FW）左右。

2.3 葡萄健康葉片相關指標的比較

為了探討葡萄不同品種（優系）健康葉片感病后生理對應指標的差異，我們就不同葡萄品種（優系）健康葉片中維生素C、總糖、蛋白質、脯氨酸含量的高低采用LSD法進行了多重比較，結果見表7。由表7可知，供試品種（優系）健康葉片中維生素C含量在0.418 5～0.445 5 mg/100 g（FW），其中研選5號和SO4的含量較高，兩者之間相差不大； 9307、粉紅亞都蜜和新華1號的維生素C含量較低，三者之間相差不大。供試品種（優系）健康葉片中蛋白質含量在4.382～9.676 μg/g（FW），以SO4的含量最高，其次是研選5號；9307、新華1號和粉紅亞都蜜的含量較低，且差異不顯著。供試品種（優系）健康葉片中總糖含量在0.16%～0.46%，其中粉紅亞都蜜、研選5號、SO4的含量較高，且差異不顯著；新華1號、9307的含量較低。供試品種（優系）健康葉片中脯氨酸含量在9.941～19.150 μg/g（FW），以SO4的含量最高，9307、新華1號和研選5號次之，粉紅亞都蜜最低。

2.4 葡萄不同感病程度葉片相關指標的比較

為了探討不同品種（優系）感病后葉片中生理對應指標的差異，我們就不同品種（優系）感病葉片中維生素C、總糖、蛋白質、脯氨酸含量的高低采用LSD法進行了多重比較，結果見表8。由表8可知，供試品種（優系）感病后葉片中維生素C含量在0.060 7～0.432 3 mg/100 g（FW），其中在輕度感病時，SO4的葉片維生素C含量最高，研選5號、9307和新華1號次之，粉紅亞都蜜最低；在中度和重度感病時，SO4含量最高，研選5號和9307的含量次之，粉紅亞都蜜和新華1號較低。

供試品種（優系）感病后葉片中蛋白質含量在4.104 5～7.492 0 μg/g（FW），其中在輕度感病時，研選5號、SO4和新華1號的蛋白質含量較高，粉紅亞都蜜和9307的含量較低；在中度感病時，SO4和研選5號含量最高，新華1號和粉紅亞都蜜次之，9307含量較低；在重度感病時，SO4含量最高，研選5號次之，其余3個品種（優系）含量較低，且差別不大。

供試品種（優系）感病后葉片中總糖含量在0.04%～0.34%，其中在輕度感病時，研選5號和粉紅亞都蜜的總糖含量較高，SO4次之，其余品種（優系）的含量較低，且差異不大；在中度感病時，研選5 號的總糖含量最高，粉紅亞都蜜次之，SO4第三，9307和新華1號含量較低；在重度感病時，研選5號與SO4的總糖含量較高，粉紅亞都蜜次之，新華1號和9307含量較低。

供試品種（優系）感病后葉片中脯氨酸含量在3.020～18.620 μg/g（FW），其中在輕度感病時，SO4最高，新華1號和9307次之，粉紅亞都蜜和研選5號較低；在中度感病時，SO4最高，研選5號最低，其余品種（優系）含量居中且相差不大；在重度感病時，SO4含量最高，9307與粉紅亞都蜜次之，新華1號與研選5號較低。

3 小結與討論

3.1 供試品種（優系）對白粉病的抗性差異

根據調查數據分析，并參考有關歐亞種葡萄抗白粉病的研究結果[19，20]，再按照IBPGR的標準劃分，試驗中的粉紅亞都蜜、9307和新華1號為高感品種（優系），研選5號為感病品種，SO4為高抗優系。

3.2 葡萄葉片中生理指標與抗白粉病的關系

試驗結果表明，供試葡萄品種（優系）感染白粉病后，無論是高感品種（優系）還是感病品種（高抗優系），葉片中維生素C的含量均有不同程度的下降，隨著葉片感病程度愈來愈重，高感品種（優系）下降較快，而感病品種（高抗優系）下降幅度較小，而且不論是健康葉或是感病葉，感病品種（高抗優系）比高感品種（優系）的維生素C含量均要高，這在一定程度上說明維生素C含量愈高的品種（優系）抗病性愈強。這也從安華明等[21]的植物體內合成的維生素C在植物抗氧化和自由基清除、光合作用和光保護、細胞生長和分裂以及一些重要次生代謝物和乙烯的合成等方面具有非常重要的生理功能的結論得到理論支持。

供試葡萄感染白粉病后，葉片中蛋白質含量的變化總趨勢是下降，高感優系9307感病后下降較快，粉紅亞都蜜和新華1號先上升后下降；感病品種研選5號下降較慢；高抗優系SO4感病初期含量下降較快，但隨著病情加重不再有變化。高抗優系比感病品種、感病品種比高感品種（優系）蛋白質含量均較高，這也在一定程度上說明蛋白質含量愈高的品種（優系）抗病性愈強。

