不同銨硝比例對杭白菊次生代謝及抗病性的影響

張 朋， 王康才*， 趙 杰， 趙秀梅， 郭慶海， 陳志祥

(1 南京農業大學中藥材研究所， 江蘇南京 210095； 2 江蘇省鹽城市濱海縣植保植檢站， 江蘇濱海 224500；3 江蘇省鹽城市射陽縣盛大藥材有限公司， 江蘇射陽 224300)

1 材料和方法

1.1 試驗設計

試驗在南京農業大學校內試驗基地進行，供試材料由洋馬中藥材種植基地提供。2013年6月選取生長一致，無病蟲害的健壯植株定植于花盆，每盆1株，花盆規格為35 cm×30 cm，基質為蛭石和珍珠巖，比例為(1 ∶2)，每盆裝基質約25 L。

另外，在整個生育期內每盆所施過磷酸鈣，氯化鉀總量分別為7.698 g和1.353 g，其中過磷酸鈣采用一次性基施，氮肥和鉀肥則分別于6月初、 7月下旬、 9月初按底肥40%、 打頂分枝肥40%、 蕾肥20%分3次施入。為了保證試驗材料正常生長，在原有施肥方案的基礎上采用一次性基施的方式補充中、 微量元素(見表1)。試驗采用隨機區組設計，管理措施一致，4次重復。

表1 補充施用中、 微量元素情況(g/pot)

1.2 測定項目和方法

1.2.1 病害調查方法 2013年9月中下旬，觀察杭白菊斑枯病發病情況，各處理采取對角線定點定株調查，每隔5 d調查一次，每個處理調查5株。

1.2.3 杭白菊中總黃酮、 綠原酸、 木犀草苷、 3,5-O-雙咖啡酰基奎寧酸的測定 2013年9月底分別選取不同處理的根、 莖、 葉、 花洗凈，105 ℃殺青30 s，置DHG90A電熱恒溫干燥箱中75 ℃烘至恒重，打粉過0.3 mm篩。總黃酮采用超聲提取，比色法測定；綠原酸、 木犀草苷、 3,5-O-雙咖啡酰基奎寧酸等成分按照2010版藥典[8]的方法進行測定。

1.3 數據處理

試驗數據采用Excel 2007和統計軟件SPSS 19.0進行統計分析，LSD法檢驗差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同銨硝比例對杭白菊斑枯病發病率及病情指數的影響

表2 不同銨硝比例對菊花蕾期斑枯病發生情況的影響(%)

2.2 不同銨硝比例對杭白菊葉片中木質素、 纖維素、 可溶性總糖、 可溶性蛋白含量的影響

表3 不同銨硝比例對杭白菊葉片木質素、 纖維素、 可溶性總糖、 可溶性蛋白含量的影響

2.3 不同銨硝比例對杭白菊病葉中苯丙氨酸解氨酶(PAL)和抗氧化酶的影響

表4 不同銨硝比例對杭白菊葉片PAL和抗氧化酶的影響

2.4 不同銨硝比例對杭白菊病葉中丙二醛和超氧陰離子含量的影響

2.5 不同銨硝比例對杭白菊不同部位總黃酮含量的影響

表5 不同銨硝比例對MDA和的影響

2.6 不同銨硝比例對綠原酸、 木犀草苷、 3,5-O-雙咖啡酰基奎寧酸含量的影響

表6 不同銨硝比例對杭白菊不同部位總黃酮含量的影響(mg/g)

表7 不同銨硝比例對杭白菊綠原酸、 木犀草苷和3,5-O-雙咖啡酰基奎寧酸含量的影響(%)

2.7 相關生理指標與發病率和病情指數的相關分析

相關性分析結果(表8)表明，杭白菊的木質素、 可溶性總糖、 苯丙氨酸解氨酶(PAL)、 過氧化物酶(POD)活性、 超氧陰離子、 綠原酸、 3,5-O-雙咖啡酰基奎寧酸、 花中總黃酮的含量與杭白菊斑枯病的發病率和病情指數呈負相關，且達極顯著水平(P<0.01)；SOD活性、 MDA含量與杭白菊斑枯病的發病率和病情指數呈正相關，且均達顯著水平(P<0.05)或極顯著水平；纖維素、 可溶性蛋白、 木犀草苷和根中總黃酮含量與發病率和病情指數有一定的相關性但均不顯著；綜合方差分析和相關性分析的結果，認為杭白菊斑枯病的發病率和病情指數與相關生理指標和次生代謝密切相關。

