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薄壳山核桃(Carya illinoensis)又名美国山核桃,为胡桃科(Julandaceae)山核桃属(Carya)落叶乔木[1-4],原产美国,引入我国已有百年之久,当前已在我国14个省(区、市)人工栽培. 近年来,随着薄壳山核桃在我国的快速发展,其病虫害的发生也越来越引起相关学者的关注. 黑斑病是我国近年来薄壳山核桃的主要病害之一,主要危害叶片、果实和嫩梢,该病不但影响当年结果数量和干果品质,而且显著削弱树势.
国内外关于薄壳山核桃黑斑病的研究主要为局部地区黑斑病发生情况和致病菌研究,戚钱钱等[5]调查了浙江省杭州市、绍兴市两地的薄壳山核桃病虫害发生情况,陈于等[6]调查了江苏省常州市金坛地区11个薄壳山核桃主要推广品种果实黑斑病发病情况,Shi等[7]发现并分离出薄壳山核桃黑斑病病原菌小孢拟盘多毛孢(Pestalotiopsis microspora),Zhang等[8]发现并分离出了薄壳山核桃黑斑病病原菌刺盘孢属(Colletotrichum nymphaeae). 国内一些学者对甘薯(Dioscorea esculenta)[9]、月季(Rosa chinensis)[10]抗病和感病品种感染黑斑病后保护酶活性测定结果表明,黑斑病菌侵染后,高抗品种超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)活性显著高于感病品种,抗黑斑病能力与这些酶活性呈正相关,这些酶活性的变化均能对植物病原物的入侵起抑制作用. 伍利芬等[11]、王军节等[12]分别研究发现了苹果酸对苹果(Malus domestica)黑斑病和Harpin对苹果梨(Pyrus bretchneideri)黑斑病的抑制作用,与接种后果实内PAL(苯丙氨酸酶),PPO,POD等活性及酚类物质质量分数提高密切相关. 张杼润等[13]研究发现水杨酸比壳寡糖诱导杏(Armeniaca vulgaris)果实抗黑斑病菌侵染的能力更强,与水杨酸诱导PAL,POD基因表达量的增加和酶活性增强密切相关. 杨树(Populus L.)叶片接种黑斑病菌后,抗性品种过氧化物酶活性较感病品种明显升高[14],油桐(Vernicia fordii)品种抗黑斑病性能与过氧化物酶活性等呈正相关[15]. 关于薄壳山核桃对黑斑病的致病机理及抗性生理研究尚未见相关报道.
本研究对薄壳山核桃高抗、高感品种经松针刺盘孢菌(Colletotrichum fioriniae)侵染后叶片中酶活性和酚类物质质量分数进行跟踪检测,探讨黑斑病病原菌侵染对薄壳山核桃酶活性和酚类物质的响应机制,以期为薄壳山核桃抗黑斑病品种选育提供理论参考.
Effects of Colletotrichum fioriniae Infection on Enzyme Activity and Phenolics Content of Different Resistant Varieties of Pecan
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摘要: 以薄壳山核桃高抗品种“Kanza”和高感品种“Mahan”为研究对象, 对比分析松针刺盘孢菌(Colletotrichum fioriniae)侵染后超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、多酚氧化酶(PPO)活性以及总酚和黄酮质量分数的变化. 结果表明: 不同酶活性和非酶类化合物质量分数在高抗与高感品种间表现出不同的变化动态. 从侵染之初, 高抗“Kanza”品种SOD酶活性就一直高于高感“Mahan”品种; POD酶和PPO酶活性随着侵染时间的延长, 逐渐高于高感品种; CAT酶活性在侵染之初表现出下降的趋势, 随着侵染时间的延长其活性逐渐升高, 并在侵染后期升至最高; 总酚和黄酮质量分数除侵染的第6 d外, 其他时段高抗品种均明显高于高感品种. 综上所述, 薄壳山核桃抵御黑斑病病原菌侵染是多种酶和非酶类化合物共同参与的结果, SOD活性响应最为迅速, 可能是最关键的防御松针刺盘孢菌侵染的活性氧清除物质.Abstract: The activities of SOD, POD, CAT, PPO and the mass fraction of total phenols and flavonoids of Colletotrichum fioriniae were compared and analyzed with the highly resistant variety 'Kanza' and highly susceptible variety 'Mahan' as the research subjects. The results showed that different enzyme activities and mass fractions of non-enzyme compounds presented different dynamics between high-resistant and high-susceptible varieties. In highly resistant variety 'Kanza', SOD enzyme activity was higher than that of in highly susceptible variety 'Kanza' from the beginning of infection. POD and PPO enzyme activities were gradually higher than those of highly susceptible variety with the extension of infection time. CAT enzyme activity showed a decreasing trend at the early stage of the infection, but gradually increased with the extension of the infection time, and reached the highest in the later stage of the infection. The total phenols and flavonoids contents in other periods of time except the 6th day of infection in highly resistant variety were significantly higher than those of in highly susceptible variety. The resistance of pecan plant to black spot pathogen infection involves the participation of multiple enzymes and non-enzymatic compounds. The SOD activity is the most responsive, with extremely significant differences in its activities. It may be the most critical active oxygen scavenging system for defense against C. fioriniae infection.
