南方根结线虫侵染对不同抗性西瓜资源保护酶体系的影响

王志伟　李焕秀　孙德玺　邓 云　刘君璞

摘 要： 对2份西瓜材料采用盆栽人工接种方法，研究了南方根结线虫侵染后，西瓜根系超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、丙二醛（MDA）和过氧化氢酶（CAT）保护酶活性的变化。结果表明，抗病材料和感病材料的SOD、CAT、MDA和POD表现出不同的动态，抗性与POD有一定的相关性。

关键词： 南方根结线虫； 西瓜资源； 保护酶体系

我国是世界西瓜生产和消费第1大国，2007年西瓜种植面积达到178.47万hm2，西瓜产业在我国农业生产中占据着重要地位，在农业增效、农民增收中发挥着重要的作用[1]。随着西瓜种植重茬年限的增加，根结线虫虫体数量日益增多，危害程度呈上升趋势。利用抗性砧木进行嫁接栽培是消除西瓜根结线虫病害的有效措施。本试验在前期试验筛选出抗性材料的基础上，采用盆栽幼苗人工接种方法，对中科1号（表现感病）和红籽瓜（表现抗病）接种南方根结线虫后生理生化相关指标的变化进行分析测定，以期为深入研究西瓜根结线虫的早期鉴定及抗性育种提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试感病西瓜材料中科1号由中国农业科学院郑州果树研究所二倍体西瓜课题组提供，抗病材料红籽瓜由国家种质资源西瓜甜瓜中期库提供。南方根结线虫（Meloidogyne incognita）由南京农业大学植物保护学院李红梅教授提供。

1.2 根结线虫培养

先将根结线虫接种到无菌土盆栽的易感根结线虫番茄品种改良西粉902根际，生长45 d后番茄根系出现明显根结时，采用刘维志[2]的方法从番茄根部分离南方根结线虫卵作为接种物。

1.3 试验方法

为保证同期播种，于2010年4月27-29日根据2份材料的适宜发芽天数，实行分期浸种、催芽。并于5月2日选取发芽种子播种于32孔穴盘中，播种后置于日光温室内培养。待西瓜幼苗长至2叶1心时，移栽到直径21 cm、高18 cm塑料花盆中，每盆1株，每份材料种植90盆，每15盆为1个处理小区，共6个小区。栽培基质经过121 ℃ 高温灭菌1 h。5月23日用打孔器在盆栽2叶1心的西瓜幼苗根际打孔，每盆打8个孔，其中3个小区注入根结线虫卵和幼虫悬浮液5 mL（每mL约含1 000个卵和幼虫）作为处理，另外3个小区注入清水为对照。

分别于接种后3、8、15、22、26和33 d，每个处理小区随机选取4株幼苗，将根系冲洗干净后投入液氮中，带回实验室进行超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、丙二醛（MDA）和过氧化氢酶（CAT）等有关生理生化指标测定。

1.4 SOD、CAT、MDA和POD活性测定

2 结果与分析

2.1 南方根结线虫对西瓜根系MDA含量的影响

南方根结线虫对西瓜根系MDA含量的影响见图1。试验结果表明：2份材料接种根结线虫后MDA含量比对照高；接种后3 d，MDA含量最高，随后逐渐降低，至8 d后又开始升高，15 d后MDA含量达到峰值，随后降低至26 d再次升高。接种根结线虫后，中科1号MDA含量一直比红籽瓜高，表明南方根结线虫能够对西瓜根系细胞膜造成伤害，且对感病品种伤害更大。

2.2 南方根结线虫对西瓜根系SOD活性的影响

从图2可以看出，中科1号和红籽瓜接种南方根结线虫后，其根系SOD活性均比对照低。但随着接种天数的增加，中科1号SOD活性呈逐渐增加的趋势，到第15天时出现峰值，随后呈下降趋势，到26 d后又开始上升，第33天2次侵染前期又明显增加。红籽瓜的SOD活性变化比较大，在接种后15 d时出现峰值，随后快速降低，至26 d后保持平稳态势，总体上降低幅度比中科1号大，至接种33 d 2次侵染前期SOD活性略有上升。

2.3 南方根结线虫对西瓜根系CAT活性的影响

不同抗性材料根系CAT活性测定结果如图3所示。接种后，2种材料CAT活性均比对照高，呈现先降低再升高再降低后再升高的趋势。中科1号接种后CAT活性逐渐升高，至15 d时出现峰值，随后缓慢降低，接种33 d于2次侵染前期快速升高。红籽瓜的变化趋势与中科1号相似，也是先降后升再降再升，但升降幅度相对剧烈，在接种第8天时降至最低点，随后突然升高，在15 d时达到峰值，随后降低，在2次侵染前期再次升高。在整个调查期，2个材料处理根系CAT活性均高于对照，在接种后15 d，2个材料根系CAT活性与对照相差最大，红籽瓜接种后是对照的1.21倍，中科1号是对照的1.08倍。

