干旱脅迫對不同水稻品種抗逆性和抗瘟性相關酶的影響

王丹+張亞玲+徐春瑩++于連鵬+劉殿宇+靳學慧

摘要：采用聚乙二醇6000模擬干旱脅迫的方法，對水稻品種空育131和龍粳31幼苗進行不同程度的水分脅迫處理，接種稻瘟病菌后，通過分析比較葉片中超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、多酚氧化酶（PPO）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性變化，探討干旱脅迫對不同水稻品種抗逆和抗瘟能力的影響。結果表明，低強度干旱脅迫可增強水稻抗稻瘟病能力，而高強度干旱會降低其抗病能力；空育131抗旱能力較強，但抗病能力較弱，而龍粳31則相反；在干旱脅迫條件下，PPO和PAL在抗病上發揮作用更明顯，而SOD和CAT則在抗旱上發揮作用更明顯。

關鍵詞：水稻；稻瘟病；干旱脅迫；抗病能力；抗逆

中圖分類號： S435.111.4+1文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）04-0049-03

水稻是我國主要的糧食作物之一。在北方，水稻種植往往同時面臨低溫、干旱以及病害等多重危害[1]。稻瘟病是一種危害極嚴重的病害[2]，該病害的發病嚴重程度除與其生理小種致病力和水稻品種抗病力有關外，還與環境因素密切相關。前人的研究顯示，低溫能導致水稻抗稻瘟病能力顯著下降[3]，而氮肥的過多施加也會導致其發病更嚴重[4]。

在中國北方，干旱已是一個很嚴重的問題[5-6]，前人的研究顯示，干旱會導致某些植物抗病能力增強。但目前尚未見干旱對水稻抗瘟性影響方面的相關報道。因此，本試驗對2個水稻品種在模擬干旱條件下進行接種稻瘟病菌的處理，比較葉片發病情況及在感病期間抗逆酶[超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）]及抗病酶[苯丙氨酸解氨酶（PAL）、多酚氧化酶（PPO）]的活性。此試驗結果為干旱條件下種植水稻的抗病性研究及防控提供了理論指導。

1材料與方法

1.1試驗時間、地點

試驗于2015年在黑龍江八一農墾大學農學院水培實驗室進行。

1.2試驗材料

1.2.1供試水稻品種

空育131（感病品種）和龍粳31（抗病品種），均由黑龍江八一農墾大學水稻中心提供。

1.2.2供試菌株

稻瘟病菌種是從黑龍江省大慶市周邊地區采集的穗頸瘟標樣中分離、純化得到。

1.2.3水培用品水培盆的外尺寸為245 mm×175 mm×60 mm，內尺寸為225 mm×155 mm×55 mm；定植籃的內徑為 34 mm（上）、28 mm（下），外徑為50 mm、高 45 mm。

1.3試驗設計

水稻幼苗培養采用實驗室水培方法，培養液采用經典的霍格蘭（Hoagland）配方[7]。利用試劑聚乙二醇6000（PEG6000）模擬水分脅迫。試驗設計分為2組：第1組為干旱脅迫組，將2個品種的水稻幼苗置于含有PEG6000（0、5%、12.5%）的Hoagland營養液中培養，檢測脅迫后幼苗植株中CAT、SOD活性以及葉綠素含量隨時間的延長而變化。其中0為對照組，采用正常水培條件。第2組為病害對照組，將幼苗進行不同程度的干旱脅迫（0、5%、12.5% PEG6000）處理 3 d 后，對其進行噴霧接種稻瘟病菌，并每隔24 h取樣保存，用于后續指標測定，7～10 d后調查發病情況。以上每組每個處理設計5次重復。

1.4檢測項目及方法

SOD活性的測定采用氮藍四唑光化還原法[8]；CAT活性的測定直接采用紫外吸收法[9]；PPO活性的測定參照趙會杰的方法[10]；PAL活性按照歐陽光查的方法[11]測定；葉綠素含量的測定參照張其德的方法[12]。試驗數據用Excel 2003處理并繪圖。

2結果與分析

2.1干旱脅迫對水稻幼苗葉片中葉綠素含量及抗氧化酶活性的影響[HT]

