3种化学物质诱导马铃薯块茎抗早疫病的初步研究_高冬婷
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华北农学报 2007,22(1):148-151
3种化学物质诱导马铃薯块茎抗早疫病的初步研究
高冬婷,蒋继志,刘 洋,王凤春,范继业,边瑞环
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(1.河北大学生命科学学院,河北保定 071002;2.河北省燕山科学试验站,河北唐山 064300;
3.河北化工医药职业技术学院制药工程系,河北石家庄 050000;4.河北农业大学理学院,河北保定 071000)
摘要:利用苯酚、对氨基苯甲酸和苯甲酸等3种芳香族类化合物作为激发子,对马铃薯块茎抗早疫病的效果进行了探讨,同时分析了诱导处理后马铃薯块茎中与抗病性相关的酶活性的变化。结果表明,供试的3种化合物均在较低浓度下具有较强的诱导抗病作用,苯酚、苯甲酸和对氨基苯甲酸分别在1,0.01和5mmol/L时诱导的保护率最高,分别达到43.21%,40.72%和28.75%,均与对照差异极显著。经上述浓度的3种化合物诱导处理后的马铃薯块茎中,过氧化物酶(POD)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性均有大幅度上升,明显高于对照,表明这些芳香族类化合物可能通过增加马铃薯体内POD和PAL的活性来发挥其诱导抗病作用。
关键词:化学物质;马铃薯;过氧化物酶;苯丙氨酸解氨酶
中图分类号:S532 01 文献标识码:A 文章编号:1000-7091(2007)01-0148-04
PreliminaryResearchonInducingResistanceinPotatoTuber
AgainstEarlyBlightwith3Chemicals
GAODong-ting1,JIANGJ-izhi1,LIUYang1,WANGFeng-chun2,
FANJ-iye,BIANRu-ihuan
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(1.CollegeofLifeSciences,HebeiUniversity,Baoding 071002,China;2.ScientificExperimentalStationofYanshan,Tangshan 064300,China;3.DepartmentofPharmaceuticalEngineering,
HebeiChemicalandPhermaceuticalVocationalTechnologyCollege,Shijiazhuang 050000,China;
4.CollegeofScience,AgriculturalUniversityofHebei,Baoding 071000,China)
Abstract:Phenol,benzoicacid,andparaaminobenzoicacid,astheelicitors,wereevaluatedinlaboftheireff-i
ciencestoinducepotatotuberagainstearlyblight,andthechangeofresistancerelatedenzymeswereinvestgatedinin-ducedpotatotuber.Theresultsindicatedthat3chemicalscouldgreatlyenhanceresistanceofpotatotubertoearlyblightatlowconcentrations.Protectionratesinducedbyphenol(1mmol/L),benzoicacid(0.01mmol/L),andparaaminobenzoicacid(5mmol/L)were43.21%,40.72%,and28.75%,respectively.Thereweremarkeddiffrencesat0.01levelcomprisonwithcontrol.Theactivitiesofperoxidase(POD)andphenylalanine(PAL)relatedtosystemicre-sistanceincreasedgreatextentininducedtuberscomparingwiththecontrol.Itseemedthatthe3chemicalscouldenhanceresistanceoftuberviaactivatingPODandPAL.
