BTH处理对甜瓜苗期抗蔓枯病相关POD和PPO酶活性的影响

摘 要： 研究了BTH处理和蔓枯病病原菌接种对甜瓜抗蔓枯病相关的POD和PPO的影响，结果表明，BTH处理能有效提高不同甜瓜品种对蔓枯病的抗性。BTH处理第1、2和4天，抗蔓枯病品系‘PI420145’和蔓枯病感病品种‘伊丽莎白’的第3叶和第5叶的POD和PPO酶活性均高于对照；BTH和蔓枯病病原共同处理第1、3、5、7天，‘PI420145’和‘伊丽莎白’的第3叶和第5叶的POD和PPO酶活性高于蔓枯病病原菌处理；所有的处理中‘PI420145’的POD和PPO的酶活性均高于‘伊丽莎白’。表明POD和PPO酶活性与甜瓜对蔓枯病的抗性呈正相关。

关键词： 甜瓜； 蔓枯病抗性； BTH处理； POD； PPO

甜瓜是一种世界性的蔬菜作物[1]。蔓枯病是一种危害十分严重的土传真菌病害，在田间、温室和日光温室都有发生，能够对甜瓜的生产造成严重的经济损失[2-7]。中国是世界首要的甜瓜生产和消费国，目前甜瓜的生产也受到蔓枯病的危害。

BTH是一种广谱的抗真菌防护剂[8-9]，能够诱导植物产生系统获得抗性，已在烟草[10]、棉花[11]、小麦[12]、水稻[13]、西瓜[14]、黄瓜[15]和甜瓜[16]等作物上广泛应用，并取得了良好的效果。

植物系统获得抗性是一种广谱的生物防护体系，能对特定的真菌和外界其他环境的刺激使植物产生相应的抗性[17]。其调节机制之一是对防护相关的酶活性的调节[18]。POD是细胞壁主要成分木质素合成途径中的一种关键酶，POD酶活性与植物抗性相关物质的合成和植物系统性诱导抗性呈正相关[19]。PPO是多酚化合物氧化过程的关键酶，通常被作为细胞的氧化指标[20]。罗婵娟等[21]用BTH 处理橡树古铜期叶片，发现POD酶活性显著高于对照，橡树对白粉病的抗性也有显著的增强。张俊华等[22]通过测定接种Phytophthora capsici的南瓜属不同作物的POD和PPO活性，发现POD和PPO酶活性与其抗病能力紧密相关。王红英等[23]通过测定不同抗性的甜瓜，发现感病品种PPO酶的活性显著高于抗性品种。

本研究是在前人研究BTH在诱导甜瓜产生蔓枯病抗性的基础上，测定与抗病相关的氧化酶活性，明确BTH诱导甜瓜产生蔓枯病抗性与其抗氧化酶活性的关系，并试图说明其诱导抗性产生的生理生化机制。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料：‘PI420145’为抗蔓枯病甜瓜自交系，由美国康乃尔大学Molly John教授提供；‘伊丽莎白’为感蔓枯病甜瓜品种，由新疆农业科学院哈密瓜研究中心提供。抗病和感病材料均经过本课题组多代自交。

供试菌种：蔓枯病菌为本实验室分离纯化并保存的A型菌株，菌株的分生孢子在仅含磷酸二氢铵的马铃薯平板培养基上，经7 d暗培养和4 d间歇紫外灯（12 h紫外灯/12 h黑暗）处理的光照条件下产生[24]。

供试试剂：BTH由日本株式会社生产，其他试剂均为国内分析级试剂。

1.2 方法

选取大小一致的甜瓜种子，温汤浸种，种植在装有蛭石、珍珠岩为3 ∶ 1 基质的营养钵中，苗期，每隔1 d浇 1/2-Hoagland营养液，土壤持水量保持在75%。

1.3 试验处理

参照代春燕等[25]试验处理方法并稍作修改。在甜瓜5叶1心期，对第3叶喷施含有50 mg·L-1 的BTH溶液，以喷施不含BTH的溶剂为对照，7 d后，进行蔓枯病菌接种，蔓枯病孢子悬浮液的接种浓度为1×105个·mL-1，并覆膜在相对湿度为92%～95% 的条件下保湿，然后在处理后第1、2、4、7、9、11、13天，每个处理分别取第3和5叶作为样品，液氮保存，每重复5株，相同样品混合组成混样池，3次生物学重复。

1.4 生理指标测定

参照Mu[n][～]oz-Mu[n][～]oz 等[26]测定POD的方法，并稍作修改。酶液提取：称取2 g样品液氮研磨成粉末，加入6 mL 50 mmol·L-1预冷的磷酸缓冲液（pH 7.8）在4 ℃ 条件下，提取20 min，转入离心管中在4 ℃、12 000 × g下离心20 min，上清夜即为酶粗提液。反应混合液的配制：取50 mL PBS（pH6.0，0.2 mol·L-1）缓冲液于烧杯中，加入28 μL愈创木酚（2-甲氧基酚）于磁力搅拌器上加热搅拌，直至溶解愈创木酚溶解，待溶液冷却后加入19 μL 30% 的H2O2，混匀后保存于冰箱中备用。参照孔祥生和易现峰[27]测定PPO的方法。