2.1.1葉綠素含量的變化

由圖1可以看出，在干旱脅迫條件下，空育131和龍粳31葉綠素含量均隨脅迫時間的延長而下降，尤其龍粳31下降明顯，且PEG6000濃度越高，葉綠素含量下降幅度越大。

2.1.2SOD活性的變化

在不同干旱強度梯度下，2個水稻品種的SOD活性都受到不同程度的影響（圖2）。在輕度干旱脅迫（5% PEG6000）條件下，脅迫處理后3 d內，2個品種的酶活力均高于對照，且變化趨勢相似。在較嚴重的干旱脅迫（12.5% PEG6000）條件下，龍粳31的酶活力下降明顯，在第4 d時低于對照40%；而空育131的SOD活性變化不大，且高于龍粳31。

2.1.3CAT活性的變化

由圖3可以看出，在輕度干旱脅迫后，2個品種CAT活性均被誘導上升，隨著脅迫時間延長，CAT活性呈現先升后降的趨勢，且脅迫后5 d，空育131的CAT活性高于龍粳31。而在高強度干旱脅迫下，2個品種的CAT活性相對于低強度干旱脅迫均有所下降，且龍粳31的CAT活性低于對照。

2.2干旱條件下接種稻瘟病菌對水稻幼苗葉片發病情況及抗氧化酶活性的影響[HT]

2.2.12個水稻品種接種處理后的發病情況

由圖4可以看出，接種稻瘟病菌后，輕度干旱脅迫（5% PEG6000）時，2個水稻品種的病情指數低于對照；而較嚴重的干旱脅迫（12.5% PEG6000）時，2個水稻品種的病情指數高于對照，且龍粳31比空育131明顯。

2.2.2接種后SOD活性的變化

5% PEG6000模擬干旱脅迫條件下，接種后前4 d，2個品種的SOD活性均高于對照，且空育131的SOD活性高于龍粳31，但在12.5% PEG6000條件下，2個品種SOD活性波動不大，且活性低于對照（圖5）。

2.2.3接種后CAT活性的變化

可以看出，接種后 7 d 內，低強度干旱脅迫組接種后龍粳31的CAT活性變化不大，空育131的CAT活性有所上升，且高于龍粳31。而高強度干旱脅迫組接種后2個品種的CAT活性均緩慢下降，且活性均略低于對照。

2.2.4[JP2]接種后PAL活性的變化

由圖7可以看出，低強度干旱脅迫時，2個品種的PAL活性在接種后1 d達到峰值，PAL活性變化趨勢與對照相同，均為先升后降趨勢，但高于對照；高強度干旱脅迫時，2個品種的PAL活性變化上下波動，但幅度不大，在接種后3 d內2個品種的PAL活性均低于對照。[JP]

2.2.5接種后PPO活性的變化

可以看出，接種后2個品種的PPO活性呈上升趨勢，低強度干旱脅迫時，2個品種PPO活性均高于對照，且龍粳31的PPO活性要高于空育131；而高強度干旱脅迫時，在接種后的前5 d，龍粳31的PPO活性低于對照，而空育131在接種后的前3 d低于對照。

3討論與結論

通過比較在模擬干旱脅迫條件下2個水稻品種的葉綠素含量及抗旱相關酶SOD和CAT的活力，發現空育131的抗旱

能力強于龍粳31。調查干旱脅迫條件下2個水稻品種的發病情況，發現干旱脅迫對這2個水稻品種的抗病能力影響較大，低強度干旱脅迫下增強抗病能力，高強度干旱脅迫下降低抗病能力，龍粳31的抗病能力比空育131強。檢測2個品種的抗性相關酶結果表明，抗病能力較強的龍粳31的PPO和PAL活性雖然較高，但SOD和CAT活性較低；而抗旱能力較強的空育131的PPO和PAL活性雖然較低，但SOD和CAT活性較高。雖然前人報道SOD和CAT在植物抗病上也發揮著一定作用[13]，但本試驗顯示在干旱脅迫條件下，SOD和CAT在抗旱上發揮的作用更明顯，而PPO和PAL在抗病上發揮的作用更明顯。

參考文獻：

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[10]趙會杰. 多酚氧化酶活性的測定[M]//湯章城. 現代植物生理學實驗指南. 北京：科學出版社，1999：128.

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