葡萄抗真菌性病害的機理研究現狀

段 慧，楊國順，劉昆玉，鐘曉紅，徐 豐，黃 樂，石雪暉

（湖南農業大學園藝園林學院，湖南 長沙 410128）

葡萄為葡萄科（Vitaceae）葡萄屬（VitsL）的多年生藤本果樹，是自古以來國際市場上最暢銷的水果之一，在世界水果生產中占有重要的地位。據OIV（國際葡萄與葡萄酒局）統計，2010年全球葡萄種植面積約700萬hm2，葡萄產量達6 000萬t以上。我國葡萄種植歷史悠久，尤其在改革開放后我國葡萄產業發展迅速。近10年來，我國葡萄栽培面積、葡萄產量、葡萄酒年增長率都保持在兩位數以上。截至2010年，我國葡萄的栽培面積已達55.2萬hm2，居世界第四位；葡萄產量已達854.9萬t，居世界第一位；葡萄酒年產量達108萬t，居世界第六位。并且，我國鮮食葡萄產量已連續多年穩居世界首位，在全世界的葡萄產業中引起越來越多的關注[1]。但和其他的作物一樣，病害是危害葡萄產業的重要因素之一[2-4]。特別是在全世界栽培最廣的歐亞種葡萄，雖然品種優良，但抗病性低，因此，研究葡萄自身抗病機理具有重要的意義。

植物在與病原物長期的共同演化過程中，針對病原物的多種致病手段，發展了復雜的抗病機制。研究植物的抗病機制，可以揭示抗病性的本質，合理利用抗病性，達到控制病害的目的。本文從葡萄植物學特性和生物化學物質抗病性兩方面對葡萄抗真菌性病害的機理進行了分析和探討。

1 植物學特性與抗病性

1.1 表皮結構、絨毛與抗病性

研究發現，葡萄植株的表皮結構、葉背絨毛與抗病性有關，Boubals[5]認為對芽管侵入的抗性部分取決于表皮結構，有的葡萄品種下表皮多毛低凹，有的下表皮有一蠟質層，這些結構能使葉表面不易潮濕，從而使游動孢子不能發芽。另有研究表明，葡萄葉背茸毛與品種抗性有關，葉背絨毛極密的品種對霜霉病基本免疫，其抗性機制主要是因為密集的絨毛阻擋了病原菌的入侵，客觀上起到了一定的避病作用。

據賀普超等[6]田間觀察發現：網脈葡萄的幼葉易感病，但其革質的功能葉片，表面光滑較抗病。而麥黃葡萄有很多株系在田間發病比較晚，個別株系發病比較輕，這可能與該品種葉背密生絨毛有關。這些都說明，植物除了遺傳上的抗病性外，也存在著某些結構上的抗性。

1.2 氣孔結構與抗病性

一些學者對氣孔的結構和霜霉病的關系做了較為詳細的研究，但持有不同的看法。王國英[7]用掃描電鏡與光學顯微鏡對不同抗病性的葉片氣孔進行了觀察，結果顯示，氣孔密度及結構與葡萄霜霉病的抗性存在著一定的相關性。抗病類型的葡萄品種葉背氣孔小而稀少，并有白色的堆積物；而感病類型的氣孔大而密集。李華[8]的試驗指出，氣孔對游動孢子向性引力的大小也是影響葡萄對霜霉病抗性的主要因素之一，抗病品種葉片上侵入的孢子數明顯低于感病品種，感病品種的氣孔比抗病品種的毛孔對游動孢子具有更大的向性引力。此外，還有相關研究發現，山葡萄葉片的氣孔密度與霜霉病指數呈極顯著的正相關，因此，可以用山葡萄葉表氣孔密度作為霜霉病抗病性指標之一。但也有相反的結論，劉天明[9]的研究表明，葉片氣孔的大小、密度和晝夜開閉程度與葡萄感病性無關。