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Key words:
- pecan /
- black spot /
- enzymatic activity /
- resistance .
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表 1 松针刺盘孢菌侵染对薄壳山核桃叶片不同指标的影响
U/g 侵染处理 SOD CAT POD PPO 总酚 黄酮 A1 645.62aA 8.98aA 24.56aA 69.82aA 79.05aA 20.46aA A2 267.01bB 9.00aA 23.78aA 60.62bB 71.00bB 18.28bB B1 680.34aA 12.05aA 25.73bcBC 65.84cB 73.16cdeC 18.32cdBC B2 525.53bcBC 9.11abAB 17.90eE 48.23dC 75.43bcBC 19.70abcABC B3 548.69bB 7.67bB 17.67eE 72.01bcB 77.60abAB 19.98abcABC B4 478.84cC 6.43bB 21.29dDE 38.48eC 72.12deC 17.70dC B5 313.71eDE 8.34bAB 23.13cdCD 86.07aA 71.32eC 18.68bcdABC B6 375.73dD 7.53bB 35.58aA 75.25bAB 80.72aA 20.94aA B7 271.34eE 11.81aA 27.90bB 70.65bcB 74.80bcdBC 20.25abAB A1B1 827.10bAB 12.72abAB 19.43fE 61.86cdCDE 76.04cdeCDE 18.87cdefgBCDE A1B2 790.93bB 7.40cdeBCD 10.88gF 49.28eDE 73.06efDE 19.40cdeBCDE A1B3 902.20aA 7.22cdeBCD 13.75gF 75.36bBC 84.90aAB 21.85abAB A1B4 788.46bB 3.49eD 21.71defCDE 52.28deDE 73.67defDE 18.90cdefgBCDE A1B5 454.84dC 8.78bcdBCD 26.36cC 109.26aA 81.22abABC 20.43bcdABC A1B6 484.56cdC 6.80deCD 47.72aA 70.72bcBC 85.43aA 22.95aA A1B7 271.22eD 16.47aA 32.11bB 69.95bcBC 79.02bcBCD 20.81abcABC A2B1 533.57cC 11.37bcABC 32.03bB 69.82bcBC 70.28fE 17.78efgCDE A2B2 260.13efDEF 10.82bcdABC 24.92cdCD 47.18eE 77.79bcdCD 20.00bcdeABCD A2B3 195.17fgDEF 8.13cdBCD 21.60defCDE 68.66bcBC 70.31fE 18.12defgCDE A2B4 169.22gF 9.36bcdBC 20.86efDE 24.67fF 70.57fE 16.49gE A2B5 172.58gEF 7.91cdBCD 19.91efDE 62.89cdCD 61.43gF 16.94fgDE A2B6 266.90eDE 8.26cdBCD 23.43cdeCDE 79.77bB 76.01cdeCDE 18.93cdefBCDE A2B7 271.47eD 7.14cdeBCD 23.70cdeCDE 71.36bcBC 70.58fE 19.70bcdeABCDE 注:A1代表“Kanza”,A2代表“Mahan”,B1~B7分别代表侵染后第0 d,3 d,6 d,9 d,12 d和18 d. 同列数据后大写字母不同表示差异在1%水平有统计学意义,小写字母不同表示差异在5%水平有统计学意义. -
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