寡糖·鏈蛋白對馬鈴薯葉片抗氧化酶的影響

李培玲，李繼平，惠娜娜，王 立，鄭 果，漆永紅，徐生軍

(1.甘肅農業大學 植物保護學院，蘭州 730070；2.甘肅省農業科學院 植物保護研究所，蘭州 730070；3.農業部天水作物有害生物科學觀測試驗站,甘肅天水 741299)

馬鈴薯(Solanumtubersum)，茄科多年生草本植物，是僅次于小麥、稻谷和玉米的第四大糧食作物。馬鈴薯是甘肅省第三大食糧作物[1]，隨著種植面積的逐年擴大，馬鈴薯病害呈加重趨勢，影響著馬鈴薯的產量和品質，嚴重制約馬鈴薯產業的發展。目前，防治馬鈴薯病害的措施主要是化學防治，但是農藥的大量使用，導致馬鈴薯植株產生抗藥性。因此，探尋更安全有效的防治馬鈴薯病害的方法已成為各國專家學者研究的熱點。

6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑(商品名為阿泰靈)是中科院研究的首個抗病毒的植物免疫蛋白質農藥。6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑來源于極細鏈格孢(Alternariatenuissima)的主效蛋白激發子PeaT1和Hrip1與氨基寡糖，通過科學配伍而研制的植物免疫蛋白制劑。6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑針對作物本身起作用，通過誘導刺激植物產生水楊酸、茉莉酸等，誘導產生免疫信號傳遞的途徑，產生植保素、致敏相關蛋白，提高植物的免疫和抗性，從而抵抗病害蟲害的入侵。該制劑在獲得農藥登記以來，在多種蔬菜、水稻、柑橘等表現出良好的抗病增產作用[2-5]。

在生物學研究中，超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)是十分重要的指標。同時，SOD、POD和CAT酶也是植物活性氧消除系統，它們能消除植物體內多余的H2O2，在植物代謝方面占據舉足輕重的地位。

本研究采用6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑對馬鈴薯植株進行噴施處理，通過測定超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)活性變化，以期明確其對馬鈴薯病害的防控機理。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 供試品種 ‘大西洋’(易感晚疫病)、‘隴薯3號’(中抗晚疫病)和‘莊薯3號’(高抗晚疫病)的馬鈴薯一級種(生產用種)，由甘肅省農業科學院馬鈴薯研究所渭源縣會川試驗站提供。

1.1.2 供試藥劑 6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑(商品名為阿泰靈)，由中國農業科學院植保研究所廊坊農藥廠提供。

1.1.3 營養土 市售。

1.2 馬鈴薯苗的培養

馬鈴薯盆栽于室內(自然光照)，播期為2017-05-12。將‘大西洋’‘隴薯3號’和‘莊薯3號’的健康薯塊種植于裝有營養土的塑料盆里，每個品種60盆，定期澆水并除去其中的雜草。2017年5月22日馬鈴薯開始出苗。

1.3 試驗設計

2017年6月21日第1次取樣，剪取足量葉片，放在保鮮袋中，封口標記置于-80 ℃冰箱中保存。采樣之后當天立即采用6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑進行噴霧處理。6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑設3個稀釋倍數，分別為500倍液、1 000倍液、1 500倍液，每個稀釋倍數設3個重復，對照(CK)噴施等量的清水。采用2 L氣壓式噴壺以每盆25 mL藥液量噴施。

在噴施后第1天、第2天、第3天、第4天、第5天、第6天、第7天，分別在馬鈴薯植株隨機取樣，每個處理用剪刀剪取足量葉片，放在保鮮袋中并封口，于-80 ℃冰箱保存。

1.4 酶活性測定方法

超氧化物歧化酶(SOD)采用NBT光化還原法[6]測定，過氧化物酶(POD)采用愈創木酚氧化法[7]測定，過氧化氫酶(CAT)采用紫外吸收法[8]測定。

1.5 數據統計

試驗數據利用Excel表格整理，用Duncan氏新復極差法檢驗差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑處理對不同馬鈴薯品種葉片SOD活性的影響