Keywords:Chemicals;Potato;POD;PAL 茄科茄属马铃薯栽培种(SolanumtuberosumL.),为一年生草本块茎植物,是世界四大粮食作物之一。我国每年种植马铃薯约500万hm,年产量约7000万t,居世界第一,且需求量还在不断增加[1]。在马铃薯生产中,晚疫病、早疫病等真菌病害时有发生,每年均造成巨大损失。目前,化学农药仍
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然是主要防治手段,但其污染环境、使病菌产生抗药性等问题也日益突出,因此,探讨新的病害防治途径迫在眉睫。近年来,关于利用各种生物或非生物
因素诱导植物增强其抗病性已有许多成功的报道[3],其中诱导马铃薯增强其抗病性也已有一些报道
[4]
[2]
,
但利用化学物质诱导马铃薯对真菌病害产生
收稿日期:2006-10-29
基金项目:河北省自然科学基金项目(300081);河北省科学技术厅项目(96Z1102);
作者简介:高冬婷(1981-),女,河北石家庄人,在读硕士,主要从事微生物代谢与生理研究通讯作者:蒋继志(1960-),男,宁夏中宁人,教授,主要从事植物逆境分子机理研究工作。
1期高冬婷等:3种化学物质诱导马铃薯块茎抗早疫病的初步研究
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抗病性的报道还不多见[5]。在河北大学生命科学实验室利用生物或非生物因素诱导马铃薯增强其抗真
菌病害的研究中[6-9],已筛选出一些能显著诱导马铃薯抗早疫病的化学物质[10],本研究进一步就其中3种芳香族类化合物诱导马铃薯抗早疫病及其可能的机理进行了初步探讨。
文献[10]的方法进行。
1.4 酶的提取
精确称取用于测定酶活的马铃薯块茎切片1g,在1mL酶提取液中冰浴研磨后,10000r/min,4 ,离心15min,上清液作为待测酶液冰冻保存。1.5 酶活测定
过氧化物酶(Peroxidase,POD)和苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine,PAL)的测定分别参照文献[11,12]的方法进行。
1 材料和方法
1.1 材料
马铃薯商品薯(中薯5号),购自市场;茄链格孢(Alternariasolani(Ellis&Martin)Jones&Grout),河北大学生命科学实验室保存菌种;苯酚,苯甲酸,对氨基苯甲酸。
1.2 化学物质的制备
苯酚用去离子水配成40mmol/L的母液,对氨基苯甲酸用去离子水配成50mmol/L的母液,苯甲酸用去离子水配成5mmol/L的母液,3种溶液均调整pH为6 5。将母液稀释成所需浓度,灭菌细菌过滤器过滤,待用。
1.3 诱导方法
马铃薯块茎的诱导处理、病害统计及取样按照
2 结果与分析
2.1 3种化学物质的诱导抗病效果
3种芳香族类化合物对马铃薯块茎抗早疫病的
诱导效果列于表1。在供试浓度范围内,3种化合物在较低浓度下均表现出较强的诱导抗病效果,其中,苯甲酸在0 01mmol/L时保护率最高,达到40.72%,与对照差异极显著;苯酚的保护率在1mmol/L时最高,为43.21%,与对照差异极显著;对氨基苯甲酸在5mmol/L时保护率最高为28 75%,与对照差异极显著。保护率=[(对照发病面积-处理发病面积)/对照发病面积] 100%,于接种后第10天统计计算。
表1 3种化学物质对马铃薯抗早疫病的诱导效果
Tab 1 InductionofresistanceinpotatotuberagainstA.solaniwith3chemicals
化学
物质Chemicals苯甲酸BenzoicAcid
浓度/(mmol/L)Concentration
0.010.05510.1CK50.150
发病面积
2/mmArea199.7278.0287.4321.4326.3336.
1230.5282.0303.9
保护率/%Protectionratio40.7217.3714.374.192.99-28.5712.425.59
SSR检验SSRtest =0.05 =0.01cbababaabbab
BAAAAABABAB
化学物质Chemicals苯酚Phenol
浓度/(mmol/L)Concentration
15401020CK101CK
发病面积
2/mmArea184.2235.9276.9280.4282.1324.6309.1319.8321.7
SSR检验保护率/%
SSRtes
tProtection
ratio =0.05 =0.0143.2127.1614.8113.5812.96-4.350.64-cbabababaabaa
BBABABABAABAA
对氨基苯甲酸ParaAmino对氨基苯甲酸ParaAmino2.2 3种化学物质对马铃薯块茎POD,PAL的活性影响
根据诱导抗病效果,选取最适浓度的苯酚、对氨基苯甲酸和苯甲酸处理马铃薯块茎后进行酶活测定,无菌水处理作对照。
