葡萄抗黑痘病与几个生理生化指标的关系

刘会宁，韩红梅

（长江大学园艺园林学院，湖北 荆州 434025）

葡萄黑痘病（Elsinoe amelina）又称疮痂病，遍及世界葡萄产区，尤其是欧亚种葡萄上最易发生的真菌病害之一，对葡萄生产影响很大[1]，其病原菌为葡萄痂圆孢菌（Sphaceloma apelinumde Bary），属半知菌亚门[2]。目前，黑痘病的防治以化学防治为主，不仅增加生产成本，造成环境污染，还会降低葡萄品质；长期大量施用农药，病菌还会产生抗药性，形成新的生理小种，从而引起病害的继续和蔓延。因此，利用葡萄自身抗病性研究和培育抗病优质葡萄新品种是最经济的方法，对于提高我国葡萄栽培的综合效益具有重要意义。

葡萄抗病机理包括生理生化抗病机理和组织结构抗病机理两方面，目前研究较多的是生理生化抗病机理。生理生化方面的研究集中在水杨酸、活性氧、酶活性以及一些生化物质、矿质营养等与葡萄抗病性的关系方面。

Marutyan对葡萄品种的氮代谢进行研究，发现所有感病植物叶片总氮和蛋白氮含量下降，非蛋白氮含量则上升16%～28%，但是非蛋白氮含量在抗病品种中却普遍降低，在抗病品种上铵态氮含量水平提高[3]。杨国顺等研究表明，葡萄叶片中POX活性均随叶片生长而逐渐增强，高抗类型增长幅度大于感病类型，具有极显著差异。成熟叶片中，高抗类型POX酶活性高出感病类型约10倍，虽然幼叶中POX活性较低，但高抗类型比感病类型高出10～20倍，中抗类型比感病类型高出7～12倍；幼叶感病前后POX活性，高抗、中抗类型呈上升趋势，感病类型呈先升后降的趋势。幼叶活性与抗黑痘病呈正相关[4]。

植株体内矿质元素水平直接影响葡萄植株对黑痘病的感染率和严重度，叶片中含N量与植株对黑痘病的抗性呈负相关，与叶片中K含量呈正相关，降低叶片中N/K值可提高葡萄抗黑痘病能力[5]。作物体内可溶性氮（主要是氨基酸和酰胺）及蛋白氮与作物病害关系密切。一般来说，可溶性氮含量高，蛋白氮含量低时作物容易感病。钾能促进蛋白质合成，促进糖和淀粉合成及运输，因此钾能减少作物体内可溶性氨基酸含量，从而提高抗性[6]。随氮肥用量增加，叶片对黑痘病抗性减弱；在同一施氮水平下提高施钾量，叶片对黑痘病抗性增强；叶片中游离有机酸含量越高，对黑痘病抗性越强，成龄叶黑痘病严重度与游离有机酸含量呈显著正相关；葡萄幼叶可溶性糖含量与黑痘病呈显著正相关[7]。另一些研究表明，含钙量多的葡萄抗病力较强[8]。可溶性糖与叶绿素含量是植物生理研究中的重要指标，与植物抗病性存在显著相关性。毛健民等在研究烟草感染花叶病毒病后的生理生化变化时指出，染病后可溶性糖含量明显降低[9]。还有研究认为，叶绿素含量愈低的品种感病性愈弱，即抗病性愈强[10]。

虽然研究者就不同指标与抗病性的关系进行研究，但结果不一，尚无定论。因此本试验拟通过对引入长江大学的5个葡萄品种健康叶片和感病叶片中叶绿素含量、丙二醛含量、可溶性糖含量、组织含水量等指标的测定，探讨各指标与葡萄抗黑痘病的关系，为病害防治及抗病育种提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验以长江大学西校区园艺园林学院教学实习基地塑料大棚中的早紫、研选5号、维多利亚、9307和新华1号等5个欧亚种品种为试验材料，均为7年生的扦插苗，株行距1.0 m×2.0 m。试验期间，所有品种田间管理一致。

1.2 方法

试验于2011年5～7月进行，各指标进行室内测定取样时，随机选取非边缘位置且生长情况大致相同的植株，单株小区，3次重复。选中部成熟叶，并按病叶感病严重程度分轻（＜30%）、中（30%～70%）、重（＞70%）三个等级取样。采集的叶片放于人工气候箱中保存备用。

