寡糖·链蛋白对马铃薯叶片抗氧化酶的影响

李培玲，李继平，惠娜娜，王 立，郑 果，漆永红，徐生军

(1.甘肃农业大学 植物保护学院，兰州 730070；2.甘肃省农业科学院 植物保护研究所，兰州 730070；3.农业部天水作物有害生物科学观测试验站,甘肃天水 741299)

马铃薯(Solanumtubersum)，茄科多年生草本植物，是仅次于小麦、稻谷和玉米的第四大粮食作物。马铃薯是甘肃省第三大食粮作物[1]，随着种植面积的逐年扩大，马铃薯病害呈加重趋势，影响着马铃薯的产量和品质，严重制约马铃薯产业的发展。目前，防治马铃薯病害的措施主要是化学防治，但是农药的大量使用，导致马铃薯植株产生抗药性。因此，探寻更安全有效的防治马铃薯病害的方法已成为各国专家学者研究的热点。

6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂(商品名为阿泰灵)是中科院研究的首个抗病毒的植物免疫蛋白质农药。6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂来源于极细链格孢(Alternariatenuissima)的主效蛋白激发子PeaT1和Hrip1与氨基寡糖，通过科学配伍而研制的植物免疫蛋白制剂。6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂针对作物本身起作用，通过诱导刺激植物产生水杨酸、茉莉酸等，诱导产生免疫信号传递的途径，产生植保素、致敏相关蛋白，提高植物的免疫和抗性，从而抵抗病害虫害的入侵。该制剂在获得农药登记以来，在多种蔬菜、水稻、柑橘等表现出良好的抗病增产作用[2-5]。

在生物学研究中，超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)是十分重要的指标。同时，SOD、POD和CAT酶也是植物活性氧消除系统，它们能消除植物体内多余的H2O2，在植物代谢方面占据举足轻重的地位。

本研究采用6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂对马铃薯植株进行喷施处理，通过测定超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性变化，以期明确其对马铃薯病害的防控机理。

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 供试品种 ‘大西洋’(易感晚疫病)、‘陇薯3号’(中抗晚疫病)和‘庄薯3号’(高抗晚疫病)的马铃薯一级种(生产用种)，由甘肃省农业科学院马铃薯研究所渭源县会川试验站提供。

1.1.2 供试药剂 6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂(商品名为阿泰灵)，由中国农业科学院植保研究所廊坊农药厂提供。

1.1.3 营养土 市售。

1.2 马铃薯苗的培养

马铃薯盆栽于室内(自然光照)，播期为2017-05-12。将‘大西洋’‘陇薯3号’和‘庄薯3号’的健康薯块种植于装有营养土的塑料盆里，每个品种60盆，定期浇水并除去其中的杂草。2017年5月22日马铃薯开始出苗。

1.3 试验设计

2017年6月21日第1次取样，剪取足量叶片，放在保鲜袋中，封口标记置于-80 ℃冰箱中保存。采样之后当天立即采用6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂进行喷雾处理。6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂设3个稀释倍数，分别为500倍液、1 000倍液、1 500倍液，每个稀释倍数设3个重复，对照(CK)喷施等量的清水。采用2 L气压式喷壶以每盆25 mL药液量喷施。

在喷施后第1天、第2天、第3天、第4天、第5天、第6天、第7天，分别在马铃薯植株随机取样，每个处理用剪刀剪取足量叶片，放在保鲜袋中并封口，于-80 ℃冰箱保存。

1.4 酶活性测定方法

超氧化物歧化酶(SOD)采用NBT光化还原法[6]测定，过氧化物酶(POD)采用愈创木酚氧化法[7]测定，过氧化氢酶(CAT)采用紫外吸收法[8]测定。

1.5 数据统计

试验数据利用Excel表格整理，用Duncan氏新复极差法检验差异显著性。

2 结果与分析

2.1 6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂处理对不同马铃薯品种叶片SOD活性的影响

在第2、3、4、6天，1 000倍液处理的‘大西洋’叶片SOD活性显著高于对照，在第3天达到最大值，为18.94 U·g-1·min-1。1 500倍液处理的叶片SOD活性在第2、6天显著高于对照，在第6天达到最大值，为17.46 U·g-1·min-1。整体来看，‘大西洋’叶片SOD活性出现先升高后降低的趋势(图1)。