供試品種（優系）感病后總糖含量均有不同程度的降低，但是高抗優系與感病品種比較差別不明顯，這與賀立紅等[22]用CMV（黃瓜花葉病毒，Cucumber mosaic virus）侵染煙草（Nicotiana tabacum L.）后還原糖含量與品種抗性關系不密切的試驗結果基本一致。然而楊輝等[23]的研究結果表明，辣椒（Capsicum annuum L.）在感染CMV后感病品種的總糖含量下降，抗病品種的可溶性糖含量明顯上升。目前對可溶性糖含量與抗病性的關系報道很多，但結果不一， 因此對于總糖含量與抗病性的關系要因品種不同、病原不同而區別對待。

供試品種（優系）感病后，葉片中脯氨酸含量的變化總體趨勢是下降，說明脯氨酸含量與植物抗病性具有關聯性，這與全先慶等[24]轉化脯氨酸代謝相關基因能提高植物脅迫抗性的結論類似。

由于條件所限，本試驗僅從維生素C、蛋白質、總糖、脯氨酸含量這4個指標與葡萄對白粉病抗性的關系進行了探討，而白粉病抗性機理涉及的因素還有很多，有待進一步深入研究。

參考文獻：

[1] 李懷方，劉鳳權，郭小密，等.園藝植物病理學[M].北京：中國農業大學出版社，2001.153.

[2] 劉會寧，胡 萍.塑料大棚歐亞種葡萄對白粉病和灰霉病的抗性研究[J].湖北農學院學報，2004，24（4）：261-263.

[3] 劉會寧，朱建強.葡萄白粉病與霜霉病抗性機理分析與探討[J]. 東北農業大學學報，2001，32（3）：303-309.

[4] 張建國，王 森，王杰明，等.葡萄屬植物的抗病性[J].中外葡萄與葡萄酒，2003（1）：35-37.

[5] 李建和，劉淑欣，陳克文.葡萄抗病性與N、K營養的關系[J].福建農業大學學報，1997，26（3）：323-327.

[6] 劉曉燕，何 萍，金繼運.鉀在植物抗病性中的作用及機理的研究進展[J].植物營養與肥料學報，2006，12（3）：445-450.

[7] 石雪暉，王波英.葡萄葉片中單寧、木質素、PPO活性與抗黑痘病的關系[J].葡萄栽培與釀酒，1997（4）：8-11.

[8] 高武軍，孫 毅，郭玉永，等.活性氧在植物抗病反應中的作用[J].中國農學通報，1999，15（3）：40-42.

[9] 丁繡英，張 軍，蘇寶林，等.水楊酸在植物抗病中的作用[J].植物學通報，2001，18（2）：35-39.

[10] 趙維峰，楊玉芝，楊文繡，等.水楊酸與植物的抗性[J].上海農業學報，2007，23（2）：89-93.

[11] 龍亞芹，王萬東，王美存，等.水楊酸誘導植物對病蟲害產生抗性及作用機制研究[J].熱帶農業科學，2009（12）：33-35.

[12] MARUTYAN S A. Metabolic changes in leaves of new and elite forms of grapevine during infection by mildew [J]. Review of Plant Pathology，1980，59（10）：457.

[13] 毛健民，鄭愛珍，白 巖，等.煙草葉片感染花葉病毒時的某些生理生化變化[J].吉林農業大學學報，2002，24（4）：19-21.

[14] 賀普超.葡萄學[M].北京：中國農業出版社，1998.1-5.

[15] 鄭炳松.現代植物生理生化研究技術[M].北京：氣象出版社，2006.26-27.

[16] 陳建勛，王曉峰.植物生理學實驗指導[M].第二版.廣州：華南理工大學出版社，2006.2-3.

[17] 李 華.DESAYMARD分級法在鑒定葡萄對霜霉病抗性中的作用[J].四川農業大學學報，1991（2）：303-307.

[18] 蓋均鎰. 試驗統計方法[M].北京：中國農業出版社，2000.99-127.

[19] 劉會寧，李 華.歐亞種葡萄對白粉病和霜霉病的抗性研究[J].東北農業大學學報，2004，35（3）：302-308.

[20] 劉會寧，吳廣宇.6個葡萄品種對白粉病和霜霉病的抗性[J].長江大學學報（自然科學版·農學卷），2010，7（4）：9-11.

[21] 安華明，陳力耕，樊衛國，等.高等植物中維生素C的功能、合成及代謝研究進展[J].植物學通報，2004，21（5）：608-617.

[22] 賀立紅，韓錫君，龍肖媚，等.茉莉酸甲酯對煙草幼苗可溶性物質含量的影響及與誘導抗病的關系[J].華南師范大學學報（自然科學版），2001（4）：88-94.

[23] 楊 輝，沈火林，張 煜.黃瓜花葉病毒誘導辣椒抗病性的生化變化研究[J].西北農業學報，2006，15（6）：126-130.

[24] 全先慶， 張渝潔，單 雷，等.脯氨酸在植物生長和非生物脅迫耐受中的作用[J].生物技術通訊，2007，18（1）：25-28.