BTH處理對甜瓜苗期抗蔓枯病相關POD和PPO酶活性的影響

郭勤衛　王紅英　李季等

摘 要： 研究了BTH處理和蔓枯病病原菌接種對甜瓜抗蔓枯病相關的POD和PPO的影響，結果表明，BTH處理能有效提高不同甜瓜品種對蔓枯病的抗性。BTH處理第1、2和4天，抗蔓枯病品系‘PI420145和蔓枯病感病品種‘伊麗莎白的第3葉和第5葉的POD和PPO酶活性均高于對照；BTH和蔓枯病病原共同處理第1、3、5、7天，‘PI420145和‘伊麗莎白的第3葉和第5葉的POD和PPO酶活性高于蔓枯病病原菌處理；所有的處理中‘PI420145的POD和PPO的酶活性均高于‘伊麗莎白。表明POD和PPO酶活性與甜瓜對蔓枯病的抗性呈正相關。

關鍵詞： 甜瓜； 蔓枯病抗性； BTH處理； POD； PPO

甜瓜是一種世界性的蔬菜作物[1]。蔓枯病是一種危害十分嚴重的土傳真菌病害，在田間、溫室和日光溫室都有發生，能夠對甜瓜的生產造成嚴重的經濟損失[2-7]。中國是世界首要的甜瓜生產和消費國，目前甜瓜的生產也受到蔓枯病的危害。

BTH是一種廣譜的抗真菌防護劑[8-9]，能夠誘導植物產生系統獲得抗性，已在煙草[10]、棉花[11]、小麥[12]、水稻[13]、西瓜[14]、黃瓜[15]和甜瓜[16]等作物上廣泛應用，并取得了良好的效果。

植物系統獲得抗性是一種廣譜的生物防護體系，能對特定的真菌和外界其他環境的刺激使植物產生相應的抗性[17]。其調節機制之一是對防護相關的酶活性的調節[18]。POD是細胞壁主要成分木質素合成途徑中的一種關鍵酶，POD酶活性與植物抗性相關物質的合成和植物系統性誘導抗性呈正相關[19]。PPO是多酚化合物氧化過程的關鍵酶，通常被作為細胞的氧化指標[20]。羅嬋娟等[21]用BTH 處理橡樹古銅期葉片，發現POD酶活性顯著高于對照，橡樹對白粉病的抗性也有顯著的增強。張俊華等[22]通過測定接種Phytophthora capsici的南瓜屬不同作物的POD和PPO活性，發現POD和PPO酶活性與其抗病能力緊密相關。王紅英等[23]通過測定不同抗性的甜瓜，發現感病品種PPO酶的活性顯著高于抗性品種。

本研究是在前人研究BTH在誘導甜瓜產生蔓枯病抗性的基礎上，測定與抗病相關的氧化酶活性，明確BTH誘導甜瓜產生蔓枯病抗性與其抗氧化酶活性的關系，并試圖說明其誘導抗性產生的生理生化機制。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料：‘PI420145為抗蔓枯病甜瓜自交系，由美國康乃爾大學Molly John教授提供；‘伊麗莎白為感蔓枯病甜瓜品種，由新疆農業科學院哈密瓜研究中心提供。抗病和感病材料均經過本課題組多代自交。

供試菌種：蔓枯病菌為本實驗室分離純化并保存的A型菌株，菌株的分生孢子在僅含磷酸二氫銨的馬鈴薯平板培養基上，經7 d暗培養和4 d間歇紫外燈（12 h紫外燈/12 h黑暗）處理的光照條件下產生[24]。

供試試劑：BTH由日本株式會社生產，其他試劑均為國內分析級試劑。

1.2 方法

選取大小一致的甜瓜種子，溫湯浸種，種植在裝有蛭石、珍珠巖為3 ∶ 1 基質的營養缽中，苗期，每隔1 d澆 1/2-Hoagland營養液，土壤持水量保持在75%。

1.3 試驗處理

參照代春燕等[25]試驗處理方法并稍作修改。在甜瓜5葉1心期，對第3葉噴施含有50 mg·L-1 的BTH溶液，以噴施不含BTH的溶劑為對照，7 d后，進行蔓枯病菌接種，蔓枯病孢子懸浮液的接種濃度為1×105個·mL-1，并覆膜在相對濕度為92%～95% 的條件下保濕，然后在處理后第1、2、4、7、9、11、13天，每個處理分別取第3和5葉作為樣品，液氮保存，每重復5株，相同樣品混合組成混樣池，3次生物學重復。

1.4 生理指標測定

參照Mu[n][～]oz-Mu[n][～]oz 等[26]測定POD的方法，并稍作修改。酶液提取：稱取2 g樣品液氮研磨成粉末，加入6 mL 50 mmol·L-1預冷的磷酸緩沖液（pH 7.8）在4 ℃ 條件下，提取20 min，轉入離心管中在4 ℃、12 000 × g下離心20 min，上清夜即為酶粗提液。反應混合液的配制：取50 mL PBS（pH6.0，0.2 mol·L-1）緩沖液于燒杯中，加入28 μL愈創木酚（2-甲氧基酚）于磁力攪拌器上加熱攪拌，直至溶解愈創木酚溶解，待溶液冷卻后加入19 μL 30% 的H2O2，混勻后保存于冰箱中備用。參照孔祥生和易現峰[27]測定PPO的方法。

