刘可为 白丽 黄倩茹 任琴

摘 要 本研究以馬铃薯为试验材料，通过剪叶、打孔模拟虫害对马铃薯叶片的损伤，测定了不同损伤的马铃薯叶片中过氧化物酶及其同工酶活性的时序变化。结果表明，与各自的对照相比，打孔后马铃薯叶片在所测时间序列中过氧化物酶活性均显著增高，其中打孔处理后各时序中过氧化物酶活性一直处于增高水平，但各时序间过氧化物酶活性均无显著差异。剪叶处理后马铃薯叶片中过氧化物酶活性在1 h、8 h中显著增加。同时，打孔和剪叶处理后1 h、4 h和8 h马铃薯叶片中POD同工酶条带清晰加粗、色泽变深，这与过氧化物酶活性变化基本一致。上述变化与虫害取食植物叶片后过氧化物酶的变化较为一致，说明剪叶、打孔能部分取代虫害的诱导，提高植物的诱导抗性。

关键词 马铃薯;过氧化物酶;同工酶

中图分类号：S532 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.26.072

马铃薯是内蒙古自治区乌兰察布市的支柱产业，也是农民脱贫致富的主要农作物。马铃薯在生长过程中，常会受到桃蚜等虫害侵染，产量和质量明显下降。

已有研究表明，植物受到病虫为害时，植物组织中的蛋白质会发生变化。过氧化物酶是一种对环境条件十分敏感的氧化酶类，其同工酶谱带的变化在一定程度上反映了植物抗病虫性的强弱。吕英民等[1]对杏品种过氧化物酶同工酶的研究，开始了我国同类研究的新纪元;宋从凤等[2]研究了桉树对青枯病抗性与过氧化物酶及同工酶的关系，系统阐述了以上两种酶对于生物特性方面的影响，引发了人们对于该问题研究方向更深层次的思考。随后，研究者先后完成了陆地棉抗虫品种过氧化物酶同工酶分析[3]、不同榛树叶中过氧化物酶同工酶的研究[4]等诸多课题的研究工作，将前人的实验理论不断应用于全新物种上，取得了较为显著的成果。徐松鹤等[5]研究表明，虫害、施钾+虫害处理均能提高马铃薯叶片中水杨酸含量，用15 μmol·L-1外源水杨酸喷施显著提高了施钾组中POD、SOD和CAT活性。尽管病虫害侵染与植物抗氧化研究已有报道，但不同虫害的损伤方式对马铃薯过氧化物酶和同工酶活性的影响研究报道很少。

在研究植物与昆虫关系时需要大量虫源，但有些昆虫对环境敏感，因此对饲养条件要求高。有些昆虫繁殖能力强，在试验中及试验完成后需谨慎处理，否则会对周围环境造成伤害。因此，试验所需昆虫既提高了成本也增加了难度。针对上述存在问题，本研究利用剪叶、打孔的人工损伤方式模拟了植食性昆虫对马铃薯叶片的取食情况，研究了不同损伤方式下马铃薯叶片中过氧化物酶和同工酶活性的变化，旨在为马铃薯科学抗虫提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

马铃薯品种为费乌瑞它（Favorita），原产于荷兰，属早熟高产品种。本试验的种子来源于乌兰察布市农牧业科学研究院，将种子播种在集宁师范学院生命科学学院园艺实训基地的大棚中，播前对土壤进行消毒处理，40 d左右马铃薯植株出苗，待马铃薯植株长出6片叶子时，进行模拟虫害处理。

1.2 试验处理

选择长势一致的马铃薯植株30盆，将其分成2组，每组15盆，每组又分成3种处理，分别为对照（CK）、打孔（DK）和剪叶（JY），每个处理重复5次。用针和剪刀模拟昆虫口器分别对马铃薯叶片进行打孔和剪叶处理，处理结束后计时，然后按照处理后1 h、2 h、4 h、8 h

时间序列进行取样，另取5株作为对照。采样均匀、随机，样品采集后放入液氮中，带回实验室进行过氧化物酶活性和同工酶变化的测定。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 过氧化物酶活性的测定

