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活性氧和酚类物质在植物抗病性中具有重要作用。酚类物质除了对病原菌具有直接的抑制作用外,还参与了植物诱导抗病性,参与形成物理抗性结构;并且可受病原菌侵染等因素的诱导释放一些抗病的化学物质如植物抗毒素;其中诱导合成的酚类物质是大部分植物抗毒素的物质基础。活性氧在植物病害发展中具有多重作用,既参与植物过敏(HR)反应和氧化胁迫作用,又作为信号转导分子,参与植物抗病信号转导以及化学抗性、物理抗性的诱导。在植物抗病反应中,活性氧与酚类物质可能存在相互作用,共同参与植物防御反应。
本研究以番木瓜(Carica papayaL.)作为研究材料,以番木瓜炭疽菌(Cgloeosporioides)为主要研究对象,探讨活性氧和酚类物质在其病害发生中的作用。本研究采用三种活性氧(02,OH"和H202),评价了对番木瓜炭疽菌、镰刀菌和芒果炭疽菌的体外和对番木瓜炭疽病害发生的体内的抑制作用。体外抑制试验表明,在三种自由基中,以OH"对病原菌的抑制作用最强,而H202对病原菌的抑制作用最弱。在番木瓜一炭疽菌接种试验中,H202处理可以有效降低番木瓜炭疽病的病情指数;并且随着处理浓度增加,抑制发病的效果增强。20和30mmol/L H202处理还显著抑制了炭疽菌在番木瓜果实上的扩展,其效果明显高于其它自由基以及植物诱抗剂(Aib,α-氨基异丁酸)处理。研究结果还发现H202处理可提高番木瓜果皮的PPO和POD的酶活性水平。随着H202处理浓度的提高,番木瓜发病降低,其果皮中的PPO和POD的酶活性有显著增加。另外,H202处理的效果还存在时间和空间的差异性。例如,在H202处理后立刻接种病原菌可显著抑制发病,而在H202处理后分别12、24或48小时接种菌株,则没有明显减轻发病的作用:未经H202处理的番木瓜果实,距离接种位点2-3 cm的果皮组织的PPO和POD的酶活性最高,高于0-1和4-5 cm位置的番木瓜果皮酶活性;然而,在番木瓜果实经20 mmol/L H202处理后,距离接种位点0-1 cm的果皮组织酶活性则高于2-3和4-5 cm位置的番木瓜果皮酶活性。通过进一步分析从番木瓜的果皮、果肉和种子得到的总酚对病原菌的抑制表明,果皮总酚对选取菌株的体外和体内抑制作用最强;经POD酶促反应后,果皮总酚表现出显著增强抑制效应。果皮总酚经酶促反应后,在2 g/L的处理浓度下,对番木瓜炭疽菌的孢子萌发抑制率为50%,显著高于反应前总酚处理的效果(17%)。另外,番木瓜果皮总酚与POD酶促反应后显著抑制三种菌株菌丝生长,其中以对番木瓜炭疽菌P0812-13的抑制能力最强,1g/L反应产物抑制了87%的菌丝生长,显著高于未与POD反应的总酚的作用(24%)。果皮总酚处理番木瓜果实病情指数为18%,经酶促反应后病情指数也有明显的降低,为13%,显著低于对照果实的病情指数(38%)。本研究进一步采用番木瓜果皮存在的主要酚类物质(阿魏酸和咖啡酸)以及三种简单酚(对苯二酚、邻苯二酚和焦性没食子酸),分析这些酚类物质对番木瓜采后病害的抑制作用。结果表明,阿魏酸和焦性没食子酸对选取的病原菌的体外抑制效果最强,而阿魏酸对番木瓜炭疽病病害发展的抑制能力最强,果实病情指数为12%。本研究选取的五种酚类物质(阿魏酸、咖啡酸、对苯二酚、邻苯二酚和焦性没食子酸)经POD酶促反应后,对选取病原菌的体外抑制效果有显著的增强作用,其中阿魏酸和咖啡酸经氧化后抑制番木瓜病害效应也有显著的提高。例如,阿魏酸经酶促反应后处理番木瓜果实,果实病情指数为9%,比之前降低了3%,并且显著低于对照果实的病情指数(38%);而咖啡酸经酶促氧化后处理番木瓜果实,显著抑制了炭疽病病害发展,经咖啡酸处理后果实病情指数为23%,经酶促反应后处理的果实病情指数为18%。这些结果说明了酚类物质在番木瓜采后病害发生中的重要作用。本研究探讨活性氧与酚类物质互作在植物抗病反应中的作用,阐明不同活性氧在采后番木瓜果实抗病中的作用以及番木瓜不同酚类物质及其与POD酶促反应的产物对番木瓜采后病害发生的防治作用,为发展有效的番木瓜采后病害控制措施提供了理论基础。