南方根結線蟲侵染對不同抗性西瓜資源保護酶體系的影響

王志偉　李煥秀　孫德璽　鄧 云　劉君璞

摘 要： 對2份西瓜材料采用盆栽人工接種方法，研究了南方根結線蟲侵染后，西瓜根系超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、丙二醛（MDA）和過氧化氫酶（CAT）保護酶活性的變化。結果表明，抗病材料和感病材料的SOD、CAT、MDA和POD表現出不同的動態，抗性與POD有一定的相關性。

關鍵詞： 南方根結線蟲； 西瓜資源； 保護酶體系

我國是世界西瓜生產和消費第1大國，2007年西瓜種植面積達到178.47萬hm2，西瓜產業在我國農業生產中占據著重要地位，在農業增效、農民增收中發揮著重要的作用[1]。隨著西瓜種植重茬年限的增加，根結線蟲蟲體數量日益增多，危害程度呈上升趨勢。利用抗性砧木進行嫁接栽培是消除西瓜根結線蟲病害的有效措施。本試驗在前期試驗篩選出抗性材料的基礎上，采用盆栽幼苗人工接種方法，對中科1號（表現感病）和紅籽瓜（表現抗病）接種南方根結線蟲后生理生化相關指標的變化進行分析測定，以期為深入研究西瓜根結線蟲的早期鑒定及抗性育種提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試感病西瓜材料中科1號由中國農業科學院鄭州果樹研究所二倍體西瓜課題組提供，抗病材料紅籽瓜由國家種質資源西瓜甜瓜中期庫提供。南方根結線蟲（Meloidogyne incognita）由南京農業大學植物保護學院李紅梅教授提供。

1.2 根結線蟲培養

先將根結線蟲接種到無菌土盆栽的易感根結線蟲番茄品種改良西粉902根際，生長45 d后番茄根系出現明顯根結時，采用劉維志[2]的方法從番茄根部分離南方根結線蟲卵作為接種物。

1.3 試驗方法

為保證同期播種，于2010年4月27-29日根據2份材料的適宜發芽天數，實行分期浸種、催芽。并于5月2日選取發芽種子播種于32孔穴盤中，播種后置于日光溫室內培養。待西瓜幼苗長至2葉1心時，移栽到直徑21 cm、高18 cm塑料花盆中，每盆1株，每份材料種植90盆，每15盆為1個處理小區，共6個小區。栽培基質經過121 ℃ 高溫滅菌1 h。5月23日用打孔器在盆栽2葉1心的西瓜幼苗根際打孔，每盆打8個孔，其中3個小區注入根結線蟲卵和幼蟲懸浮液5 mL（每mL約含1 000個卵和幼蟲）作為處理，另外3個小區注入清水為對照。

分別于接種后3、8、15、22、26和33 d，每個處理小區隨機選取4株幼苗，將根系沖洗干凈后投入液氮中，帶回實驗室進行超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、丙二醛（MDA）和過氧化氫酶（CAT）等有關生理生化指標測定。

1.4 SOD、CAT、MDA和POD活性測定

2 結果與分析

2.1 南方根結線蟲對西瓜根系MDA含量的影響

南方根結線蟲對西瓜根系MDA含量的影響見圖1。試驗結果表明：2份材料接種根結線蟲后MDA含量比對照高；接種后3 d，MDA含量最高，隨后逐漸降低，至8 d后又開始升高，15 d后MDA含量達到峰值，隨后降低至26 d再次升高。接種根結線蟲后，中科1號MDA含量一直比紅籽瓜高，表明南方根結線蟲能夠對西瓜根系細胞膜造成傷害，且對感病品種傷害更大。

2.2 南方根結線蟲對西瓜根系SOD活性的影響

從圖2可以看出，中科1號和紅籽瓜接種南方根結線蟲后，其根系SOD活性均比對照低。但隨著接種天數的增加，中科1號SOD活性呈逐漸增加的趨勢，到第15天時出現峰值，隨后呈下降趨勢，到26 d后又開始上升，第33天2次侵染前期又明顯增加。紅籽瓜的SOD活性變化比較大，在接種后15 d時出現峰值，隨后快速降低，至26 d后保持平穩態勢，總體上降低幅度比中科1號大，至接種33 d 2次侵染前期SOD活性略有上升。

2.3 南方根結線蟲對西瓜根系CAT活性的影響

不同抗性材料根系CAT活性測定結果如圖3所示。接種后，2種材料CAT活性均比對照高，呈現先降低再升高再降低后再升高的趨勢。中科1號接種后CAT活性逐漸升高，至15 d時出現峰值，隨后緩慢降低，接種33 d于2次侵染前期快速升高。紅籽瓜的變化趨勢與中科1號相似，也是先降后升再降再升，但升降幅度相對劇烈，在接種第8天時降至最低點，隨后突然升高，在15 d時達到峰值，隨后降低，在2次侵染前期再次升高。在整個調查期，2個材料處理根系CAT活性均高于對照，在接種后15 d，2個材料根系CAT活性與對照相差最大，紅籽瓜接種后是對照的1.21倍，中科1號是對照的1.08倍。