可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法[11]，叶绿素含量测定采用分光光度法[12]，组织含水量测定采用干重法[13]，丙二醛含量测定采用双组分光光度法[11]。

试验统计分析方法采用Duncan氏新复极差法（SSR），多重比较结果采用标记字母法[14]。

最近邻距离分析是用来分析点数据空间分布热点区域的方法，经常使用最近邻指数（Nearest Neighbor Index,NNI）对商业网点的空间分布进行分析，查看其是不是属于集聚型分布。然后再使用最近邻层次聚类分析法来对热点聚集区进行研究，从而能获得不同层次的集聚区[7]。用平均最近邻指数判断商业网点的空间分布是否集聚，近邻指数小于1，主要呈现集聚分布；反之，指数大于1，则分布模式趋向分散。指数越小，集聚程度越大。最近邻指数计算公式见参考文献[8]。

2 结果与分析

2.1 供试品种感病后各指标的变化

2.1.1 供试品种感病后叶绿素含量的变化

健康叶片和不同感病程度叶片中叶绿素含量测定结果见表1。

由表1可知，供试品种感病后，叶绿素含量均有不同程度下降，即随着叶片感病程度加深其所含叶绿素含量降低。除9307叶绿素含量显著下降外，其他品种感病后叶绿素含量呈极显著下降趋势。高感品种早紫感病后叶绿素含量下降较快，9307下降较慢，中感品种维多利亚感病后叶绿素含量下降较快，抗病品种新华1号、研选5号感病后叶绿素含量下降也较快。

表1 供试品种感病后叶绿素含量的变化Table1 Change of tested varieties chlorophyll content after the infection(mg·g-1)

2.1.2 供试品种感病后组织含水量的变化

健康叶片和不同感病程度叶片中组织含水量测定结果见表2。由表2可知，供试品种感病后，除维多利亚和9307含水量是先微升高后降低外，其他品种组织含水量都是随着叶片感病程度的加深而降低，且叶片感病后组织含水量都呈极显著下降。总之，各品种感病后组织含水量均有不同程度下降。高感品种早紫、9307，中感品种维多利亚和抗病品种研选5号、新华1号感病后组织含水量均明显下降。

2.1.3 供试品种感病后丙二醛含量的变化

健康叶片和不同感病程度叶片中丙二醛含量测定结果见表3。由表3可知，供试品种感病后，研选5号、新华1号和9307丙二醛含量均有不同程度的极显著升高；早紫丙二醛含量先极显著升高，后又降低，但降低未达显著差异；维多利亚丙二醛含量先略有降低，未达显著差异，后又极显著升高。总之，各品种感病后丙二醛含量均有不同程度升高。高感品种早紫、9307，中感品种维多利亚和抗病品种研选5号、新华1号感病后丙二醛含量均明显上升。

健康叶片和不同感病程度叶片中可溶性糖含量测定结果见表4。

由表4可知，供试品种感病后，新华1号可溶性糖含量先升高，但未达显著差异，后又极显著下降；9307和早紫可溶性糖含量先极显著升高，后又极显著下降；维多利亚可溶性糖含量随叶片感病程度加深而逐渐降低，且达极显著差异；研选5号可溶性糖含量先极显著降低，后又极显著升高，最后又极显著下降。高感品种早紫感病后可溶性糖含量下降较慢，高感品种9307、中感品种维多利亚和抗病品种新华1号感病后可溶性糖含量明显下降，抗病品种研选5号感病后可溶性糖含量下降较慢。

表2 供试品种感病后组织含水量的变化Table2 Change of tested varieties water content after the infection (%)

表3 供试品种感病后丙二醛含量的变化Table3 Change of of tested varieties MDA content after the infection (μmol·g-1)

表4 供试品种感病后可溶性糖含量的变化Table4 Change of of tested varieties soluble sugar content after the infection (%)

