铜素处理促进大白菜芝麻状斑点病发生的生理生化机制研究

【摘要】铜作为一种重要的营养元素广泛存在于植物中。铜是植物生长发育中起到重要作用的必需微量元素之一,是许多重要代谢酶的必要组成部分或辅酶。近年来,随着人类活动的不断开阔,工业矿产开采的不断深入,工业“三废”的随意处理排放及铜制剂农药在农业生产上的广泛应用,致使土壤铜含量超标,并成为人们日益关注的话题。铜在植物体内具有累积性,过量铜的累积对植物的生长、发育、品质和产量会产生一些负面影响,严重时会造成减产,甚至绝收,而且过多的铜会通过食物链进入人体,对人类的身体健康产生潜在的危害。铜过量对植物的危害是多方面的,前人对铜过量危害从植物生长发育、光合作用、膜透性、抗氧化酶活性等角度进行了具体研究。大白菜(BrassicacampestiisL.ssp.pekinensis)是我国人民比较喜闻乐见的蔬菜之一。但是目前大白菜的品质受芝麻状斑点病的影响十分严重,严重制约了我国大白菜产品出口产业的发展,并使种植者遭受巨大的经济损失。大白菜生理病害–芝麻状斑点病,发生在大白菜叶柄及叶脉上,发病部位出现大量黑色或黑褐色芝麻状斑点,且主要集中在叶柄的表皮细胞,严重影响了大白菜的外观品质和商品价值。目前对芝麻状斑点病的发病机理研究尚无较确切的认识,有研究认为大白菜体内铜的富集能影响到病症的发生程度,但缺乏实际试验加以验证。在大白菜的实际生产中发现,种过果树或杨树等施用波尔多液或其他含铜杀菌剂的地块大白菜芝麻状斑点病发生往往较严重,经检测这些地块土壤有效铜含量高,严重地块有效铜含量达到12.7mg·kg-1。本研究选用对芝麻状斑点病不同抗性的大白菜品系为试材,在无土营养液栽培和田间土壤栽培的条件下进行外源铜素处理,对铜处理后的大白菜植株进行生长指标和抗病性调查,研究了铜处理大白菜芝麻状斑点病的生理生化机制,以期为大白菜芝麻状斑点病的防治提供理论依据。主要研究结果如下：1.在水培条件下以C24、03B9为试材,田间土壤栽培条件下以87-114、青研桔红1号、青研早9号、C24、03139为试材,施加外源铜素处理后,对芝麻状斑点病的发生情况进行了调查研究和抗性评价。结果发现,施加铜素处理后,芝麻状斑点病的病情得到明显的促进,且叶柄黑点发生数量及发生面积等病症发生情况与铜处理浓度呈正相关。表明铜素能够诱导大白菜芝麻状斑点病的发生。2.研究了外源铜素处理对大白菜植株生长指标和物质含量的影响。结果发现,水培施加铜素处理后,铜浓度处理对大白菜全株鲜重和根鲜重表现出低浓度促进-高浓度抑制的作用效果,且不同品系的大白菜对铜的阂值不同,当铜浓度高于0.5mg·L-1时03B9品系的鲜重及根重明显下降,C24品系在铜浓度高于lmg·L1时鲜重和根重受抑制下降。铜浓度处理降低了叶片叶绿色素的含量,但各色素含量受铜影响的程度没有较大的区别。随着铜浓度的升高,叶片铜的含量增加,但随着处理时间的延长铜含量基本保持恒定,病症发生较轻的品系钙含量增加,病症发生重的品系钙含量下降。3.研究了外源铜素处理对大白菜叶柄氮代谢途径谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性的影响。结果发现,铜浓度处理明显影响了氮代谢相关酶的活性,正常的代谢途径因此发生紊乱。随着铜浓度的升高GS活性比对照明显降低,而处理后期GDH活性明显升高。表明氮代谢与芝麻状斑点病的发生有关。4.研究了外源铜素处理对大白菜叶柄苯丙烷代谢的影响。结果表明,大白菜叶柄苯丙氨酸解氨酶(PAL)、酪氨酸解氨酶(TAL)、多酚氧化酶(PPO)活性,以及总酚、木质素含量随着铜素的添加和处理时间的延长发生了明显变化,病症发生较轻的品系表现出更强的抗性反应,而病症发生较重的品系抗性反应相对较弱。芝麻状斑点病发生较重的品系总酚含量随着铜浓度的升高而明显降低,发生较轻的品系则明显升高。表明苯丙烷代谢的关键酶活性及其代谢产物含量与大白菜芝麻状斑点病的发生密切相关。
【作者】陈启武；
【导师】罗庆熙；杨晓云；
【作者基本信息】西南大学，蔬菜学，2014，硕士
【关键词】大白菜；芝麻状斑点病；铜元素；抗性；发生机理；

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