过氧化物酶活性的测定参考徐松鹤等[5]方法进行粗酶液提取，然后运用比色法在波长470 nm处测吸光度值，计算不同处理条件下过氧化物酶活性。

1.3.2 过氧化物酶同工酶的表达

采用任琴等[6]方法，通过SDS-PAGE电泳法对过氧化物酶同工酶表达量进行研究，观察条带，分析结果。

1.4 数据统计与分析

采用SPSS 19.0统计分析软件进行数据分析，LSD检验分析处理间平均值的差异。

2 结果与分析

2.1 不同损伤方式对马铃薯叶片中过氧化物酶活性时序变化的影响

不同损伤方式对马铃薯叶片内过氧化物酶活性影响的测定结果如图1所示。

图中数值采用单因素ANOVA分析，所得数据为5次重复的平均值（±标准差），柱上不同小写字母表示组内处理间差异显著（P<0.05），不同大写字母表示组间差异显著（P<0.05）

结果表明：与各自的对照相比，打孔后马铃薯叶片在所测时间序列中过氧化物酶活性均显著增高，分别为各自对照的2.3倍、2.1倍、1.8倍和2.5倍。各时序中打孔处理后过氧化物酶活性增高，各时序间过氧化物酶活性均无显著差异。剪叶处理后马铃薯叶片中过氧化物酶活性呈现无规律变化，其中剪叶后1 h、8 h马铃薯叶片中过氧化物酶活性显著增加，2 h和4 h虽有所增高或降低，但方差分析结果显示，与各自对照相比，差异不显著。

2.2 不同损伤方式对马铃薯叶片中过氧化物酶同工酶活性的影响

不同损伤方式（打孔、剪叶、对照）对马铃薯叶片内过氧化物酶同工酶活性的测定结果如图2所示。结果表明：与各自对照相比，打孔和剪叶处理后1 h、4 h和

8 h马铃薯叶片中POD同工酶条带清晰加粗、色泽变深，表明马铃薯叶片内过氧化物酶同工酶活性明显升高，其中打孔处理后的马铃薯叶片中POD同工酶所呈现出的条带明显加粗，表明马铃薯叶片内过氧化物酶同工酶的活性升高;剪叶处理后的马铃薯叶片中POD同工酶所呈现出的条带，在1 h到8 h条带也加粗，但较打孔处理色泽浅，其活性介于对照和打孔处理之间。

3 結论与讨论

不同损伤方式对马铃薯叶片中过氧化物酶及其同工酶活性的时序变化有不同影响。本研究中，当马铃薯叶片受到打孔、剪叶等机械损伤后，马铃薯叶片中过氧化物酶活性明显增强，这一结果与施钾+外源水杨酸喷施处理马铃薯后，体内POD和CAT活性均显著升高相一致。推测可能是机械损伤诱导了马铃薯植株中内源SA含量的增加，从而在抗虫反应信号传递中起正调节作用[7]。POD同工酶活性的检测也证明了马铃薯体内POD活性增加，说明机械损伤可以使植物体内产生的活性氧得到清除，减轻了虫害对马铃薯的持续伤害。

马铃薯受到不同方式的损伤后引起马铃薯的组成防御，组成防御就是植物的物理防御，植物的一种固有抗性，取决于不同的基因型，因环境条件的不同而影响其抗性程度，但总是存在于植物中并始终起作用。它是对植物抗性的横向考察，相对比较固定，对植食性昆虫基本上都是负面的。不同损伤方式的马铃薯叶片遭到破坏后叶片中的过氧化物酶及其同工酶活性的改变会提高植株的抗虫害能力，从而抵抗病原菌入侵，使植物免遭病害或减轻病害。这是一种非常复杂的适应可塑性，虽然进行了大量试验，但植物体内各种物质在诱导化学防御中的地位及其协调作用还需深入探讨。另外，对快速诱导抗性机理的研究，将为滞后诱导抗性的研究奠定基础，这在害虫与植物相互关系的研究中具有特殊的意义和作用[8-11]。

本研究将会对马铃薯产量以及品质的提高有很大的影响，在马铃薯未被昆虫破坏前，提前模拟昆虫的口器对马铃薯叶片进行处理，马铃薯叶片中的过氧化物酶[12-16]及其同工酶活性有所提高，使马铃薯的抗虫害能力明显增强，这对防御昆虫的侵害带来了很大的帮助，也将会对我国马铃薯种植面积的扩大、马铃薯产业的发展有很大的推动作用。

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（责任编辑：刘 昀）