2 结果与分析

2.1 BTH和蔓枯病接种对甜瓜叶片POD酶活性的影响

从表1可以看出，经BTH处理后，‘伊丽莎白’和‘PI420145’第3叶POD酶活性逐渐升高，处理4 d后，分别为相应对照的1.43和1.26倍；经蔓枯病病原菌接种处理后，‘伊丽莎白’和‘PI420145’第3叶POD酶活性同样呈上升趋势，处理7 d后，分别为相应接种第1天的1.49和1.83倍；经BTH+蔓枯病病原菌接种处理后，‘伊丽莎白’第3叶POD酶活性的变化趋势与接种蔓枯病病原菌处理的变化趋势相同，处理7 d后，活性为BTH+接种蔓枯病病原菌处理1 d后的2.41倍，为接种蔓枯病病原菌接种7 d后的1.67倍，‘PI420145’第3叶POD酶活性呈现先升高，处理第5天达到峰值，约为相应病原菌接种处理的2.62倍，而后下降。

经BTH处理后，‘伊丽莎白’第5叶POD酶活性略有下降，而后逐渐升高，处理4 d后，为对照的1.29倍，‘PI420145’第5叶POD酶活性的变化趋势和BTH处理第3叶的变化趋势相同，处理4 d后，为对照的1.34倍；，经蔓枯病病原菌接种处理后和BTH+蔓枯病病原菌接种时，‘伊丽莎白’和‘PI420145’第5叶POD酶活性的变化趋势和相应处理第3叶的酶活性变化趋势相同。

所有处理中，‘PI420145’第3和5叶的POD酶活性均高于相应处理的‘伊丽莎白’的。

2.2 BTH和蔓枯病接种对甜瓜叶片PPO酶活性的影响

从表2可以看出，经BTH处理后，‘伊丽莎白’和‘PI420145’第3叶PPO酶活性略有升高；经蔓枯病病原菌接种处理后，‘伊丽莎白’第3叶PPO酶活性先下降，而后上升趋势，处理7 d后，约为病原菌接种处理第1天的1.81倍，‘PI420145’第3叶PPO酶活性逐渐升高，处理7 d后，约为病原菌接种处理第1天的1.57倍；经BTH+蔓枯病病原菌接种处理后，‘伊丽莎白’第3叶PPO酶活性的变化趋势与接种蔓枯病病原菌处理的变化趋势相同，处理7 d后，约为BTH+接种蔓枯病病原菌处理1 d后的1.26倍，为接种蔓枯病病原菌接种7 d后的1.42倍。经BTH+蔓枯病病原菌接种处理后，‘PI420145’第3叶PPO酶活性大体呈上升趋势，处理后7 d，约为BTH+蔓枯病病原菌接种处理第1 d的2.5倍，约为相应病原菌接种处理的1.83倍。

经BTH处理后，‘伊丽莎白’和‘PI420145’第5叶的PPO酶活性均逐渐升高，处理4 d后，分别约为相应对照的1.35和1.63倍；经蔓枯病病原菌接种处理后和BTH+蔓枯病病原菌接种时，‘伊丽莎白’和‘PI420145’第5叶PPO酶活性变化趋势均为先升高，处理后5 d达到峰值，而后出现不同程度的下降。

在所有的处理中，‘PI420145’第3和第5叶的PPO酶活性均高于相应处理‘伊丽莎白’的。

3 讨 论

前人研究表明，植物的抗病能力与抗病基因的有无、表达的快慢、表达的程度和表达产物的积累数量有密切的关系[28]。本研究发现，在BTH处理后抗病品系‘PI40145’的POD和PPO酶活性显著高于感病品种‘伊丽莎白’，可能是由于抗病品系‘PI420145’存在抗病基因或是其抗病基因的表达速度快或表达量多于感病品种‘伊丽莎白’。

本研究证明BTH处理以后，‘PI40145’和‘伊丽莎白’叶片的POD和PPO酶活性显著高于相应对照，与BTH处理橡胶树观察到的结果类似[21]，由此推测 POD和PPO酶在BTH处理提高甜瓜对蔓枯病抗性的过程中起到关键性的作用。

植物系统获得性抗性能通过SA的积累途径，使植物对真菌病害产生抗性[17]，BTH与SA的作用效果类似[8-9]，并且其保护作用能够传到整个植物体[29]，因此，这也可能是BTH处理甜瓜品种第3叶后，第5叶的POD和PPO酶活性也得到提高的原因。

4 结 论

BTH通过增加POD和PPO酶活性使甜瓜获得对蔓枯病的抗性。BTH处理能够诱导植物未处理部分产生抗性，表明其能够为整个植株提供抗病性。试验中还发现，‘PI420145’和‘伊丽莎白’的POD和PPO酶活性变化，在BTH和蔓枯病接种处理中有些不同，抗病品系‘PI420145’的酶活性提高程度要高于感病品种‘伊丽莎白’的。

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