外源激素對黃瓜抗病特性的影響

馮宗琪，劉福軍，秦艷艷，王瑞剛

（1.內蒙古農業大學生命科學學院，內蒙古呼和浩特010018；2.內蒙古赤峰市松山區安慶溝林場，內蒙古赤峰024000）

0 引言

作為新型植物激素，外源水楊酸（SA）可誘導植物產生對真菌、細菌和病毒的抗性，同時，SA也能誘導植物產生對重金屬、臭氧、紫外輻射、低溫、熱激、水分虧缺和鹽害等非生物脅迫的抗（耐）性［1］。這說明SA在誘導植物交叉保護反應中具有重要作用。脫落酸（ABA）是一種重要的植物激素，在植物抗脅迫過程中起著重要的作用。已有的研究表明：ABA是植物交叉適應過程的關鍵性脅迫信號分子［2］。茉莉酸（JA）是一種植物生長調節物質，它影響植物的生長和發育，還能夠啟動植物抗病防御基因的表達，調控植物的一系列防御反應。而JA與ABA在功能上存在共同之處，且已有證據表明JA參與了誘導植物抗病性增強［3－6］。本文比較研究了SA、ABA和JA對黃瓜苗抗病性的作用，探討了SA、ABA和JA在參與植物抗生物和非生物脅迫中的作用及其在植物誘導植物抗病性增強中的關系，為植物抗生物和非生物脅迫機理研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 植物材料培養

黃瓜（Cucum is sativus L.）品種為對炭疽病敏感的‘津雜2號’和對白粉病敏感的‘長春密刺’。種子在55℃溫水中浸泡30 m in，清水沖洗3次，于28℃光照培養箱中催芽1 d后，播于培養缽中，營養土中有機肥和壤土的體積比為1∶3，高溫滅菌后，自然條件下栽培管理。

1.2 病原菌培養

炭疽病原菌接種于PDA培養基上，至菌絲體生長旺盛，轉至豆角培養基上25℃暗培養，約1周后即可產生棕紅色的孢子。白粉菌活體培養。

1.3 外源處理試驗

‘長春密刺’三葉一心幼苗，子葉和第一葉已感染白粉病，有小塊病斑，傍晚葉面分別噴施0.05 mmol／L SA、JA和ABA，每隔1 d噴1次，共處理5次。每處理5株，每株處理3片葉片，對照組噴清水。自然條件下栽培管理。處理后10 d，統計每株病斑數目，病斑直徑。

‘津雜2號’五葉一心幼苗，傍晚葉面分別噴施0.05 mmol／L SA、JA和ABA，每隔1 d噴1次，共處理5次后葉面噴施105炭疽菌孢子懸浮液，保濕24 h。每處理5株，對照組噴清水。自然條件下栽培管理。處理后10 d，統計每株病斑數目、病斑直徑，每株處理3片葉片。

1.4 室內抑菌試驗

在炭疽菌培養基上添加上述濃度試劑，每處理3次重復。培養基18 m L／皿。試劑過濾滅菌加入，2 m L／皿過濾滅菌液。培養基凝固后接種直徑4 mm的炭疽菌絲圓片（帶培養基），25℃暗培養。待對照菌落直徑達3.0～3.5 cm時，測量所有處理和對照的菌落直徑。

2 結果與分析

2.1 SA、ABA和JA控制白粉病的擴展

表1 外源SA、ABA和JA增強黃瓜葉片的抗白粉病特性

表1為外源SA、ABA和JA增強黃瓜葉片的抗白粉病特性，由表1可見：黃瓜幼苗分別經0.05 mmol／L SA、ABA和JA處理后，植株的病斑數目和病斑直徑均較對照減少，其中，病斑數目依次降低了26.3%、42.5%和44.7%，病斑直徑分別降低了31.4%、37.1%和48.6%。表明0.05 mmol／L外源SA、ABA和JA可以控制‘長春密刺’黃瓜白粉病的擴展。

2.2 SA、ABA和JA對減輕炭疽病發病率的影響

表2 外源SA、ABA和JA增強黃瓜葉片的抗炭疽病特性

表2為外源SA、ABA和JA增強黃瓜葉片的抗炭疽病特性。0.05 mmol／L SA、ABA和JA分別處理后，‘津雜2號’接種炭疽菌后發病時間延遲至4～5 d，而對照在3 d即開始出現病斑。接種10 d后，3種處理的病斑數目和病斑直徑都比對照減少，其中，病斑數目依次降低了36.2%、 44.7%和22.7%，病斑直徑分別降低了25.6%、48.7%和30.8%（見表2），即外源SA、ABA和JA處理可以減輕敏感品種‘津雜2號’黃瓜炭疽病的發生，但不能完全抑制其發病。

