青枯菌感染對不同烤煙品種抗氧化效應的影響

余定天 李文卿 黃小君 王玉霞 柯玉琴

摘 要 試驗以烤煙中抗青枯病品種K326、感病品種CB-1號和高感品種紅花大金元（以下簡稱紅大）為材料，通過田間栽培接種青枯菌，并檢測感染后烤煙葉片抗氧化酶系統若干生理指標的變化，結果表明：感染青枯菌后，中抗品種K326葉片膜透性、丙二醛（MDA）以及過氧化氫（H2O2）含量變化不顯著，而感病品種CB-1號及高感品種紅大則極顯著增加，紅大品種增加幅度大于CB-1號品種；K326品種感染青枯菌后，過氧化氫酶（CAT）活性顯著的增強，超氧物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）活性沒有明顯變化；相比之下，CB-1號及紅大品種的CAT活性顯著下降，SOD和POD活性顯著增加，紅大變幅大于CB-1號。試驗結果闡明了不同烤煙品種對青枯菌生理反應不同，這些指標可以作為烤煙抗青枯病品種選育的理論依據。

關鍵詞 烤煙品種；青枯菌感染；抗氧化效應

中圖分類號：S572 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.18.102

煙草青枯病是一種典型維管束病害，煙草發病后很快枯萎，枯萎時葉片仍保持灰綠色[1]。由于青枯病難以防治，雖然輪作可起到一定防治作用，但受到耕地面積限制，因此培育和應用抗性品種是防治青枯病最有效的途徑[2]。已有文章報道[2，3]K326品種表現出較為抗病特征，CB-1號品種表現出感病，而紅大表現出高感病特征。雖然對于煙草抗病、感病品種體內的酶活性變化的研究已有一些報道[4，5]，但對于抗氧化酶活性與煙草品種抗性關系仍沒較系統的報道，本試驗通過對3個烤煙品種接種青枯菌后抗氧化酶系統指標的檢測，比較不同抗性品種之間的生理差異，為烤煙品種青枯病抗性鑒定提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試品種

選擇具有代表性的3個不同基因型烤煙品種：對青枯病中抗品種K326、感病品種CB-1號、高感品種紅花大金元。3個品種均來源于福建省煙草專賣局煙草農業科學研究所。

1.2 供試菌株

取病組織用稀釋分離法在TZC平板上劃線，挑取致病性單菌落，移到PSA斜面上繁殖24 h，加無菌水懸浮，在無菌條件下置于裝有肉汁胨液的三角瓶中振蕩培養48 h后，配成常用濃度為108 cfu/L的懸浮液，備用 。

1.3 田間栽培接菌處理

煙苗于7片葉齡移栽大田，培養期間按正常肥水管理，待煙株旺長初期采用切根灌菌接種法，每株煙株灌菌30 mL，同時另設切根灌水30 mL作為對照，接菌感染2周后測定各品種各處理功能葉片的光合速率及相關參數，并取葉片分析以下各項生理生化指標。

1.4 生理指標測定方法

細胞膜透性測定采用電導率儀法，參照鄒琦方法[6]，用細胞膜相對透性%、傷害率%來表示對質膜的傷害程度；MDA含量測定采用硫代巴比妥酸比色法，參照林植芳等方法[7]；SOD活性測定參照朱廣廉方法[8]。以抑制NBT光化還原的50%為一個SOD活性單位；POD活性測定參照李合生[9]和華東師范大學生物系植物生理教研組[10]的方法并略有改進。以每分鐘每毫克蛋白OD值變化0.01為一個酶活性單位；CAT活性測定參照章駿德等方法[11]略加修改，以每分鐘每毫克蛋白分解H2O2 毫克數表示酶活性；H2O2含量測定采用林植芳等方法[7]。

1.5 數據分析

試驗數據使用Microsoft Excel軟件和DPS v7.05統計分析軟件進行統計分析，以上生理指標均重復測3次。

2 結果與分析

2.1 青枯菌感染對不同烤煙品種葉片細胞膜透性的影響

細胞膜是活細胞與環境之間的界面和屏障，在受到病菌侵染脅迫下，膜的功能受損或結構破壞，使其透性增加，細胞膜透性大小能夠反映出細胞質膜受害的程度。從表1可以看出，中抗品種K326煙株接菌后膜相對透性幾乎沒變化，沒受到傷害；而感病品種CB-1號及高感病品種紅大煙株接菌處理后膜的相對透性極顯著高于對照（P<0.01），且高感病品種紅大煙株接菌處理對膜的傷害率高于CB-1號。