在第2、3、4、6天，1 000倍液處理的‘大西洋’葉片SOD活性顯著高于對照，在第3天達到最大值，為18.94 U·g-1·min-1。1 500倍液處理的葉片SOD活性在第2、6天顯著高于對照，在第6天達到最大值，為17.46 U·g-1·min-1。整體來看，‘大西洋’葉片SOD活性出現先升高后降低的趨勢(圖1)。

6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑處理后，在第1、3、4天，500倍液處理的‘隴薯3號’葉片SOD活性顯著高于對照，在第4天達到最大值，為18.34 U·g-1·min-1。在第1、3、4天，1 000倍液處理的葉片SOD活性顯著高于對照，在第1天最高，為19.12 U·g-1·min-1。在第1、2、3天，1 500倍液處理的‘隴薯3號’葉片SOD活性顯著高于對照，在第3天最高，為17.83 U·g-1·min-1。總的來說，6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑處理后的‘隴薯3號’葉片SOD活性整體呈現先升高后降低的趨勢(圖2)。

在第1～7天，500倍液處理的‘莊薯3號’葉片SOD活性顯著高于對照，在第3天達到最大值，為17.08 U·g-1·min-1。在第1、3、4、5天，1 000 倍液處理的葉片SOD活性顯著高于對照，在第1天最高，為18.80U·g-1·min-1。總體而言，6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑處理后的‘莊薯3號’葉片SOD活性也呈先升高后下降的趨勢(圖3)。

圖柱上不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下圖同。

圖2 不同處理對‘隴薯3號’SOD活性的影響Fig.2 Effects of different treatments on SOD of ‘Longshu 3’

2.2 6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑處理對不同馬鈴薯品種葉片POD活性的影響

在第3、5、7天，500倍液處理后的‘大西洋’葉片POD活性顯著高于對照，在第7天最高，為47.87 U·g-1·s-1；在第2、3、4、5、7天，1 000倍液處理后的葉片POD活性顯著高于對照，第5天最高，為66.56 U·g-1·s-1；在第3、4、7天，1 500倍液處理后的葉片POD活性顯著高于對照，在第3天最高，為58.23 U·g-1·s-1。總體而言，6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑處理后的‘大西洋’葉片POD活性整體呈現先上升后下降的趨勢(圖4)。

圖3 不同處理對‘莊薯3號’SOD活性的影響Fig.3 Effects of different treatments on SOD of ‘Zhuangshu 3’

在第2、3、4、6、7天，500倍液處理后的‘隴薯3號’葉片POD活性顯著高于對照，在第4天最高，為61.05 U·g-1·s-1；在第1、3、6、7天，1 000倍液處理后的‘隴薯3號’葉片POD活性顯著高于對照，在第4天最高，為90.89 U·g-1·s-1；在第1～7天，1 500倍液處理后的‘隴薯3號’葉片POD活性顯著高于對照，在第5天最高，為101.44 U·g-1·s-1。總體而言，6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑處理后的‘隴薯3號’葉片POD活性整體也出現先升高后降低的趨勢(圖5)。

在第1、2、5、6、7天，500倍液處理后的‘莊薯3號’葉片POD活性顯著高于對照，在第6天最高，為104.13 U·g-1·s-1；在第1～6天，1 000倍液處理后的‘莊薯3號’葉片POD活性顯著高于對照，在第3天最高，為95.62 U·g-1·s-1；在第7天，1 500倍液處理后的‘莊薯3號’葉片POD活性顯著高于對照，為41.59 U·g-1·s-1。總體來說，6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑處理后的‘莊薯3號’葉片POD活性整體也呈現先上升后下降的趨勢(圖6)。

圖4 不同處理對‘大西洋’POD活性的影響Fig.4 Effects of different treatments on POD of ‘Atlantic’