2.3 SA、ABA和JA的室內抑菌試驗結果

表3為SA、ABA和MeJA對炭疽病菌生長的影響，從表3可見：10－4mol／L SA、ABA和JA加入培養基，接種炭疽菌后25℃培養12 h，處理組菌落直徑為3.4 cm左右，對照組為3.5 cm左右，說明外源SA、ABA和JA本身對病原菌生長無明顯影響?？梢?.05 mmol／L SA、ABA和JA增強黃瓜對炭疽病的抗性并非由于其本身直接的抑菌作用，而是誘導了黃瓜自身的抗性增強。

表3 SA、ABA和Me JA對炭疽病菌生長的影響

3 討論

前人的大量研究表明：外源SA可使多種雙子葉植物和部分單子葉植物對細菌、真菌和病毒等病原物的抗性增強，并誘導PR基因表達［7］。例如，煙草和擬南芥經SA處理誘導表達的PR基因與TMV誘導的完全相同［8］。病原菌的侵染還可以誘發植物蛋白酶抑制劑（PIⅠ和Ⅱ）和植物營養貯藏蛋白（VSP）基因的表達和誘導植物抗毒素的合成，而外源JA或MeJA也有同樣的效果；苯丙氨酸解氨酶（PAL）是SA和其他一些酚類化合物合成的關鍵酶，外源JA也能夠促進大豆植株或懸浮培養細胞中PAL的合成及活性提高；并且，病原物誘導的植物防衛素和thionins基因也可以被外源茉莉酸類誘導表達［3］。如病原菌侵染能誘導大麥thionins的合成，從而對細菌和真菌產生毒害作用［4］。擬南芥遭到壞死型病原菌侵染或外施茉莉酸后，誘導植物防衛素基因PDF1.2和thionins基因Thi2.1在侵染點附近和整個植株中表達，而外施SA卻不能誘導上述基因表達［5－6］。上述事實說明JA參與了誘導植物抗病性增強。

有關ABA與植物抗病性的研究報道較少。早期的研究表明：ABA明顯減輕TMV引起的煙草和番茄的花葉癥狀［9］，受TMV侵染的煙草內源ABA濃度升高［10］，含Tm-1抗TMV基因的番茄品種內源ABA含量高于敏感品種［4］；外源ABA增強敏感型菜豆（Phaseolus vulgaris）下胚軸對菜豆炭疽病菌（Colletotrichum lindemuthianum）的抗性，而ABA的生物合成抑制劑fluridone則導致抗性品種變得敏感，發病嚴重。ABA本身在處理濃度下對病原物生長無直接抑制作用［6］。進一步研究發現：ABA處理后的植物體內病程相關蛋白和植物抗毒素含量大大提高，并且苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酸-4-羥化酶（CA4H）、4-香豆酸CoA連接酶（4CL）和查爾酮合成酶（CSH）大量表達；并且ABA所誘導的基因（如：ABA17、ABA18等）產物與病程相關蛋白高度相似［11］。然而，對大豆與大豆疫霉（Phytophthora megasperma f.sp.Glycinea）互作的研究卻發現侵染后ABA含量迅速下降［11］；外源ABA處理馬鈴薯塊莖切片抑制了其對真菌致病疫霉（Phytophthora infestans）和黃瓜黑心病（Cladosporium cucumerinum）的抗性和類萜植物抗毒素的積累［12］。這說明ABA對增強敏感品種的抗病性是有效的。

本文利用黃瓜苗得到的上述結果表明：外源SA、ABA和JA處理黃瓜后，分別不同程度地減輕了白粉病和炭疽病的發生。體外抑菌試驗表明：試驗所用濃度的上述激素對病原物無直接抑制作用，這說明上述激素處理后增強了黃瓜自身的抵抗能力。文獻［13］發現：葉面噴施100 mg／L SA＋10 mg／L ABA能顯著增強豌豆（cv.VL Matar 1）對晚疫病菌Alternaria alternata.的抗性，表明SA與JA［14－15］和乙烯［16］以外的其他激素之間也可能存在某些協同或頡頏作用。有關ABA和JA與植物抗病性的關系以及SA和ABA或其他激素復配對植物抗病性的影響有待深入研究。

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