葡萄抗真菌性病害的机理研究现状

段 慧，杨国顺，刘昆玉，钟晓红，徐 丰，黄 乐，石雪晖

（湖南农业大学园艺园林学院，湖南 长沙 410128）

葡萄为葡萄科（Vitaceae）葡萄属（VitsL）的多年生藤本果树，是自古以来国际市场上最畅销的水果之一，在世界水果生产中占有重要的地位。据OIV（国际葡萄与葡萄酒局）统计，2010年全球葡萄种植面积约700万hm2，葡萄产量达6 000万t以上。我国葡萄种植历史悠久，尤其在改革开放后我国葡萄产业发展迅速。近10年来，我国葡萄栽培面积、葡萄产量、葡萄酒年增长率都保持在两位数以上。截至2010年，我国葡萄的栽培面积已达55.2万hm2，居世界第四位；葡萄产量已达854.9万t，居世界第一位；葡萄酒年产量达108万t，居世界第六位。并且，我国鲜食葡萄产量已连续多年稳居世界首位，在全世界的葡萄产业中引起越来越多的关注[1]。但和其他的作物一样，病害是危害葡萄产业的重要因素之一[2-4]。特别是在全世界栽培最广的欧亚种葡萄，虽然品种优良，但抗病性低，因此，研究葡萄自身抗病机理具有重要的意义。

植物在与病原物长期的共同演化过程中，针对病原物的多种致病手段，发展了复杂的抗病机制。研究植物的抗病机制，可以揭示抗病性的本质，合理利用抗病性，达到控制病害的目的。本文从葡萄植物学特性和生物化学物质抗病性两方面对葡萄抗真菌性病害的机理进行了分析和探讨。

1 植物学特性与抗病性

1.1 表皮结构、绒毛与抗病性

研究发现，葡萄植株的表皮结构、叶背绒毛与抗病性有关，Boubals[5]认为对芽管侵入的抗性部分取决于表皮结构，有的葡萄品种下表皮多毛低凹，有的下表皮有一蜡质层，这些结构能使叶表面不易潮湿，从而使游动孢子不能发芽。另有研究表明，葡萄叶背茸毛与品种抗性有关，叶背绒毛极密的品种对霜霉病基本免疫，其抗性机制主要是因为密集的绒毛阻挡了病原菌的入侵，客观上起到了一定的避病作用。

据贺普超等[6]田间观察发现：网脉葡萄的幼叶易感病，但其革质的功能叶片，表面光滑较抗病。而麦黄葡萄有很多株系在田间发病比较晚，个别株系发病比较轻，这可能与该品种叶背密生绒毛有关。这些都说明，植物除了遗传上的抗病性外，也存在着某些结构上的抗性。

1.2 气孔结构与抗病性

一些学者对气孔的结构和霜霉病的关系做了较为详细的研究，但持有不同的看法。王国英[7]用扫描电镜与光学显微镜对不同抗病性的叶片气孔进行了观察，结果显示，气孔密度及结构与葡萄霜霉病的抗性存在着一定的相关性。抗病类型的葡萄品种叶背气孔小而稀少，并有白色的堆积物；而感病类型的气孔大而密集。李华[8]的试验指出，气孔对游动孢子向性引力的大小也是影响葡萄对霜霉病抗性的主要因素之一，抗病品种叶片上侵入的孢子数明显低于感病品种，感病品种的气孔比抗病品种的毛孔对游动孢子具有更大的向性引力。此外，还有相关研究发现，山葡萄叶片的气孔密度与霜霉病指数呈极显著的正相关，因此，可以用山葡萄叶表气孔密度作为霜霉病抗病性指标之一。但也有相反的结论，刘天明[9]的研究表明，叶片气孔的大小、密度和昼夜开闭程度与葡萄感病性无关。

