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盘菜(BrassicaCampestrisL.ssp.rapiferaMatzg)是温州地区特有的国内名优蔬菜品种,其肉质根扁圆如盘,故称温州盘菜,也是温州市菜篮子工程的当家品种之一。栽培历史悠久,面积广阔,在国内蔬菜的供应和出口创汇中起着重要作用。但生产上,近年来由于病毒病为害猖獗,造成品质和产量明显下降,给生产者造成重大经济损失,并严重影响了生产者的种植积极性。作为一种地域性很强的特色蔬菜品种,对于温州盘菜病虫害,尤其是病毒病的研究一直处于滞后的状态。对于病虫害的“无知”,不仅造成产品品质差、产量低和种植效益低下,还形成盲目使用化学农药,带来食品安全问题。
侵染盘菜的主要植物病毒病原为芜菁花叶病毒(TuMV)和黄瓜花叶病毒(CMV),其中TuMV占绝大多数。因此开展TuMV和CMV侵染温州盘菜后病原与寄主植物间的病理生理互作研究,有助于了解病毒的侵染机制和生理互作规律,为进行盘菜抗病毒研究,突破盘菜的生产瓶颈奠定基础。
TuMV和CMV单独和复合侵染温州盘菜后,寄主组织内叶绿素含量、叶片净光合速率、胞间二氧化碳浓度、叶绿素荧光动力学参数均受到影响。相比于健康对照植株,CMV、TuMV和TuMV+CMV侵染后28d感病株的净光合速率分别平均下降了13.9%、28.6%和35.7%,胞间CO2浓度分别平均下降了5.0%、11.4%和12.6%。光饱和点(LSP)有所下降,光补偿点(LCP)均略为增加,植物利用光能的效率降低。CMV、TuMV和TuMV+CMV感病株的Fv/Fm值分别平均下降了0.88%、3.8%和4.3%,Fv/Fm值分别平均下降了0.19%、1.5%和1.2%。ETR值分别平均下降了1.4%、2.5%和3.2%,FPSⅡ值分别平均下降了5.3%、18.9%和17.9%。qP值显著下降,而qN值有一定程度的增加;叶绿素a、叶绿素b及叶绿素总含量均有下降趋势,CMV感病组、TuMv感病组和TuMV+CMV感病组的总叶绿素含量相比健康对照分别平均降低了11.0%、24.2%和22.7%。各感病组叶绿素a与叶绿素b的比值也均比健康对照组有不同程度的降低,CMV、TuMV和TuMV+CMV感病组与健康对照相比分别平均下降了6.1%、10.7%和13.1%。
TuMV和CMV单独侵染及复合侵染均致使温州盘菜生物量大幅度下降,侵染后15d已使产量比例明显下降,其中TuMV单独侵染和TuMV+CMV复合侵染造成的下降幅度大于CMV;说明TuMV和CMV的单独侵染及复合侵染均抑制了温州盘菜植株的光合作用,造成寄主的光合速率变慢,光合碳同化的能量不如对照充足;病毒的侵染可能使结合在光合膜上的一些作用中心色素或电子传递体的蛋白复合体受损,从而阻碍电子传递速率;TuMV、CMV和TuMV+CMV侵染后寄主组织的叶绿素荧光动力学参数改变程度不尽相同,其中TuMV和CMV单独或复合侵染后各参数的变化幅度基本大于CMV单独侵染,说明不同病毒对同一寄主造成的胁迫的反应存在着差异。TuMV的侵染对温州盘菜的光合系统影响较为严重,TuMV对温州盘菜的亲和性也要高于CMV。
通过对TuMV和CMV分别单独侵染和复合侵染温州盘菜后感病植株和健康对照植株体内防御酶体系(SOD、POD和CAT)在不同侵染时期的动态变化的研究,初步了解这两种病毒的侵染造成寄主植物体内代谢相关酶系的变化,从生理生化角度分析盘菜自身抗病毒防御机制及其调节作用。对抗氧化酶系统的研究结果显示:温州盘菜在受TuMV单独侵染与TuMV+CMV复合侵染的SOD活性变化趋势比较接近,病毒接种初期,SOD活性都有着显著的增强,至接种后6dSOD酶活性开始下降,并于接种后9d低于健康对照,接种后第.15d时候,相对健康对照植株,TuMV接病株和TuMV+CMV接病株的SOD活性分别低了9.5%和12.7%,而CMV单独接种后诱导的SOD活性则一直呈缓慢的上升趋势,且略高于健康对照,总体而言与健康对照的差异的幅度变化不大。三组感病株接种病毒后POD活性相对健康对照总体均呈上升趋势,CMV接种病株的POD活性略高于健康对照,接毒后15d内,CMV接种病株的POD活性相对健康对照平均增长了6.3%。其中TuMV单独接种和TuMV+CMV复合侵染病株组的POD活性一直高于健康对照,第9d的增长水平最大,分别为50.0%和55.1%。CMV侵染的植株中POD活性总体而言高于健康对照,但低于TuMV感病株组和TuMV+CMV复合侵染病株。三组感病株的CAT活性在感病前期3~6d有小幅度的上升,随后又快速下降,CMV、TuMV感病株和TuMV+CMV感病株的CAT活性分别平均下降了6.2%、18.7%和16.7%,TuMV感病株和TuMV+CMV复合感病株的下降幅度要远大于CMV感病株,说明温州盘菜分别接种TuMV、CMV和TuMV+CMV后,其组织内的防御酶体系均发生了规律性的变化。各种防御酶活性的变化受到病毒和寄主亲和性强弱的影响,两种病毒复合侵染时,亲和性强的病毒对寄主的防御酶体系变化起着主导作用,TuMV对温州盘菜的亲和性要高于CMV,这些都与对光合机制、生物量的测定的变化情况相一致。