棗黑頂病發病程度與相關生理指標的關系

馬 艷 ，鄧彩萍 ，劉 靜 ，劉隨存 ，劉賢謙

（1.山西農業大學林學院，山西太谷 030801；2.山西省林業科學研究院，山西太原 030012）

近年，在山西中南部棗區發現一種棗果新病害——棗黑頂病，其使棗果失去食用和商品價值，造成紅棗豐產不豐收，且每年造成直接經濟損失幾億元，嚴重阻礙了棗產業的發展[1]。劉賢謙等[2-3]研究發現，該病是一種由氟污染引起的非侵染性病害，大氣氟污染是引起棗黑頂病的主要原因。

抗氧化酶系統是活性氧（reactive oxygen species，ROS）的重要清除劑[4-5]。過氧化氫酶（catalase，CAT）、過氧化物酶（peroxidase，POD）和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）是植物體內重要的抗氧化酶[6-7]，它們能有效地抑制ROS對植物細胞膜、DNA和蛋白質的侵害[8-10]，維持體內氧化代謝的平衡，從而保證植物的健康生長[11]。

本試驗以壺瓶棗為材料，研究棗黑頂病不同發病程度與棗抗氧化酶系統生理指標變化的關系，旨在為棗樹的健康生長提供一定理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

在太谷縣的四卦、里美莊及清徐的杜村，選擇有代表性的棗園，采集新鮮的5個不同病級的壺瓶棗果，每個級別各取10個棗果作為測試樣品。棗果病斑分級標準[12]列于表1。

四卦棗園附近1 000 m內有5座磚廠，里美莊棗園附近1 000 m內有3座磚廠，杜村棗園附近1 000 m內無磚廠及排氟廠礦。經測定，3個棗園的氟濃度分別為13.39，3.85，2.52 μg/（dm2·d）。

表1 棗黑頂病發病程度分級標準

1.2 試驗方法

POD活性測定采用愈創木酚法[13-14]，以每分鐘吸光值變化0.01為1個過氧化物酶單位；SOD活性測定采用核黃素法[14]；CAT活性測定采用紫外吸收法[15]；MDA活性測定用硫代巴比妥酸法[15]。

1.3 數據分析

采用DPS數據處理系統進行分析，計算各采集地生理指標的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 棗黑頂病發病級數與POD的關系

從圖1可以看出，隨著發病程度的加深，棗果中POD活性呈先增后減的趨勢。其中，杜村在0，1，2病級下，酶活性雖然逐漸增強，但差異不顯著（P＞0.05），而四卦棗果隨著病級的加重，酶活性增加，差異顯著（P＜0.05）。當發病程度達到3級時，不同采集地棗果酶活性均為最大值，說明病級的加深，使棗果產生了較多的有毒物質，需要POD來分解，故POD活性迅速增強并達到最大值；當發病程度達到最高級時，3個采集地棗果的POD活性反而降低，與病級3相比，差異極顯著（P＜0.01），這可能是棗果被脅迫到一定程度，POD活性遭到破壞的原因。另外，由于四卦離氟污染源最近，黑頂病嚴重，所以，在發病盛期，POD活性均比其他2個采集地高。

2.2 棗黑頂病發病級數與SOD的關系

在細胞抗氧化酶系統中，SOD的作用是清除超氧自由基，從而對高等植物體內活性氧傷害、器官衰老起到防御作用。從圖2可以看出，在整個發病過程中，棗果SOD活性呈現先增后減的趨勢。病級為0時，由于棗果未發病，3個采集地棗果酶活性處于較低的同一水平。隨著發病程度的加深（1～3級），酶活性逐漸增強，說明氟污染對棗果的傷害越重，內部產生的有害物質越多，就需要較多的保護酶來清除它。當發病程度達到4級時，部分棗果組織已壞死，保護與防御系統也被破壞，所以，SOD活性降低。

2.3 棗黑頂病發病級數與CAT的關系

過氧化氫酶（CAT）是一種酶類清除劑，它可促使過氧化氫分解為分子氧和水，清除體內的過氧化氫，從而使細胞免受其毒害，是果實防御體系的關鍵酶之一[16]。從圖3可以看出，CAT的變化趨勢與POD，SOD一致，也是先增后降。但四卦棗園比杜村、里美莊棗園污染重，在1，2，3病級情況下，其CAT的活性相應也高，差異顯著（P＜0.05），3個棗園棗果的CAT活性順序為：杜村＜里美莊＜四卦，說明離污染源近的棗園，病情嚴重，CAT活性也相應較高。

2.4 棗黑頂病發病級數與MDA的關系

植物器官衰老或在逆境下遭受傷害，往往會發生膜質過氧化作用，丙二醛（MDA）是膜質過氧化的最終分解產物，其主要作用是破壞植物細胞膜系統[17]。從圖4可以看出，隨著棗果發病程度的加重，棗果的細胞膜透性不斷增大。就0，1病級來看，3個樣地MDA活性差異不顯著，說明棗果受到的氟影響還沒有明顯表現出來；當病級達到2級時，酶活性開始升高，四卦尤其明顯，并與其他2個樣地差異顯著（P＜0.05）；當病級達到3，4級時，雖然MDA含量繼續升高，但同一樣地棗果在這2個病級情況下比較，差異均不顯著，說明棗果細胞膜已受到最大傷害。另外，四卦樣地在后期的MDA含量明顯高于里美莊和杜村，這進一步說明了四卦受氟污染嚴重，棗果病情也重。

3 結論與討論

本研究表明，隨著棗果發病程度的加重，POD，SOD，CAT保護酶活性會隨之增強，即棗果受到病害脅迫時，細胞內產生的有害物質大量積累，相應的保護酶為了分解清除有害物質而大幅度增加，從而降低受害程度。當病級達到最大值時，保護酶活性反而降低，說明棗果受到一定程度脅迫時，酶活性受到破壞，失去防御作用。對于同一樣地不同發病程度，酶活性變化差異均顯著（P＜0.05）；不同樣地同一發病程度，四卦與里美莊、杜村棗果酶活性相比，差異顯著（P＜0.05）；四卦棗果酶活性普遍要比里美莊、杜村高。說明離污染源越近，棗果發病越嚴重，細胞內自由基的產生量遠遠大于清除量，致使平衡遭到破壞，需要大量的酶對棗果細胞組織實施保護，維持正常生長，這與張承林等[18]的研究結果相一致。

丙二醛（MDA）含量的多少可反映植物體細胞膜的傷害程度[19]，其含量與植物體細胞膜結構損害程度呈正相關。膜脂中含有的不飽和脂肪酸易被過氧化分解而造成整體膜的破壞，膜脂過氧化的最終產物丙二醛（MDA）會嚴重損傷生物膜。因此，MDA的積累一定程度上反映了體內自由基活動的狀況。本研究表明，由于四卦受氟污染嚴重，棗果細胞膜受到的傷害程度大，MDA含量高于其他2個樣地，與楊淑慎等[20]研究結果一致。

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