不同損傷方式對(duì)馬鈴薯葉片過(guò)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(yàn)材料，通過(guò)剪葉、打孔模擬蟲(chóng)害對(duì)馬鈴薯葉片的損傷，測(cè)定了不同損傷的馬鈴薯葉片中過(guò)氧化物酶及其同工酶活性的時(shí)序變化。結(jié)果表明，與各自的對(duì)照相比，打孔后馬鈴薯葉片在所測(cè)時(shí)間序列中過(guò)氧化物酶活性均顯著增高，其中打孔處理后各時(shí)序中過(guò)氧化物酶活性一直處于增高水平，但各時(shí)序間過(guò)氧化物酶活性均無(wú)顯著差異。剪葉處理后馬鈴薯葉片中過(guò)氧化物酶活性在1 h、8 h中顯著增加。同時(shí)，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(guò)氧化物酶活性變化基本一致。上述變化與蟲(chóng)害取食植物葉片后過(guò)氧化物酶的變化較為一致，說(shuō)明剪葉、打孔能部分取代蟲(chóng)害的誘導(dǎo)，提高植物的誘導(dǎo)抗性。

關(guān)鍵詞 馬鈴薯;過(guò)氧化物酶;同工酶

中圖分類(lèi)號(hào)：S532 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.26.072

馬鈴薯是內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市的支柱產(chǎn)業(yè)，也是農(nóng)民脫貧致富的主要農(nóng)作物。馬鈴薯在生長(zhǎng)過(guò)程中，常會(huì)受到桃蚜等蟲(chóng)害侵染，產(chǎn)量和質(zhì)量明顯下降。

已有研究表明，植物受到病蟲(chóng)為害時(shí)，植物組織中的蛋白質(zhì)會(huì)發(fā)生變化。過(guò)氧化物酶是一種對(duì)環(huán)境條件十分敏感的氧化酶類(lèi)，其同工酶譜帶的變化在一定程度上反映了植物抗病蟲(chóng)性的強(qiáng)弱。呂英民等[1]對(duì)杏品種過(guò)氧化物酶同工酶的研究，開(kāi)始了我國(guó)同類(lèi)研究的新紀(jì)元;宋從鳳等[2]研究了桉樹(shù)對(duì)青枯病抗性與過(guò)氧化物酶及同工酶的關(guān)系，系統(tǒng)闡述了以上兩種酶對(duì)于生物特性方面的影響，引發(fā)了人們對(duì)于該問(wèn)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(chóng)品種過(guò)氧化物酶同工酶分析[3]、不同榛樹(shù)葉中過(guò)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(shí)驗(yàn)理論不斷應(yīng)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(chóng)害、施鉀+蟲(chóng)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(chóng)害侵染與植物抗氧化研究已有報(bào)道，但不同蟲(chóng)害的損傷方式對(duì)馬鈴薯過(guò)氧化物酶和同工酶活性的影響研究報(bào)道很少。

在研究植物與昆蟲(chóng)關(guān)系時(shí)需要大量蟲(chóng)源，但有些昆蟲(chóng)對(duì)環(huán)境敏感，因此對(duì)飼養(yǎng)條件要求高。有些昆蟲(chóng)繁殖能力強(qiáng)，在試驗(yàn)中及試驗(yàn)完成后需謹(jǐn)慎處理，否則會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成傷害。因此，試驗(yàn)所需昆蟲(chóng)既提高了成本也增加了難度。針對(duì)上述存在問(wèn)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(chóng)對(duì)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(guò)氧化物酶和同工酶活性的變化，旨在為馬鈴薯科學(xué)抗蟲(chóng)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

馬鈴薯品種為費(fèi)烏瑞它（Favorita），原產(chǎn)于荷蘭，屬早熟高產(chǎn)品種。本試驗(yàn)的種子來(lái)源于烏蘭察布市農(nóng)牧業(yè)科學(xué)研究院，將種子播種在集寧師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院園藝實(shí)訓(xùn)基地的大棚中，播前對(duì)土壤進(jìn)行消毒處理，40 d左右馬鈴薯植株出苗，待馬鈴薯植株長(zhǎng)出6片葉子時(shí)，進(jìn)行模擬蟲(chóng)害處理。

1.2 試驗(yàn)處理

選擇長(zhǎng)勢(shì)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(duì)照（CK）、打孔（DK）和剪葉（JY），每個(gè)處理重復(fù)5次。用針和剪刀模擬昆蟲(chóng)口器分別對(duì)馬鈴薯葉片進(jìn)行打孔和剪葉處理，處理結(jié)束后計(jì)時(shí)，然后按照處理后1 h、2 h、4 h、8 h

時(shí)間序列進(jìn)行取樣，另取5株作為對(duì)照。采樣均勻、隨機(jī)，樣品采集后放入液氮中，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過(guò)氧化物酶活性和同工酶變化的測(cè)定。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 過(guò)氧化物酶活性的測(cè)定