2.4 南方根結線蟲對西瓜根系POD活性的影響

接種南方根結線蟲后西瓜根系POD活性的變化如圖4所示。中科1號和紅籽瓜接種根結線蟲后POD活性明顯比對照高，接種后3 d逐漸降低，至第8天POD活性逐漸增高，中科1號在22 d時達到峰值，紅籽瓜則在15 d時達到峰值，隨后緩慢降低，至2次侵染前期POD活性再次增高。紅籽瓜的POD活性無論是處理還是對照都比中科1號的高，但在第33天時兩者出現了交匯，2個材料的對照變化趨勢非常平緩一致。

3 討論與結論

MDA是膜脂過氧化的產物，MDA含量的高低可以反映出膜脂過氧化程度和植物對逆境反應的強弱。本研究結果表明，未接種南方根結線蟲的抗性材料和感病材料的MDA含量沒有明顯差異，接種南方根結線蟲后，感病材料MDA含量變化趨勢和抗病材料一致，接種后3 d MDA含量較高，隨后降低，到接種15 d時出現峰值，隨后降低，至2次侵染前期再次升高，但是感病材料MDA含量始終比抗病材料高。這就表明，接種后2個材料都受到危害，發生膜脂過氧化，只是感病材料受到的傷害程度比抗病材料嚴重。

大量的試驗研究表明，活性氧酶促清除系統在植物體內活性氧動態平衡過程中起著十分重要的作用，Rajasekhar等[7]研究發現，不同抗性的番茄品種在遭受南方根結線蟲侵染后，感病品種中的SOD活性升高，而抗病品種中SOD活性下降或無顯著的變化。本研究結果表明，接種南方根結線蟲后，2個材料的SOD活性均明顯降低，但下降程度不一致。這與Molinari[8]在番茄接種線蟲后，大部分材料的SOD活性下降的研究結果一致。

許多報道指出番茄接種根結線蟲后抗性材料根系CAT活性在接種24 h即顯著下降，感病材料下降不明顯，認為CAT活性降低導致根系H2O2含量升高從而觸發過敏性抗性反應。但是接種后不同時期CAT活性變化不同，Molinari[9]研究抗性材料葉片中的CAT活性在接種根結線蟲24 h后有所下降，但在48 h后有所回升或加強。本試驗結果表明，抗病材料紅籽瓜接種后CAT活性快速下降，隨后又快速增強，在接種后15 d出現峰值，隨后逐漸降低，至2次侵染前期CAT活性再次升高。感病材料中科1號接種后CAT活性呈逐漸增加的趨勢，在22 d到達峰值后緩慢降低，2次侵染前期活性快速增強。

從試驗結果可以看出，紅籽瓜的POD活性高于中科1號，在接種后15 d出現峰值，而中科1號在接種后22 d才出現峰值，這與翟衡等[10]在山葡萄上的研究結果一致。POD活性增加與植物抵抗病蟲侵染的過敏反應有關，因此，紅籽瓜作為抗病材料反應速度快，積累量大，能及時遏制病原的進一步侵染，而中科1號POD積累慢，量小，待達到峰值時線蟲已侵入形成根結。從試驗結果看，POD活性可以作為抗性鑒定的一個有效指標。

參考文獻

[1]王志偉，李煥秀，孫德璽，等. 西瓜甜瓜根結線蟲病研究進展[J]. 中國瓜菜，2010，23（2）： 31-33.

[2]劉維志. 植物病原線蟲學[M]. 北京： 中國農業出版社，2002.

[3]陳建勛，王曉峰主編. 植物生理學實驗指導[M]. 廣州：華南理工大學出版社，2006.

[4]李合生主編. 植物生理生化試驗原理和技術[M]. 北京：高等教育出版社，2000，7.

[5]熊慶娥編. 植物生理實驗[M]. 成都：四川農業大學農學院，2001.

[6]白寶璋，王景安，孫玉霞，等. 植物生理學測試技術[M]. 北京：中國科學技術出版社，1993.

[7]Rajasekhar S P，Ganguly A K，Swain S C. Quantitative changes in superoxide dismutase，catalase and peroxidase with reference to resistance in tomato to Meloidogyne incognita[J]. Journal of Nematology，Indian，1997，27（1）： 79-85.

[8] Molinari S. Changes of catalase and SOD activities in the early response of tomato to Meloidogyne attack[J]. Nematol medit，1998， 26：167-172.

[9]Molinari S. Inhibition of H2O2-degrading enzymes in the response of Mi-bearing tomato to root-knot nematodes and salicylic acid treatment[J]. Nematologia Mediterranea，2001，29（2）： 235-239.

[10]翟衡，管雪強，趙錦彪，等. 山葡萄及山歐雜種葡萄對南方根結線蟲侵染的反應[J]. 園藝學報，2000，27（3）： 182-186.