菟絲特對日本菟絲子及其寄主黃素梅部分生理指標的影響

郭春暉　張啟堯　楊振德　馬躍峰　楊思霞

摘要：[目的]從生理學角度探討菟絲特對黃素梅上日本菟絲子的作用機理，為日本菟絲子的防除提供科學依據。[方法]用3種6%菟絲特As濃度（6、10和14 mg/L）對接種日本菟絲子的黃素梅進行噴灑處理，藥后7 d測定日本菟絲子及黃素梅幼苗的部分生理指標。[結果]經6、10和14 mg/L 6%菟絲特AS處理后日本菟絲子的超氧化物歧化酶（sOD）活性和可溶性蛋白含量均顯著下降（P<0.05，下同），分別是對照（清水）的28.34%、38.73%、58.68%和67.37%、39.62%、71.05%；可溶性糖含量、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性則顯著高于對照。經6%菟絲特As處理后黃素梅幼苗的葉綠素熒光參數、光合作用參數、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和保護酶（sOD、cAT和POD）活性均顯著高于對照；葉綠素a和葉綠素b含量在6 mg/L 6%菟絲子處理后顯著高于對照，是對照的1.35和1.53倍，其余濃度下無顯著差異（P>0.05）D[結論]6%菟絲特AS通過影響菟絲子體內蛋白質等生物大分子的代謝、破壞菟絲子體內保護酶系統的平衡對菟絲子發揮防治作用。寄主植物黃素梅則通過維持較強的光合作用和較高的可溶性蛋白水平及均衡的保護酶系統免遭菟絲特傷害。

關鍵詞：6%菟絲特As；日本菟絲子；黃素梅；生理指標

0引言

[研究意義]日本菟絲子（Cuscuta，apouica Choisy）是旋花科（Convolvulaceae）菟絲子屬（Cuscuta）的一種全寄生有害植物，在我國南北各地廣泛分布，其通過吸器著生于寄主上吸取養料，致使被害植株光照不足，枝葉不能舒展，生長衰弱，嚴重時枯死（曾國軍和曾慧銘，2014；楊思霞等，2015；白瑞霞等，2016）。日本菟絲子在廣西分布廣泛，對各種園林植物如桂花（Osmanthus sp.）、龍眼（Dimocarpus longan Lour）、榕樹（Ficus microcarpa linn.f）、黃金榕（F microcarpa cv.Golden leaves）、羊蹄甲（Bauhinia Linn.）、刺桐（Erythrina variegata Linn.）、黃素梅（Duranta repens cv Gold leaves）、花葉鵝掌柴（Schefflera odorata cv Variegata）、福建茶[Carmona microphylla（Lam.）Don.]和紅背桂（Excoecaria cochinchinensis Lour）等造成極大危害（許軍等，2010；杜曉莉等，2011；楊思霞等，2015）。黃素梅又叫黃葉假連翹，屬馬鞭草科（Verbenaceae）假連翹屬（Duranta）常綠灌木，在園林方面應用廣泛（陸仟等，2014）。黃素梅被日本菟絲子寄生后，葉片出現黃化、脫落等癥狀，生長衰弱，嚴重時枯死，園林景觀效果受到嚴重影響。目前，防除日本菟絲子的主要方法為人工拔除和噴灑除草劑（白瑞霞等，2016），但人工拔除費時費力，效率低，且效果差，容易復發，而除草劑的施用會對寄主植物造成不同程度的傷害。因此，研究菟絲子防除藥劑對菟絲子及其寄主植物生理的影響，對于早期篩選安全、有效的化學藥劑控制菟絲子蔓延為害，維護園林植物健康生長具有十分重要的意義。[前人研究進展]前人已對不同植物上的日本菟絲子進行了藥劑防除研究，并取得了一定效果。謝創平（1989）用6%草甘膦AS防治龍眼上的日本菟絲子，藥后60 d日本菟絲子的死亡率達100%。蒲立新等（2010）用10%草甘磷AS加0.3%-0.5%硫酸銨防除小葉榕上的日本菟絲子效果不佳。白瑞霞等（2016）研究表明，20%精喹禾靈EC和10.8%高效氟吡甲禾靈EC是防治園林樹木日本菟絲子的安全、有效藥劑。萬靜等（2012）測定3種植物提取物對菟絲子及寄主大豆生長發育和其保護酶活性的影響，發現這些提取物對菟絲子及其寄主大豆的保護酶產生了不同影響。楊思霞等（2015）研究表明，6%菟絲特AS對黃金榕上的日本菟絲子的防除效果較好，達90.55%，且對黃金榕新枝生長速率抑制率較小，僅為9.89%，是防除黃金榕上日本菟絲子一種安全、高效的理想藥劑。[本研究切入點]植物受不同藥劑處理后其生理指標會產生變化，但至今有關菟絲特對菟絲子及其不同寄主植物的生理生化反應鮮見報道。[擬解決的關鍵問題]通過對接種日本菟絲子的黃素梅進行噴灑6%菟絲特AS處理，研究菟絲特處理后日本菟絲子和寄主黃素梅生理指標的變化，從生理學角度探討菟絲特對黃素梅上日本菟絲子的作用機理，以期為日本菟絲子的防除提供科學依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試黃素梅幼苗：黃素梅扦插苗，苗高20 cm左右，生長均勻一致。育苗盆規格：盆口內沿直徑25 cm，高20 cm。