過(guò)氧化物酶活性的測(cè)定參考徐松鶴等[5]方法進(jìn)行粗酶液提取，然后運(yùn)用比色法在波長(zhǎng)470 nm處測(cè)吸光度值，計(jì)算不同處理?xiàng)l件下過(guò)氧化物酶活性。

1.3.2 過(guò)氧化物酶同工酶的表達(dá)

采用任琴等[6]方法，通過(guò)SDS-PAGE電泳法對(duì)過(guò)氧化物酶同工酶表達(dá)量進(jìn)行研究，觀(guān)察條帶，分析結(jié)果。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，LSD檢驗(yàn)分析處理間平均值的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同損傷方式對(duì)馬鈴薯葉片中過(guò)氧化物酶活性時(shí)序變化的影響

不同損傷方式對(duì)馬鈴薯葉片內(nèi)過(guò)氧化物酶活性影響的測(cè)定結(jié)果如圖1所示。

圖中數(shù)值采用單因素ANOVA分析，所得數(shù)據(jù)為5次重復(fù)的平均值（±標(biāo)準(zhǔn)差），柱上不同小寫(xiě)字母表示組內(nèi)處理間差異顯著（P<0.05），不同大寫(xiě)字母表示組間差異顯著（P<0.05）

結(jié)果表明：與各自的對(duì)照相比，打孔后馬鈴薯葉片在所測(cè)時(shí)間序列中過(guò)氧化物酶活性均顯著增高，分別為各自對(duì)照的2.3倍、2.1倍、1.8倍和2.5倍。各時(shí)序中打孔處理后過(guò)氧化物酶活性增高，各時(shí)序間過(guò)氧化物酶活性均無(wú)顯著差異。剪葉處理后馬鈴薯葉片中過(guò)氧化物酶活性呈現(xiàn)無(wú)規(guī)律變化，其中剪葉后1 h、8 h馬鈴薯葉片中過(guò)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(jié)果顯示，與各自對(duì)照相比，差異不顯著。

2.2 不同損傷方式對(duì)馬鈴薯葉片中過(guò)氧化物酶同工酶活性的影響

不同損傷方式（打孔、剪葉、對(duì)照）對(duì)馬鈴薯葉片內(nèi)過(guò)氧化物酶同工酶活性的測(cè)定結(jié)果如圖2所示。結(jié)果表明：與各自對(duì)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(nèi)過(guò)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(xiàn)出的條帶明顯加粗，表明馬鈴薯葉片內(nèi)過(guò)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(xiàn)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(duì)照和打孔處理之間。

3 結(jié)論與討論

不同損傷方式對(duì)馬鈴薯葉片中過(guò)氧化物酶及其同工酶活性的時(shí)序變化有不同影響。本研究中，當(dāng)馬鈴薯葉片受到打孔、剪葉等機(jī)械損傷后，馬鈴薯葉片中過(guò)氧化物酶活性明顯增強(qiáng)，這一結(jié)果與施鉀+外源水楊酸噴施處理馬鈴薯后，體內(nèi)POD和CAT活性均顯著升高相一致。推測(cè)可能是機(jī)械損傷誘導(dǎo)了馬鈴薯植株中內(nèi)源SA含量的增加，從而在抗蟲(chóng)反應(yīng)信號(hào)傳遞中起正調(diào)節(jié)作用[7]。POD同工酶活性的檢測(cè)也證明了馬鈴薯體內(nèi)POD活性增加，說(shuō)明機(jī)械損傷可以使植物體內(nèi)產(chǎn)生的活性氧得到清除，減輕了蟲(chóng)害對(duì)馬鈴薯的持續(xù)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(huán)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(duì)植物抗性的橫向考察，相對(duì)比較固定，對(duì)植食性昆蟲(chóng)基本上都是負(fù)面的。不同損傷方式的馬鈴薯葉片遭到破壞后葉片中的過(guò)氧化物酶及其同工酶活性的改變會(huì)提高植株的抗蟲(chóng)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(fù)雜的適應(yīng)可塑性，雖然進(jìn)行了大量試驗(yàn)，但植物體內(nèi)各種物質(zhì)在誘導(dǎo)化學(xué)防御中的地位及其協(xié)調(diào)作用還需深入探討。另外，對(duì)快速誘導(dǎo)抗性機(jī)理的研究，將為滯后誘導(dǎo)抗性的研究奠定基礎(chǔ)，這在害蟲(chóng)與植物相互關(guān)系的研究中具有特殊的意義和作用[8-11]。

本研究將會(huì)對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量以及品質(zhì)的提高有很大的影響，在馬鈴薯未被昆蟲(chóng)破壞前，提前模擬昆蟲(chóng)的口器對(duì)馬鈴薯葉片進(jìn)行處理，馬鈴薯葉片中的過(guò)氧化物酶[12-16]及其同工酶活性有所提高，使馬鈴薯的抗蟲(chóng)害能力明顯增強(qiáng)，這對(duì)防御昆蟲(chóng)的侵害帶來(lái)了很大的幫助，也將會(huì)對(duì)我國(guó)馬鈴薯種植面積的擴(kuò)大、馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有很大的推動(dòng)作用。

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（責(zé)任編輯：劉 昀）