1.3 果皮结构与抗病性

根据贺普超等[6]对中国葡萄野生种抗病性的研究指出：葡萄野生种的果皮细胞和角质层厚度与对抗白腐病和炭疽病的抗病性呈正相关关系。

研究发现，一些葡萄品种果皮上的小孔密度与感染炭疽病的程度呈显著的正相关关系。并指出欧亚种葡萄果实的小孔密度较大，较易感病；欧美杂交种与法国杂交种的果实小孔密度较小，抗病性较高。果皮上的小孔是内外沟通的渠道，果实内的营养物质将通过小孔外渗至果面，与水分一起，成为了病菌孢子萌发的良好培养基，从而导致果实感染真菌性病害。由于炭疽病、白腐病和灰腐病的孢子在没有营养的水中不能发芽，因此可以认为葡萄浆果上这种大小和密度不等的小孔很可能为病菌提供营养物质，同时也是病菌直接侵入的自然孔口。根据小孔与病情的回归相关、种间的差异及多年的田间病情观察，初步认为：小孔密度指数在20%以下为鉴定葡萄品种或杂种后代抗炭疽病的一项可靠指标[10]。

长期以来，果实表皮结构与厚度一直被认定为是抗病的主要因素，然而果实表皮的抗病作用还与生育期有关。随着葡萄果实的成熟，果实表皮伴生出很多小孔与裂纹，病菌很易由此侵入。据研究[11]，葡萄灰霉病病菌的分生孢子侵染力对未受损伤的果实与被刮伤表皮的果实实际上并没有明显的差异。当幼果表皮刮伤时，表皮的保护作用对病菌分生孢子的侵染仍具有抗性，而对菌丝的侵入则无多大抗性。

1.4 植物过敏性反应与抗病性

植物过敏性反应是植物体对非亲和性病原物侵染所表现出来的高度敏感现象。受到侵染的细胞和邻近的细胞迅速死亡，导致病原物被封锁在枯死的组织中。由过敏性反应引起的细胞死亡并不是病原物杀死细胞的结果，它属于程序性细胞死亡[12]，是植物遗传学上主动控制的过程，是植物的自控性自杀，以牺牲少量细胞换取植物个体的生存[13]。

植物的过敏性反应是重要的抗性机制之一。Baylass[14]观察到过敏性坏死与气孔抗扩展两种反应，这在圆叶葡萄和美洲种葡萄上表现突出。王国英[15]在研究河岸葡萄、瘤枝葡萄、复叶葡萄和山葡萄的抗性中发现，它们均具有过敏性抗病性，高抗病葡萄品种在接种后会形成坏死斑。

2 生物化学物质与抗病性

2.1 植物抗毒素与抗病性

植物抗毒素包括多种不同的代谢产物，如类黄酮类化合物、芪类化合物、倍半萜类化合物、类固醇和生物碱[16]。植物抗毒素对病原菌并不具有特异性，其对许多不同的病原菌的生长均有抑制作用。植物抗毒素种类与病原菌的种类无关，而是由寄主决定的。植物抗毒素不仅存在于病菌侵染的组织中，健康正常的组织中也有微量存在，而且非病原菌侵害性的伤害，如药物和切伤等也能使之产生和增加。Morkunas[17]发现，植物在受到枯萎病病菌侵染后，体内类黄酮类物质增加。另据研究，用抗病葡萄品种和感病品种做人工接种试验，7 d后测定发现，抗病品种的植物杀菌素、叶片汁液及细胞间物质的毒性强于感病品种，植物抗毒性可以杀死真菌病菌的游动孢子，从而防止感染蔓延至整片叶片[18]。植物杀菌素的活性变化与葡萄品种的抗性、生长期及环境条件都有关。Voitovich[19]报道，抗病的葡萄叶片染病后产生坏死斑，其原因可能是由于植物体内抗毒素的积累。

2.2 单宁与抗病性

植物单宁（Vegetable Tannin），又称为植物多酚（Plantpolyphenol），是植物体内广泛存在的一类多元酚化合物[20]。单宁可抑制微生物酶的产生及病毒的生长，其对微生物的毒害方式有3种：阻止底物与菌酶结合、破坏菌膜组织及鳌合金属离子。研究发现：灰霉病菌的侵染性菌丝能够在死亡的植物细胞上形成菌落，分泌果胶溶解酶与纤维素分解酶来软化植物细胞壁。葡萄幼果的果皮表面含有大量的抑制物来阻止灰霉病菌软化酶的形成，这些抑制物质多为单宁类的物质，尤其是花青素。但它的作用在果实接近成熟时由于氧化与浓缩而大大减弱[21]。Christelle等[22]对灰霉病侵染葡萄果实研究发现，葡萄果皮中单宁物质的含量与灰霉病菌丝的侵染程度呈现负相关。

