葡萄霜霉病抗性與葉片生理生化指標的關系

劉會寧　姚曉雯

摘要：以維多利亞、矢富羅莎、研選5號、早紫、鳳凰51號、9307等6個歐亞種葡萄為試驗材料，通過田間霜霉病調查，結合實驗室測定健康葉片和感病葉片中的葉綠素含量、脯氨酸（Pro）含量、過氧化物酶（POD）活性、多酚氧化酶（PPO）活性，探討各指標與葡萄抗霜霉病的關系。結果表明，研選5號、鳳凰51號感染霜霉病范圍較其他4個品種窄；依據國際植物種質委員會的標準劃分抗病程度，供試品種（系）中除了9307、維多利亞為感病品種外，其他4個品種均為抗病品種；供試品種的健康葉片與感病葉片間除POD活性呈負相關外，其他指標間均呈正相關；健康葉片與感病葉片中葉綠素含量相關性達到極顯著，而Pro含量、POD活性、PPO活性間相關性不顯著；供試品種感病葉片中POD活性與病情指數呈正相關，其他指標均呈負相關。

關鍵詞：歐亞種葡萄；霜霉病；脯氨酸；葉綠素；多酚氧化酶；過氧化物酶

中圖分類號： S436.631.1文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）11-0180-03

收稿日期：2014-11-27

基金項目：湖北省教育廳重點科研基金（編號：D20081201）。

作者簡介：劉會寧（1965—），女，陜西楊凌人，碩士，教授，主要從事葡萄高效栽培及抗病性相關研究。E-mail：1020713085@qq.com。葡萄是一種栽培價值很高的果樹[1]，但生長過程中常遭受多種真菌病害危害[2]。葡萄霜霉病（Plasmopara viticola）是葡萄真菌病害中危害最廣的病害，該病起源于北美洲，在中國葡萄主要產區均有分布[3]。該病主要危害葡萄葉片，也能侵染新梢幼果等幼嫩組織，導致葡萄品質和產量下降。幾乎所有的歐亞種葡萄（Vitis vinifera）都感染霜霉病，目前該病主要采取化學防治，但其后果是葡萄種植成本增加、果實品質下降、危害人體健康及破壞生態平衡[4]。

國內外學者從多個方面對霜霉病的抗病機制進行了研究。在形態、組織結構方面，主要研究氣孔密度、葉片形狀、結構等與抗病性的關系[5-9]；在生化物質及生理指標方面，主要探討組織水、葉綠素、脯氨酸等各種物質含量及過氧化物酶、多酚氧化酶、過氧化氫酶等活性與植物抗病性的關系[10-19]。Marutyan等研究發現，對葡萄霜霉病有高度抗性的雜種，其多酚氧化酶活性增加，而感病品種的活性下降[12-13]。Rudyshin發現，在受侵染的局部地方過氧化物酶活性大大提高，并出現壞死斑，葉片感染部分愈小，過氧化酶活性愈低。感病品種受侵染時，真菌在整個葉片上繁衍，葉片各部分的過氧化物酶活性均比對照高[14]。史娟等研究表明，苯丙烷類代謝與植物抗病性有密切關系，不同抗性的葡萄品種感染霜霉病菌后，葉片中的苯丙氨酸解氨酶（PAL）、木質素含量有差異[15]。植物葉片和花莖中的葉綠體色素（葉綠素a和葉綠素b） 與霜霉病的抗性有關[16]。葉綠素含量與感病性呈極顯著正相關，即葉綠素含量愈低，品種感病性愈弱，即抗病性愈強[17]。Margaryan對葡萄品種的氮代謝進行了研究，發現所有感病植物的葉片總氮和蛋白氮含量下降，非蛋白氮含量上升16 %～28 %，但抗病品種中非蛋白氮含量普遍降低，而銨態氮含量提高[18]。Marutyan研究表明，感病雜種健康葉片谷氨酸和天門冬氨酸含量較高，感病后這些氨基酸含量下降，但抗病雜種感病后谷氨酸和天門冬氨酸含量卻上升[19]。本研究通過田間自然鑒定，結合生理生化指標測定，探討不同歐亞種葡萄對霜霉病的抗性與各指標的關系，旨在為葡萄抗病機理研究及抗病育種提供參考。

1材料與方法

1.1材料

以長江大學園藝園林學院實習基地塑料大棚中的研選5號、鳳凰51號、矢富羅莎、維多利亞、早紫、9307等6個歐亞種葡萄品種為材料，各品種植株均為5年生扦插苗，按1 m×2 m密度定植，單臂籬架、扇形整枝。試驗期間所有品種采取同一方法管理。

1.2方法

采取田間自然鑒定和實驗室測定相結合的方法進行。實驗室測定時選植株主梢中部葉片為材料，且感病葉選取能代表各品種感病程度的葉片。

1.2.1田間自然鑒定隨機選取非邊緣位置且長勢大致相同的植株，單株小區，每個處理3次重復。對每個供試植株選同一方位、生長基本一致的主梢上所有葉片進行調查，使調查總葉片數不少于200片。記錄總葉片數和感病葉片數，用透明方格紙法確定發病葉片的嚴重度，根據表1的分級標準記錄葉片分級狀況。