2.2 青枯菌感染對不同烤煙品種葉片MDA含量的影響

MDA是膜脂過氧化產物，MDA含量與細胞膜相對電導度成正相關關系，其含量可以反映植物在脅迫下受害程度。從圖1可以看出，接種青枯菌后對中抗品種K326烤煙葉片的MDA含量影響不大，接菌煙葉中MDA含量相對于對照沒有增加反而略有下降，相比之下，感病品種CB-1號和高感病品種紅大接菌后煙葉的MDA含量均顯著（P<0.05）、極顯著（P<0.01）高于對照。這說明，3種不同基因型烤煙在青枯菌感染后引起膜脂氧化的程度不相同。

2.3 青枯菌感染對不同烤煙品種葉片H2O2含量的影響

H2O2是活性氧重要代表之一，激素等信號以及生物、非生物脅迫刺激均可誘導植物細胞內H2O2的產生和積累[12]。從圖2可以看出，3種不同基因型烤煙接種青枯菌后，中抗品種K326的H2O2的含量比對照略有下降，但不顯著；而感病品種CB-1號和高感病品種紅大接菌后H2O2的含量都比對照顯著增加，紅大增加的幅度比CB-1高，并且達到極顯著水平（P<0.01）。這說明，煙株感染青枯病后，K326品種具有較好清除植物體內H2O2能力，而紅大清除植物體內H2O2能力最弱，CB-1居中。

2.4 青枯菌感染對不同烤煙葉片抗氧化酶活性的影響

SOD是植物機體超氧陰離子自由基（O2-·）的清除劑，催化O2-·生成H2O2和O2，而H2O2在POD、CAT和谷胱甘肽過氧化物酶催化下轉化成水。因此，SOD活性與植物體抗氧化脅迫能力密切相關。從圖3可以看出，接種青枯菌對K326品種葉片的SOD活性影響不大，接菌后葉中SOD活性與對照基本相同，相比之下，CB-1號和紅大品種接菌后SOD活性顯著增加，增幅分別為10.58%和11.88%，差異均達極顯著水平（P<0.01）。這說明，接菌后K326烤煙葉片產生的O2-·含量比較少，SOD表現不活躍，而CB-1號和紅大品種接菌后由于受到脅迫，產生較多的O2-·刺激SOD活性，使SOD提高，其中紅大烤煙葉片SOD活性比CB-1號高。

POD是植物體內重要保護酶之一，它一方面能夠催化植物體內H2O2分解，消除植物的O2-·含量，另一方面能將植物體內的酚氧化成醌用來抑制病菌的活性，因此POD活性對植物抗病性起著重要的作用。從圖3看出，3個不同烤煙接種青枯菌后，K326品種煙葉中POD活性與對照相比略有下降，而CB-1號和紅大品種煙葉中POD活性都比對照增加，增幅分別為17.02%和36.63%，差異達顯著（P<0.05）和極顯著（P<0.01）水平。

CAT也是植物體內重要的保護酶，其生理作用是將H2O2還原為H2O和O2 。CAT活性升高或H2O2含量降低意味著活性氧對植物細胞傷害程度的降低。從圖3也可以看出，當3種不同烤煙品種感染青枯菌后，K326品種煙葉中CAT活性比對照表現出上升趨勢，但變化不顯著；而其他2個品種煙葉中CAT活性反而低于對照，其降幅分別達顯著（P<0.05）和極顯著（P<0.01）水平。

3 討論

植物細胞的質膜是植物細胞與外界環境進行物質代謝的屏障，當烤煙植株受到青枯病的脅迫時，細胞內就產生過量的超氧陰離子自由基而引發或加劇膜脂過氧化作用，膜的透性就會加劇，膜脂氧化產物MDA和H2O2含量相應的增加，繼而引發抗氧化酶SOD、POD、CAT活性加強。實驗中，接種青枯病菌后K326表現出比對照低的膜透性和MDA含量，以及較高活性CAT，說明中抗青枯病的品種K326具有較好抑制膜脂氧化作用的保護系統；相比之下，感病品種CB-1號以及高感病品種紅大接菌后膜透性和MDA的含量顯著的增加，CAT活性顯著降低，且紅大品種表現出比CB-1號品種更加敏感。但在SOD和POD活性上，紅大和CB-1號表現出比K326高，這可能由于自由基產生刺激SOD和POD，使植物機體內免受自由基的毒害，這與宋瑞芳[13]關于煙草抗病性與酶的活性變化研究結果是相符合。

參考文獻

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（責任編輯：劉昀）