供試菟絲子：日本菟絲子，以人工中心株接種。日本菟絲子藤莖在黃素梅幼苗上覆蓋率達10%-20%時噴藥處理。

供試藥劑：6%菟絲特AS（廣西農業科學院植物保護研究所和南寧市綠化工程管理處聯合研制）。

1.2試驗方法

1.2.1試驗設計 試驗設6、10和14 mg/L 3個6%菟絲特AS濃度處理，以清水為對照（CK），每處理3次重復，每重復1盆。施藥期間天氣晴好，施藥后7 d內只對盆栽苗基部淋水，隨后常規管理。

1.2.2測定項目及方法 施藥7 d后測定菟絲子和寄主黃素梅幼苗的部分生理指標。采用Li-6400便攜式光合分析儀（美國Li-COR公司）測定光合作用參數，采用調制葉綠素熒光成像系統IMAGING-PAM（上海澤泉科技股份有限公司）測定葉綠素熒光參數；采用乙醇提取法測定葉綠素含量；采用葸酮一硫酸法測定可溶性糖含量；采用考馬斯亮藍法測定蛋白質含量。采用NBT光化還原法測定超氧化物歧化酶（SOD）活性；采用紫外吸收法測定過氧化氫酶（CAT）活性；采用愈創木酚比色法測定過氧化物酶（POD）活性（陳建勛和王曉峰，2006；鄭炳松，2006）。

1.3統計分析

運用SPSS 19.0對試驗數據進行方差分析，并比較試驗數據的差異顯著性。

2結果與分析

2.1黃素梅幼苗光合作用參數的變化

從表1可以看出，不同菟絲特濃度處理對黃素梅幼苗各光合特性參數均有明顯影響，其中，不同菟絲特濃度處理后黃素梅凈光合速率（P））顯著高于對照（P<0.05，下同）；不同菟絲特濃度處理后黃素梅氣孔導度（G）和蒸騰速率（T）差異顯著；6和10 mg/L菟絲特AS處理下黃素梅的氣孔導度、蒸騰速率和胞問C02濃度（Gi）均顯著高于對照，而14 mg/L菟絲特AS處理后黃素梅Gs、TG和G與對照差異不顯著（P>0.05，下同）。

2.2黃素梅幼苗葉綠素熒光參數的變化

由表2可以看出，不同菟絲特濃度處理后黃素梅葉片葉綠素熒光參數均受到不同程度的影響，其中，PSII實際光量子效率[y（II）]隨6%菟絲特AS處理濃度的增加呈遞增趨勢，光化學熒光淬滅系數（qP）、非光化學熒光淬滅系數（qN）和表觀電子傳遞速率（ETR）總體亦呈現相似的規律性；經6%菟絲特AS處理后黃素梅葉片葉綠素熒光參數均顯著高于對照。

2.3黃素梅幼苗葉綠素含量的變化

由圖1可以看出，不同6%菟絲特AS濃度處理后黃素梅葉片葉綠素a和葉綠素b的含量均隨著處理濃度的增加呈下降趨勢，其中，用6 mg/L 6%菟絲特AS處理的黃素梅葉片葉綠素a和葉綠素b含量均顯著高于對照，分別是對照的1.35和1.53倍，而10和14 mg/L6%菟絲特AS處理的葉綠素a和葉綠素b含量與對照無顯著差異。