1.2.2實驗室指標測定植物組織中脯氨酸（Pro）和葉綠素含量的測定參照文獻[20]的方法進行，過氧化物酶活性及多酚氧化酶活性的測定參照文獻[21]的方法進行。

2結果與分析

2.1供試品種對霜霉病的抗性差異

從表3可見，供試品種（系）葉片霜霉病發病率為2048%～58.39%，平均為38.12%；病情指數為8.98～2754，平均為19.23。對供試品種霜霉病的發病率及病情指數進行方差分析，結果表明，從發病率來看，供試品種中的研選5號、鳳凰51號與早紫、失富羅莎間差異不顯著，與維多利亞差異顯著，與9307差異極顯著；從病情指數來看，按國際種質委員會的5級標準可將供試品種分為2類，9307、維多利亞為感病品種，其余4個品種均為抗病品種。

表3供試品種霜霉病抗性比較

品種發病率

（%）病情指數抗病程度研選5號20.48 bB8.98cA抗病鳳凰51號23.65 bB10.33bcA抗病早紫 32.84 abAB19.13abcA抗病矢富羅莎 42.33 abAB22.89abcA抗病維多利亞51.01 aAB26.50abA感病930758.39 aA27.54aA感病注：在方差分析前已對病情指數進行反正弦轉換；同列數據后不同大寫字母、小寫字母分別表示在0.01、0.05水平上差異顯著。

2.2供試品種健康葉片與感病葉片相關指標的比較

由表4可見，供試品種健康葉片中脯氨酸含量為0.005 2% ～0.014 4%，葉綠素含量為1.601 0～2053 3 mg/g，多酚氧化酶活性為0.566 9～1.169 1 U/（min·g），過氧化物酶活性為0.279 0～2.335 0 U/（min·g）。感病葉片中脯氨酸含量為0007 7%～0.016 1%，葉綠素含量為1.116 0～ 1373 0 mg/g，多酚氧化酶活性為0.679 2～1170 9 U/（min·g），過氧化物酶活性為0.289 0～1.034 7 U/（min·g）。健康葉片與感病葉片中各指標對應的相關系數分別為脯氨酸含量為0.653 9，葉綠素含量為0.830 8 （極顯著相關），多酚氧化酶活性為0.697 9，過氧化物酶活性為-0.145 8。

對各相關系數進行t測驗，結果表明供試品種（系）健康葉片與感病葉片中的葉綠素含量相關性達到極顯著水平；而脯氨酸含量、多酚氧化酶活性、過氧化物酶活性間的相關性則不顯著。說明葉片感病后上述指標均有變化，其中葉綠素含量下降，即隨著葉片的感病程度加深，其葉綠素含量降低；各品種間過氧化物酶活性、多酚氧化酶活性和脯氨酸含量變化趨勢不同。

2.3供試品種病情指數與感病葉片中相關指標的關系

為探明葡萄感病后是否因相關指標變化而使各品種表現出不同程度的抗病性，本研究就供試品種病情指數與感病葉片中相關指標進行了相關分析。各供試品種病情指數與脯氨酸含量、葉綠素含量、多酚氧化酶活性、過氧化物酶活性的相關系數分別為-0.404 0、-0.413 7、-0.222 1、0.413 5。對其進行t測驗，均未達到顯著水平。供試品種感病葉片中除過氧化物酶活性與病情指數呈正相關外，其他均呈負相關。

3結論與討論

本研究表明，供試歐亞種葡萄對霜霉病的抗性與脯氨酸含量、葉綠素含量、多酚氧化酶活性、過氧化物酶活性均無顯著相關。供試品種感染霜霉病葉片與健康葉片中各指標含量均有一定相關性，其中葉綠素含量間相關性達極顯著水平。供試品種（系）感病葉片中的過氧化物酶活性與病情指數呈正相關，即隨著葉片感病程度加深，過氧化物酶活性升高，這與Rudyshin[14]和于鳳鳴[22]的研究結果一致。感病葉片病情指數與其脯氨酸含量、葉綠素含量和多酚氧化酶活性均呈負相關，即多酚氧化酶活性越高，植株越不易感病，抗病性愈強，這與Marutyan[12]和Sriniasam等[13]在對葡萄霜霉病高度抗性的雜種上的研究結果一致。葉綠素含量與抗病性呈正相關，而賀普超等研究發現，葉綠素含量與感病性呈極顯著正相關[17]，即葉綠素含量愈低的品種感病性愈弱、抗病性愈強的結果矛盾，這方面還有待進一步研究。另外，本研究表明脯氨酸含量與抗病性呈直線負相關，這與陳捷的研究結果[23]一致。

霜霉病抗性機理涉及因素很多，本研究僅從脯氨酸含量、葉綠素含量、多酚氧化酶活性、過氧化物酶活性等4個指標與葡萄對霜霉病的抗性關系進行了探討，其他方面還有待進一步研究。

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