對銹病有不同抗性的楊樹無性系中化學物質的差異性分析

朱敬芳 周永斌

(沈陽農業大學，沈陽，110866)

楊樹是楊柳科(Salicaceae)楊屬(Populus)植物的統稱［1］。長期以來，楊樹在解決我國日益短缺的木材問題方面起了重要作用。隨著科技的發展，人們發現楊樹不僅樹干有利用價值，其葉子、花、樹皮也有重要價值，楊樹樹皮中的有機酸有消炎止痛的作用可用于疾病的治療，楊樹花序的營養豐富是很好的畜牧飼料等［2］。但目前楊樹病害問題日趨嚴重，不僅影響樹木的生長發育，嚴重時還會引起樹木的死亡。楊樹常見的病害有葉銹病(Melampsora Larici-populina Kleb.)、楊灰斑病(Coryneum populinum Breasad)和黑斑病(M.castagnei Magn)等［3］，其中楊樹葉銹病是楊樹主要的病害之一，影響發病的主要因素是溫度和濕度，因此在每年5—6月和9—10月下旬有2個發病高峰［4］。為了保護幼苗、幼樹，減免材積的損失，確保楊樹用材林以及防護林的功能正常發揮［5］。曹滌環等從銹病的發病時間著手采取早春用藥控制，防止銹病孢子的擴散來降低發病基數［4］、楊海波等選用優良的抗病品種來避免銹病的發生［6］、余仲東等用PCR擴增技術檢測感病楊樹體內的病原物來檢疫楊樹銹病［7］。但目前從楊樹體內的所有小分子代謝物方面著手判斷抗性不同的楊樹無性系自身因素差異的研究還比較少。筆者從整個代謝組學方面入手［8］，對抗銹病能力不同的6個楊樹無性系芽中的脂溶性成分進行分析，旨在縮短選育年限，為預防楊樹葉銹病提供科學依據。

1 材料與方法

脂溶性物質的提取［9］:楊樹無性系于2011年3月份采自大連市甘井子區辛寨子街道的西溝苗木試驗中心，楊樹無性系按其染病嚴重程度由重到輕排列依次為 I108、03－04－170、03－04－141、03－04－111、N177和N195。大田扦插培養6個月，于9月份采集楊樹芽。楊樹芽晾干后加石英砂研磨，加入100 mL石油醚超聲(KQ－100E宜用超聲波清洗器)提取20 min，到出提取液，再加50 mL石油醚超聲20 min，收集2次的提取液，用旋轉蒸發器(RE－52AA型旋轉蒸發器)減壓除去石油醚至干，加3 mL乙醚溶解提取物，過膜。將乙醚溶解樣用Agilent 5973 Network氣質聯用儀檢測。GC分析條件:HP－5MS彈性石英毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，載氣為高純氦氣，流速為0.8 mL/min，分流比為100∶1，進樣量0.2 μL。進樣口溫度為230℃。柱溫升溫程序:初始溫度100℃，保持2 min，以10℃/min升至200℃，保持5 min。MS條件:EI離子源，電子能量70 eV，離子源溫度230℃，掃描范圍50～550 u。

數據分析:依據分離所得的楊樹芽脂溶性物質總離子流圖，查詢NIST譜庫，進行成分鑒定。

2 結果與分析

2.1 楊樹無性系芽中脂溶性代謝物的提取率

從表1可以看出，6種楊樹芽的提取率由高到低為03－04－111、I108、03－04－170、N177、03－04－141、N195，但脂溶性物質質量分數的高低似乎與無性系的抗性強弱無關。

表1 不同楊樹無性系芽中脂溶性代謝物提取率

2.2 楊樹無性系芽中脂溶性化合物

在6種楊樹芽中共檢測到120多種化合物，主要有烯烴類、烷烴類、萜類、酮類、醛類、醇類、酯類、羧酸類等。其中烯烴類有27種約占總數的1/4，主要有 1，19－Eicosadiene、1－二十二烯、α－蒎烯、α－柏木烯、d－Cadinene、1－十九烯和 1－十八烯。其次是酯類(15種)，主要有鄰苯二甲酸二丁酯、亞油酸乙酯、鄰苯二甲酸二異辛酯等。在6種楊樹無性系的芽中共有的種化合物有1，19－Eicosadiene、鄰苯二甲酸二丁酯、1－二十二烯。在3個品種以上中含有的化合物除一些常見的烷烴類外，還有亞油酸乙酯、硬脂酸甲酯、鄰苯二甲酸二異辛酯、α－蒎烯、β－桉葉醇、α－柏木烯、1－十八烯、1－十九烯、d－Cadinene、(－)－g－Cadinene、g－Sitosterol、a－Eudesmol、3－甲氧基－4－羥基肉桂酸、Cyclotetracosane、Techtochrysine等化合物。抗銹病效果較好的N195和N177的芽中含有α－石竹烯、紅沒藥醇、花生酸甲酯等其它無性系所不具有的成分，其中還有一些如肉桂酸、丙基苯甲酸對氰基苯酚酯、9－菲酚、二苯氯甲烷、視黃醛、對羥基肉桂酸等只存在于N195中，而Α－畢橙茄醇、辛酸－2－苯乙酯、9－氨基吖啶、山崳醇等卻只在N177的芽中。

