糜子叶片防御酶系及抗氧化物质对黑穗病菌胁迫的响应

【目的】黑穗病是威胁糜子产量的重要病害,防治黑穗病最有效的方法是种植抗病品种。本研究测定黑穗病菌胁迫对糜子叶片防御酶系活性及抗氧化物质含量的影响,筛选鉴定糜子黑穗病抗性的生理生化指标,为选育抗黑穗病的糜子品种提供理论支撑。【方法】以不同糜子资源为材料,田间种植条件下采用种子饱和接种法接种黑穗病菌,2012—2013年进行糜子黑穗病抗性鉴定,筛选不同抗性的糜子品种。2014年研究不同抗性糜子苗期(SS)、拔节期(ES)、抽穗期(HS)、灌浆期(FS)叶片防御酶系及抗氧化物质对黑穗病菌胁迫的响应,防御酶系测定苯丙氨酸解氨酶(PAL)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性,抗氧化物质测定抗坏血酸(As A)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量。【结果】经连续两年糜子黑穗病抗性鉴定,黑虼蚤(R1)、驴驼川(R2)和小麦糜子(R3)平均发病率分别为0、0和0.73%,为抗病品种;黄硬黍(S1)、宁04-262(S2)和Ym0965(S3)平均发病率分别为19.71%、19.86%和32.28%,为感病品种。接种糜子黑穗病菌后,感病品种糜子叶片PAL活性变化幅度大于抗病品种,表现在拔节期PAL活性为3 610.8 U·g^(-1) FW,显著高于抗病品种的2 520.7 U·g^(-1) FW,而灌浆期为2 425.0 U·g^(-1) FW,显著低于抗病品种的2946.0 U·g^(-1) FW。抗、感品种糜子叶片APX活性均呈先降低后升高的变化趋势,拔节期显著最低;感病品种糜子叶片APX活性在抽穗期和灌浆期(分别为461.1 U·g^(-1) FW和516.7U·g^(-1)FW)显著高于抗病品种(分别为361.5 U·g^(-1)FW和428.2 U·g^(-1)FW)。2类品种叶片GR活性变化呈先升高后降低趋势,抽穗期GR活性显著高于其他3个时期;且抽穗期感病品种叶片GR活性显著高于抗病品种,其中感病和抗病品种糜子叶片平均GR活性分别为271.9和167.4 U·g^(-1)FW。糜子受黑穗病菌胁迫后,6个品种叶片As A含量在147.7—344.8μg·g^(-1)FW范围内波动,无明显规律,且抗、感品种间无显著差异。抗病品种糜子叶片GSH含量从苗期到抽穗期显著降低后到灌浆期又显著升高,而感病品种糜子叶片GSH含量从苗期到抽穗期显著降低后到灌浆期并无显著变化,并且灌浆期抗病品种叶片GSH含量为984.7μg·g^(-1)FW,显著高于感病品种的676.0μg·g^(-1)FW。【结论】不同糜子品种对黑穗病的抗性不同,黑穗病菌胁迫可引起糜子叶片防御酶活性及抗氧化物质含量变化,拔节期和灌浆期PAL活性、抽穗期和灌浆期APX活性、抽穗期GR活性、灌浆期GSH含量在抗病品种和感病品种间存在显著差异,可作为鉴定糜子对黑穗病抗性的生理生化指标。

糜子感染黑穗病菌后的生理变化及与抗病性关系

为明确糜子对黑穗病的抗性生理机制,在大田条件下,以不同抗性水平的10个糜子品种为材料,采用种子饱和接种法人工接种黑粉菌,测定了三叶期不同糜子品种叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、β-1,3-葡聚糖酶、几丁质酶活性以及丙二醛(MDA)含量。结果表明,人工接种黑粉菌后不同抗性水平糜子品种叶片SOD、β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶活性有所提高,最大增幅分别达92%、16%和31%;MDA含量有所增加,最大增幅达20%;POD活性呈不同变化。人工接种条件下抗性水平较高品种的保护酶系统酶活性以及病程相关蛋白活性提升幅度较大,MDA含量增加幅度较小。各生理指标与抗病性的相关分析表明,SOD、POD、β-1,3-葡聚糖酶以及几丁质酶活性与发病率呈极显著负相关,相关系数分别为0.941、0.468、0.514和0.757;MDA含量与发病率呈显著正相关,相关系数为0.378。