不同損傷方式對馬鈴薯葉片過氧化物酶及其同工酶活性的影響

劉可為 白麗 黃倩茹 任琴

摘 要 本研究以馬鈴薯為試驗材料，通過剪葉、打孔模擬蟲害對馬鈴薯葉片的損傷，測定了不同損傷的馬鈴薯葉片中過氧化物酶及其同工酶活性的時序變化。結果表明，與各自的對照相比，打孔后馬鈴薯葉片在所測時間序列中過氧化物酶活性均顯著增高，其中打孔處理后各時序中過氧化物酶活性一直處于增高水平，但各時序間過氧化物酶活性均無顯著差異。剪葉處理后馬鈴薯葉片中過氧化物酶活性在1 h、8 h中顯著增加。同時，打孔和剪葉處理后1 h、4 h和8 h馬鈴薯葉片中POD同工酶條帶清晰加粗、色澤變深，這與過氧化物酶活性變化基本一致。上述變化與蟲害取食植物葉片后過氧化物酶的變化較為一致，說明剪葉、打孔能部分取代蟲害的誘導，提高植物的誘導抗性。

關鍵詞 馬鈴薯;過氧化物酶;同工酶

中圖分類號：S532 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.26.072

馬鈴薯是內蒙古自治區烏蘭察布市的支柱產業，也是農民脫貧致富的主要農作物。馬鈴薯在生長過程中，常會受到桃蚜等蟲害侵染，產量和質量明顯下降。

已有研究表明，植物受到病蟲為害時，植物組織中的蛋白質會發生變化。過氧化物酶是一種對環境條件十分敏感的氧化酶類，其同工酶譜帶的變化在一定程度上反映了植物抗病蟲性的強弱。呂英民等[1]對杏品種過氧化物酶同工酶的研究，開始了我國同類研究的新紀元;宋從鳳等[2]研究了桉樹對青枯病抗性與過氧化物酶及同工酶的關系，系統闡述了以上兩種酶對于生物特性方面的影響，引發了人們對于該問題研究方向更深層次的思考。隨后，研究者先后完成了陸地棉抗蟲品種過氧化物酶同工酶分析[3]、不同榛樹葉中過氧化物酶同工酶的研究[4]等諸多課題的研究工作，將前人的實驗理論不斷應用于全新物種上，取得了較為顯著的成果。徐松鶴等[5]研究表明，蟲害、施鉀+蟲害處理均能提高馬鈴薯葉片中水楊酸含量，用15 μmol·L-1外源水楊酸噴施顯著提高了施鉀組中POD、SOD和CAT活性。盡管病蟲害侵染與植物抗氧化研究已有報道，但不同蟲害的損傷方式對馬鈴薯過氧化物酶和同工酶活性的影響研究報道很少。

在研究植物與昆蟲關系時需要大量蟲源，但有些昆蟲對環境敏感，因此對飼養條件要求高。有些昆蟲繁殖能力強，在試驗中及試驗完成后需謹慎處理，否則會對周圍環境造成傷害。因此，試驗所需昆蟲既提高了成本也增加了難度。針對上述存在問題，本研究利用剪葉、打孔的人工損傷方式模擬了植食性昆蟲對馬鈴薯葉片的取食情況，研究了不同損傷方式下馬鈴薯葉片中過氧化物酶和同工酶活性的變化，旨在為馬鈴薯科學抗蟲提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

馬鈴薯品種為費烏瑞它（Favorita），原產于荷蘭，屬早熟高產品種。本試驗的種子來源于烏蘭察布市農牧業科學研究院，將種子播種在集寧師范學院生命科學學院園藝實訓基地的大棚中，播前對土壤進行消毒處理，40 d左右馬鈴薯植株出苗，待馬鈴薯植株長出6片葉子時，進行模擬蟲害處理。

1.2 試驗處理

選擇長勢一致的馬鈴薯植株30盆，將其分成2組，每組15盆，每組又分成3種處理，分別為對照（CK）、打孔（DK）和剪葉（JY），每個處理重復5次。用針和剪刀模擬昆蟲口器分別對馬鈴薯葉片進行打孔和剪葉處理，處理結束后計時，然后按照處理后1 h、2 h、4 h、8 h

時間序列進行取樣，另取5株作為對照。采樣均勻、隨機，樣品采集后放入液氮中，帶回實驗室進行過氧化物酶活性和同工酶變化的測定。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 過氧化物酶活性的測定