表2 不同楊樹無性系芽中主要的脂溶性代謝物化學成分

表2 (續)

表2 (續)

3 結論與討論

檢測的結果與薄采穎等［9］楊樹芽石油醚化學成分分析的結果中檢測的十幾種化合物是吻合的，比如柏木烯、金合歡烯、桉葉醇、1，19－二十烷二烯、棕櫚酸、亞油酸、維生素E等。孫麗艷等［10］對楊云斑天牛有不同抗性的楊樹品種中化學物質的分析中檢測到了4－羥基環己酮，但本試驗并未檢測到該物質。據觀察6種樹種出現銹病時間順序由早到晚、染病嚴重程度由重到輕，分別為:I108、03－04－170、03－04－141、03－04－111，在同樣生存條件下 N177和N195未出現銹病，這種觀察結果與潘姝慧等［11］對23個歐美楊無性系苗期葉銹病抗性測定結果相吻合。

楊樹葉銹病是一種常見的由真菌類引起的病害，因楊樹的品種不同對銹病的抵抗能力也有所不同。從表1可以看出，6種芽的提取率由高到低為03－04－111、I108、03－04－170、N177、03－04－141、N195，但脂溶性物質質量的高低似乎與無性系的抗性強弱無關。

從6種楊樹芽中所含的化合物種類的多少來看，楊樹品種的抗性強弱與脂溶性物質種類的豐富度沒有太大關系，但是可能與一些具體的小分子化合物的種類和含量有關。因此，認為可能會提高楊樹抗性的代謝物有滅蚜靈、山崳醇、β－桉葉醇、α－蒎烯、(+)－α－長葉烯、對羥基肉桂酸、紅沒藥醇、花生酸甲酯、9－氨基吖啶、桉葉醇烯、金合歡烯、石竹烯、丁香酚和蒎烯等。在03－04－170中檢測出了滅蚜靈，03－04－170相對于其他5個無性系對蚜蟲的抵御能力要強一些。在N177中檢測出的山崳醇是2000年世界首次上市的化學結構及作用機制全新的廣譜抗病毒藥物，對脂包體病毒的專一性可作為廣譜抗病毒劑，也可用于治療艾滋病相關的Kaposi肉瘤(AIDS－KS)。β－桉葉醇、α－蒎烯和(+)－α－長葉蒎烯都屬于萜類化合物。萜類化合物具有很強的抗病殺菌作用，能增強植物的抗病能力;還能幫助植物抵御天敵，通過直接或間接的方式抵御天敵的侵害，而植物釋放的萜類化合物作為阻食劑和毒性物質對敵害產生阻食和毒害作用［12］。每個楊樹無性系中萜類化合物的種類和相對含量多少也決定著，該無性系對病蟲害的防御能力。在N195中β－桉葉醇含量明顯高于其它無性系。對羥基肉桂酸可作為植物生長促進劑、長效殺菌劑和果蔬保鮮防腐劑。之所以N195對楊樹銹病有一定的抗性可能與體內含有大量的β－桉葉醇和羥基肉桂酸有關。在N195和N177芽中檢測到的紅沒藥醇和花生酸甲酯也對其抗病性有一定的貢獻，因為紅沒藥醇可以減少紫外線對植物造成的傷害;關于花生酸甲酯在植物體內的生理生化作用目前還沒有相關的研究。9－氨基吖啶常作為殺菌、殺寄生蟲的藥物，廣泛用于抗菌、驅蟲等方面的研究。有驅蟲作用的成分還有桉葉醇烯、金合歡醇等。在檢測出的成分中抗微生物活性成分有石竹烯、丁香酚、蒎烯等。何水林等［13］在研究植物與病原菌之間的作用時發現，多酚等低分子量的組成型代謝物可在病原菌的侵入后起抗病作用。植物在病原菌的誘導作用下合成的萜類化合物、生物堿等小分子量的一些次生代謝物也就是植保素，具有重要的抗病作用。

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