2.3 6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑處理對不同馬鈴薯品種葉片CAT活性的影響

在第4天，500倍液處理后的‘大西洋’葉片CAT活性顯著高于對照，為85.47 U·g-1·min-1；在第4～7天，1 000倍液處理后的‘大西洋’葉片CAT活性顯著高于對照，在第6天最高，為63.47 U·g-1·min-1；在第1、4天，1 500倍液處理后的‘大西洋’葉片CAT活性顯著高于對照，在第4天最高，為32.55 U·g-1·min-1。整體而言，6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑處理后的‘大西洋’葉片CAT活性呈現先升高后降低的趨勢(圖7)。

在第2、3、5、6、7天，500倍液處理后的‘隴薯3號’葉片CAT活性顯著高于對照，在第2天最高，為39.84 U·g-1·min-1；在第5天，1 000倍液處理后的‘隴薯3號’葉片CAT活性顯著高于對照，為34.57 U·g-1·min-1；在第2、4、5、6天，1 500倍液處理后的‘隴薯3號’葉片CAT活性顯著高于對照，在第4天最高，為33.55 U·g-1·min-1。總體而言，6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑處理后的‘隴薯3號’葉片CAT活性整體也呈現先升高后降低的趨勢(圖8)。

圖6 不同處理對‘莊薯3號’POD活性的影響Fig.6 Effects of different treatments on POD of ‘Zhuangshu 3’

圖7 不同處理對‘大西洋’CAT活性的影響Fig.7 Effects of different treatments on CAT of ‘Atlantic’

在第1、5、6天，500倍液處理后的‘莊薯3號’葉片CAT活性顯著高于對照，在第6天最高，為158.86 U·g-1·min-1；在第1、4、5、6、7天，1 000倍液處理后的‘莊薯3號’葉片CAT活性顯著高于對照，在第7天 最高，為124.85 U·g-1·min-1；在第1、2、3、6天，1 500倍液處理后的葉片CAT活性顯著高于對照，在第6天最高，為130.15 U·g-1·min-1。總體而言，6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑處理后的‘莊薯3號’葉片CAT活性整體呈現先升高后降低的趨勢(圖9)。

3 結論與討論

6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑自登記以來，有過在多種植物上的試驗報道，抗病效果較好，但其在馬鈴薯方面研究很少。本試驗以不同抗性品種馬鈴薯為試驗對象，初步探究6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑在不同抗性的馬鈴薯品種上使用后相關抗性酶活性的變化，以期明確其對馬鈴薯病害的防控機理。

圖8 不同處理對‘隴薯3號’CAT活性的影響Fig.8 Effects of different treatments on CAT of ‘Longshu 3’

圖9 不同處理對‘莊薯3號’CAT活性的影響Fig.9 Effects of different treatments on CAT of ‘Zhuangshu 3’

POD是植物體內廣泛存在一種氧化-還原酶，能增加植株幼嫩組織的木質化程度，它通過催化以H2O2為氧化劑的氧化還原反應，將H2O2還原為H2O，從而清除植物細胞內的H2O2[11]。本試驗用6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑處理馬鈴薯后，發現植株葉片POD活性整體呈現上升趨勢。

CAT主要存在于乙醛酸循環體、線粒體和過氧化物酶體中，它的主要功能就是清除病原物侵染植物后所產生的活性氧(主要是H2O2)，催化H2O2還原為H2O和O2。本試驗用6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑處理馬鈴薯后，發現抗性品種植株的葉片CAT活性整體明顯上升，感病品種反而下降，該結果與品種抗病性有關。陸建英等[12]采用0.1%S-誘抗素處理豌豆，發現處理后POD酶升高，但降低CAT酶，與本試驗結果不一致，可能與不同藥劑的不同作用及不同作物的抗病性有關。

盛世英等[13]采用6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑在小麥上進行研究，結果表明，6葉期小麥經6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑噴霧處理后，POD、SOD和CAT防御酶活性提高45%。本試驗中馬鈴薯經6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑處理后，在一段時間內葉片POD和SOD酶均升高，抗病品種葉片CAT酶上升，感病品種反而下降。本試驗初步測定6%寡糖·鏈蛋白可濕性粉劑對不同品種馬鈴薯植株葉片中POD、SOD和CAT活性的影響，能否提高植株抗病性還需進行接種條件下研究加以證實。