2 結果與分析

2.1 BTH和蔓枯病接種對甜瓜葉片POD酶活性的影響

從表1可以看出，經BTH處理后，‘伊麗莎白和‘PI420145第3葉POD酶活性逐漸升高，處理4 d后，分別為相應對照的1.43和1.26倍；經蔓枯病病原菌接種處理后，‘伊麗莎白和‘PI420145第3葉POD酶活性同樣呈上升趨勢，處理7 d后，分別為相應接種第1天的1.49和1.83倍；經BTH+蔓枯病病原菌接種處理后，‘伊麗莎白第3葉POD酶活性的變化趨勢與接種蔓枯病病原菌處理的變化趨勢相同，處理7 d后，活性為BTH+接種蔓枯病病原菌處理1 d后的2.41倍，為接種蔓枯病病原菌接種7 d后的1.67倍，‘PI420145第3葉POD酶活性呈現先升高，處理第5天達到峰值，約為相應病原菌接種處理的2.62倍，而后下降。

經BTH處理后，‘伊麗莎白第5葉POD酶活性略有下降，而后逐漸升高，處理4 d后，為對照的1.29倍，‘PI420145第5葉POD酶活性的變化趨勢和BTH處理第3葉的變化趨勢相同，處理4 d后，為對照的1.34倍；，經蔓枯病病原菌接種處理后和BTH+蔓枯病病原菌接種時，‘伊麗莎白和‘PI420145第5葉POD酶活性的變化趨勢和相應處理第3葉的酶活性變化趨勢相同。

所有處理中，‘PI420145第3和5葉的POD酶活性均高于相應處理的‘伊麗莎白的。

2.2 BTH和蔓枯病接種對甜瓜葉片PPO酶活性的影響

從表2可以看出，經BTH處理后，‘伊麗莎白和‘PI420145第3葉PPO酶活性略有升高；經蔓枯病病原菌接種處理后，‘伊麗莎白第3葉PPO酶活性先下降，而后上升趨勢，處理7 d后，約為病原菌接種處理第1天的1.81倍，‘PI420145第3葉PPO酶活性逐漸升高，處理7 d后，約為病原菌接種處理第1天的1.57倍；經BTH+蔓枯病病原菌接種處理后，‘伊麗莎白第3葉PPO酶活性的變化趨勢與接種蔓枯病病原菌處理的變化趨勢相同，處理7 d后，約為BTH+接種蔓枯病病原菌處理1 d后的1.26倍，為接種蔓枯病病原菌接種7 d后的1.42倍。經BTH+蔓枯病病原菌接種處理后，‘PI420145第3葉PPO酶活性大體呈上升趨勢，處理后7 d，約為BTH+蔓枯病病原菌接種處理第1 d的2.5倍，約為相應病原菌接種處理的1.83倍。

經BTH處理后，‘伊麗莎白和‘PI420145第5葉的PPO酶活性均逐漸升高，處理4 d后，分別約為相應對照的1.35和1.63倍；經蔓枯病病原菌接種處理后和BTH+蔓枯病病原菌接種時，‘伊麗莎白和‘PI420145第5葉PPO酶活性變化趨勢均為先升高，處理后5 d達到峰值，而后出現不同程度的下降。

在所有的處理中，‘PI420145第3和第5葉的PPO酶活性均高于相應處理‘伊麗莎白的。

3 討 論

前人研究表明，植物的抗病能力與抗病基因的有無、表達的快慢、表達的程度和表達產物的積累數量有密切的關系[28]。本研究發現，在BTH處理后抗病品系‘PI40145的POD和PPO酶活性顯著高于感病品種‘伊麗莎白，可能是由于抗病品系‘PI420145存在抗病基因或是其抗病基因的表達速度快或表達量多于感病品種‘伊麗莎白。

本研究證明BTH處理以后，‘PI40145和‘伊麗莎白葉片的POD和PPO酶活性顯著高于相應對照，與BTH處理橡膠樹觀察到的結果類似[21]，由此推測 POD和PPO酶在BTH處理提高甜瓜對蔓枯病抗性的過程中起到關鍵性的作用。

植物系統獲得性抗性能通過SA的積累途徑，使植物對真菌病害產生抗性[17]，BTH與SA的作用效果類似[8-9]，并且其保護作用能夠傳到整個植物體[29]，因此，這也可能是BTH處理甜瓜品種第3葉后，第5葉的POD和PPO酶活性也得到提高的原因。

4 結 論

BTH通過增加POD和PPO酶活性使甜瓜獲得對蔓枯病的抗性。BTH處理能夠誘導植物未處理部分產生抗性，表明其能夠為整個植株提供抗病性。試驗中還發現，‘PI420145和‘伊麗莎白的POD和PPO酶活性變化，在BTH和蔓枯病接種處理中有些不同，抗病品系‘PI420145的酶活性提高程度要高于感病品種‘伊麗莎白的。

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