2.4日本菟絲子和黃素梅幼苗可溶性糖含量的變化

如圖2所示，不同6%菟絲特AS濃度處理后的日本菟絲子和黃素梅幼苗可溶性糖含量均顯著高于對照，其中，均以14 mg/L 6%菟絲特AS處理的可溶性糖含量最高。

2.5日本菟絲子和黃素梅幼苗的可溶性蛋白含量變化

如圖3所示，不同6%菟絲特AS濃度處理后日本菟絲子的可溶性蛋白含量均顯著低于對照，分別是對照的67.37%、39.62%和71.05%，其中10 mg/L 6%菟絲特AS處理的菟絲子的可溶性蛋白含量最低，且顯著低于其他濃度處理；低濃度（6和10 mg/L）6%菟絲特AS處理后的黃素梅幼苗可溶性蛋白含量均顯著高于對照，而高濃度（14 mg/L）6%菟絲特AS處理的黃素梅幼苗可溶性蛋白含量低于對照，但差異不顯著。

2.6日本菟絲子和黃素梅幼苗保護酶活性的變化

由圖4可知，不同6%菟絲特AS濃度處理后日本菟絲子的SOD活性均顯著低于對照，分別是對照的28.34%、38.73%和58.68%，其中，6 mg/L 6%菟絲特AS處理后的菟絲子SOD活性最低，且顯著低于其他處理；不同6%菟絲特AS濃度處理的黃素梅幼苗SOD活性均顯著高于對照，其中，10 mg/L 6%菟絲特AS處理的黃素梅幼苗SOD活性最高。

如圖5所示，不同6%菟絲特AS濃度處理后日本菟絲子和黃素梅幼苗的CAT活性差異顯著，且均顯著高于對照，其中以10 mg/L 6%菟絲特AS處理的日本菟絲子及黃素梅幼苗CAT活性最高。不同6%菟絲特AS濃度處理下黃素梅葉片CAT活性差異顯著。其中以10 mg/L處理濃度下黃素梅葉片CAT活性最高。

如圖6所示，6、10和14 mg/L 6%菟絲特AS處理后日本菟絲子的POD活性均顯著高于對照，分別為對照的1.77、2.01和2.30倍；不同6%菟絲特AS濃度處理后黃素梅幼苗的POD活性差異顯著，且均顯著高于對照，其中以10 mg/L 6%菟絲特AS處理的黃素梅幼POD活性最高。

3討論

菟絲子防治是園林植保工作的難點，運用化學藥劑是防除菟絲子的主要方式之一，但化學藥劑會在一定程度上影響寄主植物的生長，因此在防治菟絲子的同時降低其對寄主的影響至關重要。Habib和Rahman（1988）研究了雜草的幾種提取物對菟絲子及其寄主生長發育的影響，結果發現，狗牙根的甲醇提取物對寄主紫花苜蓿安全但可顯著抑制菟絲子生長；萬靜等（2012）研究發現，苦楝樹皮的乙醇提取物能有效抑制菟絲子的生長發育且對寄主大豆安全。本課題組前期研究發現，菟絲特對黃金榕上日本菟絲子的防治效果好，而對寄主黃金榕、黃素梅等較安全（陸仟等，2014；楊思霞等2015）。

本研究結果表明，經6%菟絲特AS處理后日本菟絲子及其寄主黃素梅的生理代謝發生改變，尤其顯著提高黃素梅幼苗凈光合速率，低濃度（6 mg/L）6%菟絲特AS處理顯著提高黃素梅葉片葉綠素含量，而高濃度（10和14 mg/L）處理的黃素梅葉片葉綠素含量與對照無顯著差異；菟絲特處理顯著提高菟絲子和黃素梅體內可溶性糖含量，但顯著降低菟絲子的可溶性蛋白含量。

SOD、CAT和POD是植物體內重要的保護酶，在正常生理條件下，保護酶SOD、CAT和POD等相互協調，在植物體內保持平衡，使植物細胞免受傷害，但在逆境條件下植物體內活性氧的產生與清除平衡會受到一定程度的破壞，活性氧累積過多會導致植物細胞膜脂過氧化，結構和功能遭到破壞，從而表現出傷害癥狀（Hemfindez et al.，2001；Shinozaki et al.，2003；Apel and Hirt，2004）。本研究結果表明，經6%菟絲特AS處理后菟絲子SOD活性顯著降低，而POD和CAT活性顯著升高，導致保護酶系統的平衡狀態受到破壞，從而表現出明顯的傷害癥狀；相反，寄主植物黃素梅在6%菟絲特AS處理后3種保護酶活性均顯著升高，保護自身免遭菟絲特的傷害。

4結論

6%菟絲特AS通過影響菟絲子體內蛋白質等生物大分子的代謝，破壞菟絲子體內保護酶系統的平衡對菟絲子發揮防治作用。寄主植物黃素梅則通過維持較強的光合作用及均衡的保護酶系統免遭菟絲特傷害。