2.2 供试品种健康叶片相关指标的比较

为探讨不同品种健康叶片相关指标的差异，试验对不同品种健康叶片相关指标大小进行多重比较（SSR法），结果见表5（纵向比较）。

由表5可知，供试品种健康叶片叶绿素含量1.0878～1.7456 mg·g-1，其中维多利亚与新华1号、早紫之间，新华1号与研选5号之间呈极显著差异，新华1号与9307之间呈显著差异，其余品种间差异均不显著；组织含水量68.62%～76.01%，维多利亚与新华1号、研选5号之间，新华1号、研选5号与早紫、9307之间呈显著差异，维多利亚与早紫、9307之间呈极显著差异，而新华1号与研选5号之间，早紫与9307之间均无显著差异；丙二醛含量 0.0082～0.0161 μmol·g-1，研选 5 号与维多利亚、新华1号、9307之间，早紫与维多利亚、9307之间呈极显著差异，早紫与新华1号之间呈显著差异，而早紫与研选5号之间，维多利亚、新华1号、9307之间均无显著差异；可溶性糖含量0.0363%～0.0904%，维多利亚、新华1号与早紫、9307、研选5号之间呈极显著差异，而维多利亚与新华1号之间，早紫、9307、研选5号之间均无显著差异。

2.3 供试品种不同感病程度叶片相关指标的比较

为探讨不同品种感病叶片相关指标的差异，试验对不同品种感病叶片相关指标大小进行多重比较（SSR法），结果见表6（横向比较）。

由表6可知，供试品种感病后叶片叶绿素含量0.3990～1.7456 mg·g-1，在感病轻时，研选5号与新华1号之间呈极显著差异，研选5号与维多利亚、早紫、9307之间呈显著差异，而维多利亚、新华1号、早紫、9307之间均无显著差异；在中度感病时，研选5号与维多利亚、早紫、9307、新华1号之间呈极显著差异，其他品种之间均无显著差异；在严重感病时，9307与新华1号、研选5号之间呈显著差异，维多利亚、新华1号、早紫、研选5号之间均无显著差异。

表5 供试品种健康叶片中相关指标的比较Table5 Comparison of relevant indices of tested varieties healthy leaf

表6 供试品种不同感病程度叶片相关指标的比较Table6 Comparison of relevant indices of tested varieties disease leaf

供试品种感病后叶片组织含水量60.24%～77.42%，在感病轻时，维多利亚与新华1号、早紫、研选5号之间，9307与研选5号之间均呈极显著差异，维多利亚与9307之间，9307与新华1号、早紫之间均呈显著差异，而新华1号、早紫、研选5号之间均无显著差异；在中度感病时，研选5号与维多利亚、早紫之间呈极显著差异，研选5号与新华1号、9307之间呈显著差异，其他品种之间均无显著差异；在严重感病时，新华1号与9307、研选5号之间呈极显著差异，新华1号与维多利亚、早紫之间呈显著差异，而维多利亚、早紫、9307、研选5号之间均无显著差异。

供试品种感病后叶片丙二醛含量0.0081～0.0445 μmol·g-1，在感病轻时，除维多利亚与研选5号之间呈显著差异外，其他品种均无显著差异；在中度感病时，早紫与维多利亚、研选5号之间呈极显著差异，与新华1号之间，9307与维多利亚之间均呈显著差异，早紫与9307之间，新华1号、9307、研选5号之间，维多利亚、新华1号、研选5号之间均无显著差异；在严重感病时，研选5号与新华1号之间呈极显著差异，研选5号与9307之间，新华1号与维多利亚、早紫之间均呈显著差异，其他品种间均无显著差异。

供试品种感病后叶片可溶性糖含量0.0245%～0.0934%，在感病轻时，新华1号与早紫、研选5号之间，研选5号与维多利亚、9307之间均呈极显著差异，新华1号与9307之间，研选5号与早紫间均呈显著差异，其他品种之间均无显著差异；在中度感病时，维多利亚与新华1号、研选5号之间呈极显著差异，研选5号与早紫、9307之间呈显著差异，而新华1号与研选5号之间，新华1号、早紫、9307之间，维多利亚、早紫、9307之间均无显著差异；在严重感病时，研选5号与9307之间呈极显著差异，研选5号与新华1号、早紫之间，维多利亚与9307间均呈显著差异，其他品种之间均无显著差异。

3 讨论与结论

3.1 叶绿素含量和组织含水量与葡萄抗黑痘病的关系

参考刘会宁等多年来对不同欧亚种葡萄抗黑痘病的研究结果：早紫、9307为高感品种，维多利亚为中感品种，研选5号、新华1号为抗病品种[15-16]。本试验结果表明,供试欧亚种葡萄感染黑痘病后，无论是感病品种还是抗病品种，叶片中叶绿素含量均有不同程度下降，随着叶片感病愈来愈严重，高感品种早紫叶绿素含量呈显著下降趋势，其他品种叶绿素含量呈极显著下降趋势，抗病品种叶绿素减少幅度大于高感品种。组织含水量除中感品种维多利亚和高感品种9307先升高后降低外，其他品种组织含水量均随叶片感病程度的加深而降低，与刘天明等[17]对霜霉病抗性机理研究一致。