苯酚处理马铃薯块茎后对2种酶活的影响见图1和2。诱导处理后1d,处理组诱导端POD的活性开始升高,且活性水平始终高于对照,第5天达到最大值,较对照提高165.90%(图1)。诱导处理后1d,处理组诱导端PAL的活性开始缓慢升高,3d后活性迅速升高,且活性水平始终高于对照,较对照提高559.39%(图2)。说明苯酚对上述2种酶活性均有不同程度的促进作用。
A 对照薯块诱导端;B 对照薯块非诱导端;C 处理薯块诱导端;D 处理薯块非诱导端。图2~6,同
A Inducedterminalofcontrolledtuber;B Treatedterminalofcontrolledtu-ber;C Inducedterminalofinducedtuber;D Treatedterminalofinducedtu-ber.ThesameasFig 2-6
图1 1mmol/L苯酚处理马铃薯块茎后对POD活性变化
Fig 1 TheeffectofPhenolontheactivityof
PODinpotatotuber
150
华 北 农 学 报22卷
性均有促进作用。
图2 1mmol/L苯酚处理马铃薯块茎后对PAL活性变化
Fig 2 TheeffectofPhenolontheactivityof
PALinpotatotuber
图5 0.01mmol/L苯甲酸处理马铃薯块
茎后对POD活性变化
Fig 5 TheeffectofBenziocAcidontheactivity
ofPODinpotatotuber
对氨基苯甲酸诱导处理马铃薯块茎后对2种酶活性均有一定的促进作用(图3,4)。处理组诱导端POD活性水平第3天有所下降,低于对照,3d后始
终保持上升,第7天达到最大值,较对照提高212.43%(图3)。处理组诱导端PAL活性水平第5天达到最大值,较对照提高80.31%,之后迅速下降(图4)
。
图6 0.01mmol/L苯甲酸处理马铃薯块
茎后对PAL活性变化
图3 5mmol/L对氨基苯甲酸处理马铃薯块
茎后对POD活性变化
Fig 3 TheeffectofParaAminoBenzoicAcidonthe
activityofPODinpotatotuber
Fig 6 TheeffectofParaAminoBenzoicAcidonthe
activityofPALinpotatotuber
3 结论与讨论
化学诱抗剂因其成本低廉、防效稳定、不受环境影响,同时又易于工业化大规模生产,因而受到越来越多的重视,已知约有100多种天然的无机、有机或合成化合物被作为诱抗剂进行了研究[14],其中BTH(Benzothiadiazole)已经被作为一种新型农药商品化生产而投放市场[15]。刘太国等[16]用苯酚、水杨酸、草酸、K2HPO4等不同浓度的非或弱杀菌化学物质诱导烟草后,较低浓度的处理均获得了对病毒病
图4 5mmol/L对氨基苯甲酸处理马铃薯块
茎后对PAL活性变化
Fig 4 TheeffectofParaAminoBenzoicAcidonthe
activityofPALinpotatotuber
(TMV)较好的抗性,与对照(喷蒸馏水)相比均达到了0.05水平的显著差异甚至0.01水平的极显著差异,其中用1 035g/kg浓度的相对诱导效果达20.0067。云兴福等对黄瓜植株根部施用苯酚、无水对氨基苯磺酸等化学物质,均可以产生对植株病害的部分诱导免疫效果,他们认为芳香族类化学物质是黄瓜根部诱导产生诱导免疫的基本物质。但苯酚、苯甲酸、对氨基苯甲酸诱导植物增强其抗病性的机理尚未见报道,同时利用这3种化学物质诱导马铃薯抗真菌病害也未见报道。本试验中,苯酚、苯
[17]
苯甲酸处理马铃薯块茎后2种酶活的变化如图5,6所示。处理组诱导端POD活性水平在第5天呈
现最大值,与对照相比提高幅度为183.22%,而后变化虽呈下降趋势,但始终高于对照(图5)。处理组诱导端PAL活性水平经过1d的迟滞期,然后开始迅速上升,第5天出现最大值,较对照提高
1期高冬婷等:3种化学物质诱导马铃薯块茎抗早疫病的初步研究
151
甲酸和对氨基苯甲酸分别在1,0.01和5mmol/L时诱导的保护率最高,分别达到43.21%,40.72%和
28.75%,均与对照达到0.01水平的极显著差异。这3种化合物均在较低浓度下即能显著诱导植物增强抗病性,这与刘国太等报道的结果一致,表明芳香族类化合物在诱导植物抗病性方面可能有较大的应用潜力。
对植物诱导抗病机理的研究,目前主要侧重在分析植物体内一些与抗病性相关酶活的变化,其中POD,PAL这两种酶活性的升高与植株抗病性的提高是呈正相关的,甚至有人认为可以将其作为衡量植物抗病性强弱的生理指标之一[18]。苯酚、对氨基苯甲酸和苯甲酸诱导处理植物后,有关POD,PAL活性的变化很少有报道,本试验用这3种化学物质处理马铃薯块茎后,POD,PAL的活性均有大幅度上升,明显高于对照,其中POD活性提高幅度较大,这与许多相关报道结果相似。化学物质诱导植物产生或增强抗病性的机理应该是多方面的,除了与抗病性相关的一些酶发生变化之外,还有组织结构、其他抗菌物质等也会相应发生变化,因此,苯酚、对氨基苯甲酸和苯甲酸这3种化学物质诱导马铃薯块茎产生抗病性的生理本质仍需进一步深入探讨。参考文献:
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