6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂处理后，在第1、3、4天，500倍液处理的‘陇薯3号’叶片SOD活性显著高于对照，在第4天达到最大值，为18.34 U·g-1·min-1。在第1、3、4天，1 000倍液处理的叶片SOD活性显著高于对照，在第1天最高，为19.12 U·g-1·min-1。在第1、2、3天，1 500倍液处理的‘陇薯3号’叶片SOD活性显著高于对照，在第3天最高，为17.83 U·g-1·min-1。总的来说，6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂处理后的‘陇薯3号’叶片SOD活性整体呈现先升高后降低的趋势(图2)。

在第1～7天，500倍液处理的‘庄薯3号’叶片SOD活性显著高于对照，在第3天达到最大值，为17.08 U·g-1·min-1。在第1、3、4、5天，1 000 倍液处理的叶片SOD活性显著高于对照，在第1天最高，为18.80U·g-1·min-1。总体而言，6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂处理后的‘庄薯3号’叶片SOD活性也呈先升高后下降的趋势(图3)。

图柱上不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下图同。

图2 不同处理对‘陇薯3号’SOD活性的影响Fig.2 Effects of different treatments on SOD of ‘Longshu 3’

2.2 6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂处理对不同马铃薯品种叶片POD活性的影响

在第3、5、7天，500倍液处理后的‘大西洋’叶片POD活性显著高于对照，在第7天最高，为47.87 U·g-1·s-1；在第2、3、4、5、7天，1 000倍液处理后的叶片POD活性显著高于对照，第5天最高，为66.56 U·g-1·s-1；在第3、4、7天，1 500倍液处理后的叶片POD活性显著高于对照，在第3天最高，为58.23 U·g-1·s-1。总体而言，6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂处理后的‘大西洋’叶片POD活性整体呈现先上升后下降的趋势(图4)。

图3 不同处理对‘庄薯3号’SOD活性的影响Fig.3 Effects of different treatments on SOD of ‘Zhuangshu 3’

在第2、3、4、6、7天，500倍液处理后的‘陇薯3号’叶片POD活性显著高于对照，在第4天最高，为61.05 U·g-1·s-1；在第1、3、6、7天，1 000倍液处理后的‘陇薯3号’叶片POD活性显著高于对照，在第4天最高，为90.89 U·g-1·s-1；在第1～7天，1 500倍液处理后的‘陇薯3号’叶片POD活性显著高于对照，在第5天最高，为101.44 U·g-1·s-1。总体而言，6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂处理后的‘陇薯3号’叶片POD活性整体也出现先升高后降低的趋势(图5)。

在第1、2、5、6、7天，500倍液处理后的‘庄薯3号’叶片POD活性显著高于对照，在第6天最高，为104.13 U·g-1·s-1；在第1～6天，1 000倍液处理后的‘庄薯3号’叶片POD活性显著高于对照，在第3天最高，为95.62 U·g-1·s-1；在第7天，1 500倍液处理后的‘庄薯3号’叶片POD活性显著高于对照，为41.59 U·g-1·s-1。总体来说，6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂处理后的‘庄薯3号’叶片POD活性整体也呈现先上升后下降的趋势(图6)。

图4 不同处理对‘大西洋’POD活性的影响Fig.4 Effects of different treatments on POD of ‘Atlantic’