過氧化物酶活性的測定參考徐松鶴等[5]方法進行粗酶液提取，然后運用比色法在波長470 nm處測吸光度值，計算不同處理條件下過氧化物酶活性。

1.3.2 過氧化物酶同工酶的表達

采用任琴等[6]方法，通過SDS-PAGE電泳法對過氧化物酶同工酶表達量進行研究，觀察條帶，分析結果。

1.4 數據統計與分析

采用SPSS 19.0統計分析軟件進行數據分析，LSD檢驗分析處理間平均值的差異。

2 結果與分析

2.1 不同損傷方式對馬鈴薯葉片中過氧化物酶活性時序變化的影響

不同損傷方式對馬鈴薯葉片內過氧化物酶活性影響的測定結果如圖1所示。

圖中數值采用單因素ANOVA分析，所得數據為5次重復的平均值（±標準差），柱上不同小寫字母表示組內處理間差異顯著（P<0.05），不同大寫字母表示組間差異顯著（P<0.05）

結果表明：與各自的對照相比，打孔后馬鈴薯葉片在所測時間序列中過氧化物酶活性均顯著增高，分別為各自對照的2.3倍、2.1倍、1.8倍和2.5倍。各時序中打孔處理后過氧化物酶活性增高，各時序間過氧化物酶活性均無顯著差異。剪葉處理后馬鈴薯葉片中過氧化物酶活性呈現無規律變化，其中剪葉后1 h、8 h馬鈴薯葉片中過氧化物酶活性顯著增加，2 h和4 h雖有所增高或降低，但方差分析結果顯示，與各自對照相比，差異不顯著。

2.2 不同損傷方式對馬鈴薯葉片中過氧化物酶同工酶活性的影響

不同損傷方式（打孔、剪葉、對照）對馬鈴薯葉片內過氧化物酶同工酶活性的測定結果如圖2所示。結果表明：與各自對照相比，打孔和剪葉處理后1 h、4 h和

8 h馬鈴薯葉片中POD同工酶條帶清晰加粗、色澤變深，表明馬鈴薯葉片內過氧化物酶同工酶活性明顯升高，其中打孔處理后的馬鈴薯葉片中POD同工酶所呈現出的條帶明顯加粗，表明馬鈴薯葉片內過氧化物酶同工酶的活性升高;剪葉處理后的馬鈴薯葉片中POD同工酶所呈現出的條帶，在1 h到8 h條帶也加粗，但較打孔處理色澤淺，其活性介于對照和打孔處理之間。

3 結論與討論

不同損傷方式對馬鈴薯葉片中過氧化物酶及其同工酶活性的時序變化有不同影響。本研究中，當馬鈴薯葉片受到打孔、剪葉等機械損傷后，馬鈴薯葉片中過氧化物酶活性明顯增強，這一結果與施鉀+外源水楊酸噴施處理馬鈴薯后，體內POD和CAT活性均顯著升高相一致。推測可能是機械損傷誘導了馬鈴薯植株中內源SA含量的增加，從而在抗蟲反應信號傳遞中起正調節作用[7]。POD同工酶活性的檢測也證明了馬鈴薯體內POD活性增加，說明機械損傷可以使植物體內產生的活性氧得到清除，減輕了蟲害對馬鈴薯的持續傷害。

馬鈴薯受到不同方式的損傷后引起馬鈴薯的組成防御，組成防御就是植物的物理防御，植物的一種固有抗性，取決于不同的基因型，因環境條件的不同而影響其抗性程度，但總是存在于植物中并始終起作用。它是對植物抗性的橫向考察，相對比較固定，對植食性昆蟲基本上都是負面的。不同損傷方式的馬鈴薯葉片遭到破壞后葉片中的過氧化物酶及其同工酶活性的改變會提高植株的抗蟲害能力，從而抵抗病原菌入侵，使植物免遭病害或減輕病害。這是一種非常復雜的適應可塑性，雖然進行了大量試驗，但植物體內各種物質在誘導化學防御中的地位及其協調作用還需深入探討。另外，對快速誘導抗性機理的研究，將為滯后誘導抗性的研究奠定基礎，這在害蟲與植物相互關系的研究中具有特殊的意義和作用[8-11]。

本研究將會對馬鈴薯產量以及品質的提高有很大的影響，在馬鈴薯未被昆蟲破壞前，提前模擬昆蟲的口器對馬鈴薯葉片進行處理，馬鈴薯葉片中的過氧化物酶[12-16]及其同工酶活性有所提高，使馬鈴薯的抗蟲害能力明顯增強，這對防御昆蟲的侵害帶來了很大的幫助，也將會對我國馬鈴薯種植面積的擴大、馬鈴薯產業的發展有很大的推動作用。

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（責任編輯：劉 昀）