1.3 果皮結構與抗病性

根據賀普超等[6]對中國葡萄野生種抗病性的研究指出：葡萄野生種的果皮細胞和角質層厚度與對抗白腐病和炭疽病的抗病性呈正相關關系。

研究發現，一些葡萄品種果皮上的小孔密度與感染炭疽病的程度呈顯著的正相關關系。并指出歐亞種葡萄果實的小孔密度較大，較易感病；歐美雜交種與法國雜交種的果實小孔密度較小，抗病性較高。果皮上的小孔是內外溝通的渠道，果實內的營養物質將通過小孔外滲至果面，與水分一起，成為了病菌孢子萌發的良好培養基，從而導致果實感染真菌性病害。由于炭疽病、白腐病和灰腐病的孢子在沒有營養的水中不能發芽，因此可以認為葡萄漿果上這種大小和密度不等的小孔很可能為病菌提供營養物質，同時也是病菌直接侵入的自然孔口。根據小孔與病情的回歸相關、種間的差異及多年的田間病情觀察，初步認為：小孔密度指數在20%以下為鑒定葡萄品種或雜種后代抗炭疽病的一項可靠指標[10]。

長期以來，果實表皮結構與厚度一直被認定為是抗病的主要因素，然而果實表皮的抗病作用還與生育期有關。隨著葡萄果實的成熟，果實表皮伴生出很多小孔與裂紋，病菌很易由此侵入。據研究[11]，葡萄灰霉病病菌的分生孢子侵染力對未受損傷的果實與被刮傷表皮的果實實際上并沒有明顯的差異。當幼果表皮刮傷時，表皮的保護作用對病菌分生孢子的侵染仍具有抗性，而對菌絲的侵入則無多大抗性。

1.4 植物過敏性反應與抗病性

植物過敏性反應是植物體對非親和性病原物侵染所表現出來的高度敏感現象。受到侵染的細胞和鄰近的細胞迅速死亡，導致病原物被封鎖在枯死的組織中。由過敏性反應引起的細胞死亡并不是病原物殺死細胞的結果，它屬于程序性細胞死亡[12]，是植物遺傳學上主動控制的過程，是植物的自控性自殺，以犧牲少量細胞換取植物個體的生存[13]。

植物的過敏性反應是重要的抗性機制之一。Baylass[14]觀察到過敏性壞死與氣孔抗擴展兩種反應，這在圓葉葡萄和美洲種葡萄上表現突出。王國英[15]在研究河岸葡萄、瘤枝葡萄、復葉葡萄和山葡萄的抗性中發現，它們均具有過敏性抗病性，高抗病葡萄品種在接種后會形成壞死斑。

2 生物化學物質與抗病性

2.1 植物抗毒素與抗病性

植物抗毒素包括多種不同的代謝產物，如類黃酮類化合物、芪類化合物、倍半萜類化合物、類固醇和生物堿[16]。植物抗毒素對病原菌并不具有特異性，其對許多不同的病原菌的生長均有抑制作用。植物抗毒素種類與病原菌的種類無關，而是由寄主決定的。植物抗毒素不僅存在于病菌侵染的組織中，健康正常的組織中也有微量存在，而且非病原菌侵害性的傷害，如藥物和切傷等也能使之產生和增加。Morkunas[17]發現，植物在受到枯萎病病菌侵染后，體內類黃酮類物質增加。另據研究，用抗病葡萄品種和感病品種做人工接種試驗，7 d后測定發現，抗病品種的植物殺菌素、葉片汁液及細胞間物質的毒性強于感病品種，植物抗毒性可以殺死真菌病菌的游動孢子，從而防止感染蔓延至整片葉片[18]。植物殺菌素的活性變化與葡萄品種的抗性、生長期及環境條件都有關。Voitovich[19]報道，抗病的葡萄葉片染病后產生壞死斑，其原因可能是由于植物體內抗毒素的積累。

2.2 單寧與抗病性

植物單寧（Vegetable Tannin），又稱為植物多酚（Plantpolyphenol），是植物體內廣泛存在的一類多元酚化合物[20]。單寧可抑制微生物酶的產生及病毒的生長，其對微生物的毒害方式有3種：阻止底物與菌酶結合、破壞菌膜組織及鰲合金屬離子。研究發現：灰霉病菌的侵染性菌絲能夠在死亡的植物細胞上形成菌落，分泌果膠溶解酶與纖維素分解酶來軟化植物細胞壁。葡萄幼果的果皮表面含有大量的抑制物來阻止灰霉病菌軟化酶的形成，這些抑制物質多為單寧類的物質，尤其是花青素。但它的作用在果實接近成熟時由于氧化與濃縮而大大減弱[21]。Christelle等[22]對灰霉病侵染葡萄果實研究發現，葡萄果皮中單寧物質的含量與灰霉病菌絲的侵染程度呈現負相關。