2.3 6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂处理对不同马铃薯品种叶片CAT活性的影响

在第4天，500倍液处理后的‘大西洋’叶片CAT活性显著高于对照，为85.47 U·g-1·min-1；在第4～7天，1 000倍液处理后的‘大西洋’叶片CAT活性显著高于对照，在第6天最高，为63.47 U·g-1·min-1；在第1、4天，1 500倍液处理后的‘大西洋’叶片CAT活性显著高于对照，在第4天最高，为32.55 U·g-1·min-1。整体而言，6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂处理后的‘大西洋’叶片CAT活性呈现先升高后降低的趋势(图7)。

在第2、3、5、6、7天，500倍液处理后的‘陇薯3号’叶片CAT活性显著高于对照，在第2天最高，为39.84 U·g-1·min-1；在第5天，1 000倍液处理后的‘陇薯3号’叶片CAT活性显著高于对照，为34.57 U·g-1·min-1；在第2、4、5、6天，1 500倍液处理后的‘陇薯3号’叶片CAT活性显著高于对照，在第4天最高，为33.55 U·g-1·min-1。总体而言，6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂处理后的‘陇薯3号’叶片CAT活性整体也呈现先升高后降低的趋势(图8)。

图6 不同处理对‘庄薯3号’POD活性的影响Fig.6 Effects of different treatments on POD of ‘Zhuangshu 3’

图7 不同处理对‘大西洋’CAT活性的影响Fig.7 Effects of different treatments on CAT of ‘Atlantic’

在第1、5、6天，500倍液处理后的‘庄薯3号’叶片CAT活性显著高于对照，在第6天最高，为158.86 U·g-1·min-1；在第1、4、5、6、7天，1 000倍液处理后的‘庄薯3号’叶片CAT活性显著高于对照，在第7天 最高，为124.85 U·g-1·min-1；在第1、2、3、6天，1 500倍液处理后的叶片CAT活性显著高于对照，在第6天最高，为130.15 U·g-1·min-1。总体而言，6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂处理后的‘庄薯3号’叶片CAT活性整体呈现先升高后降低的趋势(图9)。

3 结论与讨论

6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂自登记以来，有过在多种植物上的试验报道，抗病效果较好，但其在马铃薯方面研究很少。本试验以不同抗性品种马铃薯为试验对象，初步探究6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂在不同抗性的马铃薯品种上使用后相关抗性酶活性的变化，以期明确其对马铃薯病害的防控机理。

图8 不同处理对‘陇薯3号’CAT活性的影响Fig.8 Effects of different treatments on CAT of ‘Longshu 3’

图9 不同处理对‘庄薯3号’CAT活性的影响Fig.9 Effects of different treatments on CAT of ‘Zhuangshu 3’

POD是植物体内广泛存在一种氧化-还原酶，能增加植株幼嫩组织的木质化程度，它通过催化以H2O2为氧化剂的氧化还原反应，将H2O2还原为H2O，从而清除植物细胞内的H2O2[11]。本试验用6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂处理马铃薯后，发现植株叶片POD活性整体呈现上升趋势。

CAT主要存在于乙醛酸循环体、线粒体和过氧化物酶体中，它的主要功能就是清除病原物侵染植物后所产生的活性氧(主要是H2O2)，催化H2O2还原为H2O和O2。本试验用6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂处理马铃薯后，发现抗性品种植株的叶片CAT活性整体明显上升，感病品种反而下降，该结果与品种抗病性有关。陆建英等[12]采用0.1%S-诱抗素处理豌豆，发现处理后POD酶升高，但降低CAT酶，与本试验结果不一致，可能与不同药剂的不同作用及不同作物的抗病性有关。

盛世英等[13]采用6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂在小麦上进行研究，结果表明，6叶期小麦经6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂喷雾处理后，POD、SOD和CAT防御酶活性提高45%。本试验中马铃薯经6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂处理后，在一段时间内叶片POD和SOD酶均升高，抗病品种叶片CAT酶上升，感病品种反而下降。本试验初步测定6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂对不同品种马铃薯植株叶片中POD、SOD和CAT活性的影响，能否提高植株抗病性还需进行接种条件下研究加以证实。