2.4 南方根结线虫对西瓜根系POD活性的影响

接种南方根结线虫后西瓜根系POD活性的变化如图4所示。中科1号和红籽瓜接种根结线虫后POD活性明显比对照高，接种后3 d逐渐降低，至第8天POD活性逐渐增高，中科1号在22 d时达到峰值，红籽瓜则在15 d时达到峰值，随后缓慢降低，至2次侵染前期POD活性再次增高。红籽瓜的POD活性无论是处理还是对照都比中科1号的高，但在第33天时两者出现了交汇，2个材料的对照变化趋势非常平缓一致。

3 讨论与结论

MDA是膜脂过氧化的产物，MDA含量的高低可以反映出膜脂过氧化程度和植物对逆境反应的强弱。本研究结果表明，未接种南方根结线虫的抗性材料和感病材料的MDA含量没有明显差异，接种南方根结线虫后，感病材料MDA含量变化趋势和抗病材料一致，接种后3 d MDA含量较高，随后降低，到接种15 d时出现峰值，随后降低，至2次侵染前期再次升高，但是感病材料MDA含量始终比抗病材料高。这就表明，接种后2个材料都受到危害，发生膜脂过氧化，只是感病材料受到的伤害程度比抗病材料严重。

大量的试验研究表明，活性氧酶促清除系统在植物体内活性氧动态平衡过程中起着十分重要的作用，Rajasekhar等[7]研究发现，不同抗性的番茄品种在遭受南方根结线虫侵染后，感病品种中的SOD活性升高，而抗病品种中SOD活性下降或无显著的变化。本研究结果表明，接种南方根结线虫后，2个材料的SOD活性均明显降低，但下降程度不一致。这与Molinari[8]在番茄接种线虫后，大部分材料的SOD活性下降的研究结果一致。

许多报道指出番茄接种根结线虫后抗性材料根系CAT活性在接种24 h即显著下降，感病材料下降不明显，认为CAT活性降低导致根系H2O2含量升高从而触发过敏性抗性反应。但是接种后不同时期CAT活性变化不同，Molinari[9]研究抗性材料叶片中的CAT活性在接种根结线虫24 h后有所下降，但在48 h后有所回升或加强。本试验结果表明，抗病材料红籽瓜接种后CAT活性快速下降，随后又快速增强，在接种后15 d出现峰值，随后逐渐降低，至2次侵染前期CAT活性再次升高。感病材料中科1号接种后CAT活性呈逐渐增加的趋势，在22 d到达峰值后缓慢降低，2次侵染前期活性快速增强。

从试验结果可以看出，红籽瓜的POD活性高于中科1号，在接种后15 d出现峰值，而中科1号在接种后22 d才出现峰值，这与翟衡等[10]在山葡萄上的研究结果一致。POD活性增加与植物抵抗病虫侵染的过敏反应有关，因此，红籽瓜作为抗病材料反应速度快，积累量大，能及时遏制病原的进一步侵染，而中科1号POD积累慢，量小，待达到峰值时线虫已侵入形成根结。从试验结果看，POD活性可以作为抗性鉴定的一个有效指标。

参考文献

[1]王志伟，李焕秀，孙德玺，等. 西瓜甜瓜根结线虫病研究进展[J]. 中国瓜菜，2010，23（2）： 31-33.

[2]刘维志. 植物病原线虫学[M]. 北京： 中国农业出版社，2002.

[3]陈建勋，王晓峰主编. 植物生理学实验指导[M]. 广州：华南理工大学出版社，2006.

[4]李合生主编. 植物生理生化试验原理和技术[M]. 北京：高等教育出版社，2000，7.

[5]熊庆娥编. 植物生理实验[M]. 成都：四川农业大学农学院，2001.

[6]白宝璋，王景安，孙玉霞，等. 植物生理学测试技术[M]. 北京：中国科学技术出版社，1993.

[7]Rajasekhar S P，Ganguly A K，Swain S C. Quantitative changes in superoxide dismutase，catalase and peroxidase with reference to resistance in tomato to Meloidogyne incognita[J]. Journal of Nematology，Indian，1997，27（1）： 79-85.

[8] Molinari S. Changes of catalase and SOD activities in the early response of tomato to Meloidogyne attack[J]. Nematol medit，1998， 26：167-172.

[9]Molinari S. Inhibition of H2O2-degrading enzymes in the response of Mi-bearing tomato to root-knot nematodes and salicylic acid treatment[J]. Nematologia Mediterranea，2001，29（2）： 235-239.

[10]翟衡，管雪强，赵锦彪，等. 山葡萄及山欧杂种葡萄对南方根结线虫侵染的反应[J]. 园艺学报，2000，27（3）： 182-186.