表8 杭白菊相關生理指標與發病率和病情指數的相關分析(n=15)

3 討論

3.1 不同銨硝比例對杭白菊斑枯病及木質素、 纖維素、 可溶性總糖等物質的影響

植物在長期的進化過程中，在與病原菌相互作用中通過各種代謝途徑和形式建立了有效應對外來侵害的完整機制，例如形態結構屏蔽、 抗氧化酶、 抗病物質等。

木質素與植物的抗病性密切相關，木質素含量的增加提高了寄主植物的抗性，阻礙了病原菌對植物的進一步侵染[9]。纖維素在維持植物細胞的形態、 抵抗病害方面也發揮了重要的作用。本研究發現在病害脅迫下，隨著硝態氮比例的增加，木質素、 纖維素含量呈先上升后下降的趨勢，斑枯病的發病率也隨之降低，這與駱桂芬等[10]木質素含量增加降低霜霉病發生率，李淼等[11]對木質素含量與抗病性呈正相關的研究結果相一致。

3.2 不同銨硝比例對杭白菊斑枯病及保護酶物質的影響

過氧化物酶(POD)是與植保素、 木質素等物質的生物合成有關的一類氧化酶[14]，POD 可以將酚類物質氧化為醌類物質，清除活性氧，提高植物的抗病能力。本研究發現，在病害脅迫下隨著硝態氮比例的增加杭白菊病葉中POD的活性先升高后下降，斑枯病的發病率隨之下降。這說明不同銨硝比例或許是通過影響病害脅迫下POD的含量來影響植物病害的發生。

丙二醛(MDA)是不飽和脂肪酸降解的末端產物，其含量可作為膜脂過氧化程度的一個重要指標。本研究發現在病害脅迫下隨著硝態氮比例的增加杭白菊病葉中MDA的含量呈先下降后上升的趨勢，且單施硝態氮時MDA含量較低，與植株的病害發生情況相一致。這與翟彩霞等[20]的研究結果一致

3.3 不同銨硝比例對杭白菊斑枯病及次生代謝產物的影響

黃酮類化合物與植物的抗病性關系密切，參與組織和病原微生物的互作及防御反應，具有抗病毒，抑菌活性，可作為植保素在植物體內累積使植物免受微生物的侵染[21]。本研究發現在病害脅迫下隨著硝態氮比例的增加，植物體內黃酮含量隨之增加，發病率逐步下降，這也許是因為氮素會對黃酮合成過程中的關鍵酶PAL產生影響，苯丙氨酸是蛋白質和酚類化合物合成的共同前體，酚類與蛋白質之間存在競爭關系，在病害影響下施入硝態氮會使苯丙氨酸向蛋白方向轉化減少(這也是本試驗中蛋白含量隨硝態氮比例增加而有所減少的一個原因)，導致PAL活性增強，即黃酮轉化的前體含量增加，從而使黃酮含量增加，并最終通過影響黃酮含量來影響植物病害的發生。

酚類物質是抗菌性物質，有一定的毒性在植物體內可抑制病原物分泌的水解酶起到抗菌作用，它又是木質素合成的前體，使木質化增強。在植物抗病過程中起重要作用，提高植物的抗病性[22]。苯丙氨酸解氨酶(PAL)與植物體內苯丙烷類代謝和大多數酚類物質的合成密切相關，PAL是其合成過程中的關鍵酶，PAL 活性增強，植物體內酚類物質如綠原酸等含量增多，同時 PAL 也是調控植物過敏性反應的主要酶系之一。本研究發現在病害脅迫下隨著硝態氮比例的增加，PAL、 綠原酸、 3,5-O-雙咖啡酰基奎寧酸均出現先上升后下降的趨勢，而植株的發病率也隨之有所降低。這說明不同銨硝比例或許是通過影響病害脅迫下PAL活性、 綠原酸、 3,5-O-雙咖啡酰基奎寧酸含量來影響植物病害的發生。這與王萱[23]的研究結果PAL活性與抗病性呈正相關，郭瑩等[3]銨態氮促進大白菜芝麻狀斑點病發生的作用高于硝態氮和酰胺態氮的研究結果一致，與葉茂炳等[24]的研究小麥麥穗接種病原菌以后，PAL比活力變化以及綠原酸含量與其抗赤霉病程度呈負相關不一致，這可能是病原菌以及植物類別不同等原因所致。

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