2.3 酶活性与抗病性

当植物受到病原物侵染而发生主动防卫反应时，植物体内的一系列防御酶系会发生许多有利于植物防御的变化。研究表明，过氧化物酶和多酚氧化酶的活性与植物的抗病性存在一定的相关关系，因此这两种酶的活性变化可以作为植物抗病性鉴定的生化指标。杨国顺等[23]研究显示，葡萄叶片中的过氧化物酶活性与葡萄抗黑痘病呈正相关。史娟等[24]的研究亦表明，葡萄品种间的抗病性与过氧化物酶活性存在一定的相关性。

Marudtyan等[25]研究发现，高度抗葡萄霜霉病的品种，其多酚氧化酶的活性增加，而感病品种该酶活性下降。Abadzhyan[26]分析了不同抗性品种叶、新梢、根、茎和花粉内酚类物质的含量，发现抗性品种的叶和花粉内游离酚含量较高。一般认为，过氧化氢酶活性与其同工酶可用来进行抗性的早期鉴定：未感病时过氧化氢酶活性与抗病性没有相关性，接种后酶活性与感病性呈现负相关。

但亦有不同的观点，Rudyshin[27]发现：在受侵染的局部过氧化酶活性大大提高，并出现坏死斑，叶片感染部分越小，则过氧化酶活性越低；感病品种受侵染时，叶片各个部分的过氧化物酶活性均比对照高。测定整个叶片时，抗病品种处理的过氧化物酶活性比对照高8.36%，而感病品种的处理比对照高98.08%。于凤鸣[28]比较了高抗与高感霜霉病品种幼叶中过氧化物酶与多酚氧化酶的活性，结果表明，感病品种叶片过氧化物酶的活性高于抗病品种，并且差异达到了极显著，抗病品种叶片中多酚氧化酶活性高于感病品种。

3 小结与展望

目前，葡萄抗真菌性病害研究是葡萄抗病机理研究中的重要部分。大量研究表明：葡萄叶片表皮结构、绒毛特征、气孔结构、果皮厚度、植物过敏性反应、抗毒素、单宁物质含量及相关防御酶（苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶、多酚氧化酶）的活性与葡萄对真菌性病害的抗性存在密切的联系，可作为葡萄抗真菌性病害的抗性指标。总之，葡萄对真菌性病害的抗病机理受多种因素影响。葡萄植株先天具有的植物学特征为被动抗病因素，植株体内含有的与抗病相关的生物化学物质为主动抗病因素，这两种因素的综合作用决定了植株的抗病性。研究葡萄对真菌性病害的抗病机理仍有不少问题亟待解决：（1）影响葡萄抗真菌性病害的因素有很多，研究各因素之间如何相互影响的报道还较少；（2）在葡萄植株的抗病过程中，与抗病机制密切相关的物质的表达需要得到有效的刺激诱导，如何寻找更多有效的诱导因子以诱发植株的抗病反应，这在防治葡萄真菌性病害上将有重要意义；（3）控制抗病物质表达的基因有多个，而究竟哪个或哪些基因与抗病密切相关还需要做进一步的研究等。随着生物学的迅速发展，这些问题的解决将为葡萄抗真菌性病害研究开拓新的途径。

[1]王 磊.中国的葡萄与葡萄酒发展现状 [J].科技创新导报，2010，（13）：231.

[2]沙月霞，王国珍，樊仲庆.不同酿酒品种对霜霉病的抗性分类[J].西北农林学报，2006，15（5）：114-117.

[3]陈孝兰，植玉蓉，陈玉霞.葡萄炭疽病的发生特点及防治对策[J].农业科技通讯，2009，（5）：181.

[4]孙执中.葡萄炭疽病及其防治[J].河北果树，2007，（5）：49-50.

[5]Boubals,D.Rot and deterioration[J].Review of Plant Pathologen,1984,63（8）:328.

[6]贺普超，王国英.我国葡萄野生种霜霉病抗性的调查研究[A]//贺普超.葡萄研究论文选集[C].杨凌：西北农林科技大学出版社，2003，7：90-98.

[7]王国英.葡萄叶片气孔与霜霉病抗性 [J].果树科学，1988，5（3）：120-121.

[8]李 华.葡萄抗病和感病品种叶片气孔对霜霉病游动孢子的向性引力比较研究[J].法国农业通讯，1986，（1）：27-30.