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玉米弯孢菌叶斑病(Curvularialunata),在世界各地均有发生。近年来,由于气候变化、栽培制度变更,以及玉米品种轮换等原因,该病害在我国玉米产区严重发生,发生面积逐年扩大,已成为玉米主要病害之一。目前该病的防治主要采取以种植抗病品种为主的综合治理措施。但病原菌的致病变异性和遗传多样性常导致玉米新品种丧失抗性,因此研究、分析玉米抗弯孢菌叶斑病的生化机制,对于玉米弯孢菌叶斑病抗性的高效持久利用、新化学防治药物的开发、抗病基因的克隆和抗病品种的选育具有理论和实际指导意义。
本文研究内容包括两个方面:山东半岛地区主栽不同玉米品种对弯孢菌叶斑病的抗感性评价和玉米品种抗感叶斑病的生理生化机制研究。根据对山东等地收集到的15个主栽玉米品种进行的玉米弯孢菌叶斑病抗性室内和接种圃鉴定,结果显示:抗病或中抗品种所占比例不足20%,农大108和LN3抗性表现突出,特别是农大108多年监测抗性持久稳定;多数品种感病,尤其掖单22为高感。抗病品种表现为接种后发病缓慢,潜育期长,病斑小,病斑少;感病品种表现为病般大、病斑多,发病块,接种后2-3d就可以表现症状。
对以农大108、LN3为代表的抗病品种,和以掖单22、金海5为代表感病品种,采用比色法测定叶片中接种前后超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化氢酶(CAT)的活性及丙二醛(MDA)含量,采用聚丙烯酰胺凝胶电泳分析POD、SOD、酯酶(EST)等同工酶变化,采用考马斯亮兰G-250法测定可溶性蛋白质含量,采用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析蛋白质的变化。结果表明:
过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)3个防御酶活性变化与玉米品种的抗感性联系紧密;而抗、感病品种间,超氧化物歧化酶(SOD)、酯酶(EST)同工酶的表达没有明显的差异性,说明该同工酶与品种间的抗、感病性关系不密切。过氧化物酶(POD)活性与玉米抗性呈正相关,接种后,抗病品种的POD酶活在第四天迅速上升,第五天达到最大值,感病品种酶活也增加,但不如抗病品种增幅大。POD同功酶活性初期增高有利于玉米的抗病性提高。PPO活性与玉米的抗感性呈正相关,接种后,抗病感品种PPO活性均呈先上升再下降的趋势,但抗病品种比感病品种的最大活性要大。PAL活性高低是玉米弯孢菌叶斑病抗性的重要机制,PAL活性高低以及峰值到达的时间早晚与抗病性有密切联系,PAL活性高、峰值到来得早有利于抗病性提高。可溶性蛋白与玉米弯孢菌叶斑病抗性呈正相关。可溶性蛋白质含量上升速度快、上升时间旱、幅度大,则有利于抗病性的表达。