2.3 酶活性與抗病性

當植物受到病原物侵染而發生主動防衛反應時，植物體內的一系列防御酶系會發生許多有利于植物防御的變化。研究表明，過氧化物酶和多酚氧化酶的活性與植物的抗病性存在一定的相關關系，因此這兩種酶的活性變化可以作為植物抗病性鑒定的生化指標。楊國順等[23]研究顯示，葡萄葉片中的過氧化物酶活性與葡萄抗黑痘病呈正相關。史娟等[24]的研究亦表明，葡萄品種間的抗病性與過氧化物酶活性存在一定的相關性。

Marudtyan等[25]研究發現，高度抗葡萄霜霉病的品種，其多酚氧化酶的活性增加，而感病品種該酶活性下降。Abadzhyan[26]分析了不同抗性品種葉、新梢、根、莖和花粉內酚類物質的含量，發現抗性品種的葉和花粉內游離酚含量較高。一般認為，過氧化氫酶活性與其同工酶可用來進行抗性的早期鑒定：未感病時過氧化氫酶活性與抗病性沒有相關性，接種后酶活性與感病性呈現負相關。

但亦有不同的觀點，Rudyshin[27]發現：在受侵染的局部過氧化酶活性大大提高，并出現壞死斑，葉片感染部分越小，則過氧化酶活性越低；感病品種受侵染時，葉片各個部分的過氧化物酶活性均比對照高。測定整個葉片時，抗病品種處理的過氧化物酶活性比對照高8.36%，而感病品種的處理比對照高98.08%。于鳳鳴[28]比較了高抗與高感霜霉病品種幼葉中過氧化物酶與多酚氧化酶的活性，結果表明，感病品種葉片過氧化物酶的活性高于抗病品種，并且差異達到了極顯著，抗病品種葉片中多酚氧化酶活性高于感病品種。

3 小結與展望

目前，葡萄抗真菌性病害研究是葡萄抗病機理研究中的重要部分。大量研究表明：葡萄葉片表皮結構、絨毛特征、氣孔結構、果皮厚度、植物過敏性反應、抗毒素、單寧物質含量及相關防御酶（苯丙氨酸解氨酶、過氧化物酶、多酚氧化酶）的活性與葡萄對真菌性病害的抗性存在密切的聯系，可作為葡萄抗真菌性病害的抗性指標。總之，葡萄對真菌性病害的抗病機理受多種因素影響。葡萄植株先天具有的植物學特征為被動抗病因素，植株體內含有的與抗病相關的生物化學物質為主動抗病因素，這兩種因素的綜合作用決定了植株的抗病性。研究葡萄對真菌性病害的抗病機理仍有不少問題亟待解決：（1）影響葡萄抗真菌性病害的因素有很多，研究各因素之間如何相互影響的報道還較少；（2）在葡萄植株的抗病過程中，與抗病機制密切相關的物質的表達需要得到有效的刺激誘導，如何尋找更多有效的誘導因子以誘發植株的抗病反應，這在防治葡萄真菌性病害上將有重要意義；（3）控制抗病物質表達的基因有多個，而究竟哪個或哪些基因與抗病密切相關還需要做進一步的研究等。隨著生物學的迅速發展，這些問題的解決將為葡萄抗真菌性病害研究開拓新的途徑。

[1]王 磊.中國的葡萄與葡萄酒發展現狀 [J].科技創新導報，2010，（13）：231.

[2]沙月霞，王國珍，樊仲慶.不同釀酒品種對霜霉病的抗性分類[J].西北農林學報，2006，15（5）：114-117.

[3]陳孝蘭，植玉蓉，陳玉霞.葡萄炭疽病的發生特點及防治對策[J].農業科技通訊，2009，（5）：181.

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[5]Boubals,D.Rot and deterioration[J].Review of Plant Pathologen,1984,63（8）:328.

[6]賀普超，王國英.我國葡萄野生種霜霉病抗性的調查研究[A]//賀普超.葡萄研究論文選集[C].楊凌：西北農林科技大學出版社，2003，7：90-98.

[7]王國英.葡萄葉片氣孔與霜霉病抗性 [J].果樹科學，1988，5（3）：120-121.

[8]李 華.葡萄抗病和感病品種葉片氣孔對霜霉病游動孢子的向性引力比較研究[J].法國農業通訊，1986，（1）：27-30.