3.2 可溶性糖含量和丙二醛含量与葡萄抗黑痘病的关系

本试验结果表明，供试欧亚种葡萄感染黑痘病后，叶片中可溶性糖含量总趋势降低，除高感品种早紫和抗病品种研选5号可溶性糖含量稍有降低外，高感品种9307、中感品种维多利亚和抗病品种新华1号可溶性糖含量呈极显著下降趋势，这与贺立红等[18]研究结果一致，然而杨辉等研究结果表明，辣椒在感染CMV病毒后，感病品种可溶性糖含量下降，抗病品种可溶性糖含量明显上升[19]。目前对可溶性糖含量与抗病性关系报道很多，但结果不一。因此，对于可溶性糖含量与抗病性的关系要因品种不同、病原菌不同而区别对待。供试品种感病后，叶片中丙二醛含量变化总趋势升高，高感品种早紫最终略有降低，但与健康叶片含量相比还是显著升高，其他品种均不同程度的极显著升高，这与梁艳荣[20]研究结论一致。综合分析表明，不论品种抗感性如何，叶片感染黑痘病后叶绿素含量、组织含水量和可溶性糖含量总体呈下降趋势，而丙二醛含量总体呈升高趋势。

[1]李知行,黎彦,郭兆年.葡萄病虫害防治[M].北京:金盾出版社,2000:11-13.

[2]贺普超.葡萄学[M].北京:中国农业出版社,1998:1-5.

[3]Marutyan S A.Metabolic changes in leaves of new and elite forms of grapevine during infection by mildew[J].Review of Plant Pathology,1980,59(10):457.

[4]杨国顺,石雪晖,吕长平,等.葡萄叶片中POX及其同工酶与抗黑痘病的关系[J].落叶果树,1997(2):1-3.

[5]邓建平.砧木和营养水平对葡萄生长与抗病性的影响[D].长沙:湖南农业大学,2003:22-24.

[6]刘晓燕,何萍,金继运.钾在植物抗病性中的作用及机理的研究进展[J].植物营养与肥料学报,2006,12(3):445-45.

[7]李建和,刘淑欣,陈克文.葡萄抗病性与N、K营养的关系[J].福建农业大学学报,1997,26(3):323-327.

[8]王跃进,贺普超.葡萄叶片中有机酸和糖与抗黑痘病的关系[J].北方果树,1987(1):42-45.

[9]毛健民,郑爱珍,白岩,等.烟草叶片感染花叶病毒时的某些生理生化变化[J].吉林农业大学学报,2002,24(4):19-21.

[10]贺普超,刘延琳.葡萄属种间杂交一代霜霉病抗性研究[J].园艺学报,1995,22(1):29-34.

[11]邹琦.植物生理学实验指导[M].北京:中国农业出版社,2000.

[12]郑炳松.现代植物生理生化研究技术[M].北京:气象出版社,2006:26-27.

[13]陈建勋,王晓峰.植物生理学实验指导[M].第二版.广州:华南理工大学出版社,2006:2-3.

[14]盖均镒.试验统计[M].北京:中国农业出版社,2006:99-127.

[15]刘会宁,马惠敏.塑料大棚内欧亚种葡萄对黑痘病和炭疽病的抗性鉴定[J].农业与技术,2005,25(1):102-104,107.

[16]万传辉.几个生理生化指标与葡萄抗黑痘病的关系[D].荆州:长江大学,2004:2-6.

[17]刘天明,李华.葡萄对霜霉病抗病性机理初探[J].植物保护,1995,21(6):12-15.

[18]贺立红,韩锡军,龙肖媚,等.茉莉酸甲酯对烟草幼苗可溶性物质含量的影响及与诱导抗病的关系[J].植物病理学报,2001,11(4):88-91.

[19]杨辉,沈火林,张煜.黄瓜花叶病毒诱导辣椒抗病性的生化变化研究[J].西北农业学报,2006,15(6):223.

[20]梁艳荣.大葱种质资源鉴定与其生理特性研究[D].呼和浩特:内蒙古农业大学,2008:31-35.