羊海珍，顿珠加布，旺 姆，巴桑玉珍*

(1.省部共建青稞和牦牛种质资源与遗传改良国家重点实验室，西藏拉萨850032；2.西藏自治区农牧科学院农业研究所，西藏拉萨850032)

青稞(HordeumvulgareL.var.nudumHook.f.)是藏族人民粮食和畜牧饲料的主要来源，在高原农牧业中一直占据举足轻重的地位[1]。大麦黄矮病毒(Barley yellow dwarf virus，BYDV)是世界范围内分布最广泛、危害最大的禾本科作物病毒之一，由特定的蚜虫传播[2]。作物感染BYDV后，通常表现出矮化、叶片退绿等症状，导致减产，严重情况下甚至会绝收[3]。近年来，黄矮病在西藏多个青稞种植区均有报道[4]，部分地区危害严重，制约了青稞产业的发展。

植物受到病原物侵染后，防御酶会催化一系列复杂的生理生化反应。很多研究表明，SOD、POD、CAT 、PPO、PAL等多种防御酶与植物的抗病原物侵染能力密切相关，其活性变化一定程度上可以反映寄主与病原的互作关系[5-9]。目前，对于青稞黄矮病抗病机制缺少系统研究，国内外也鲜见BYDV影响青稞生理学的报道。鉴于此，笔者选用黄矮病抗性不同的2个青稞材料，测定接种BYDV后青稞叶片SOD、POD、CAT 、PPO、PAL的活性，分析其变化与青稞抗性之间的关系，为进一步揭示青稞抗黄矮病的生理生化机制提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料供试青稞材料为高抗黄矮病品系C280、高感品种康青3号。供试毒源为大麦黄矮病毒GAV株系，传毒介体为麦长管蚜(Sitobionavenae)，由西藏自治区农牧科学院农业研究所姚小波副研究员提供。

1.2 病毒接种供试青稞种子催芽后，在温度21 ℃/18 ℃、光周期 16 h/8 h(昼/夜)的人工气候室内进行育苗。接种前用毛笔将无毒麦长管蚜接到感染BYDV-GAV的青稞病株上，饲毒72 h，获得带毒蚜虫。待青稞苗生长至2～3叶期时，将带毒蚜虫转接至供试植株的第2片叶子上，每株接种10头蚜虫，以不接蚜虫植株作为对照。接种后每个盆分别罩上防虫罩，传毒7 d后喷洒吡虫啉进行灭蚜。

1.3 酶活性测定于接种后第0、10、20、30和40天采集相同位置的青稞叶片，每个处理选取10株混合取样，重复3次，液氮速冻后放入-80 ℃冰箱中保存，参照李合生等[10]的方法进行酶活性测定。SOD活性测定采用氮蓝四唑(NBT)还原法测定，以抑制NBT光化学还原50%为1个酶活性单位(U)；POD活性采用愈创木酚比色法测定，以每分钟OD470变化1为1个酶活单位；CAT活性采用紫外吸收法测定，以每分钟OD240减少1为1个酶活单位；PPO 活性采用邻苯二酚法测定，以1 min内OD398变化0.001为1个酶活性单位；PAL活性采用苯丙氨酸法测定，以OD290变化0.01为1个酶活性单位。每个酶活性指标重复测定3次，取其平均值。

1.4 数据分析采用 Microsoft Excel 2013软件作图；采用SPSS 20.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同抗性青稞材料SOD活性的变化由图1可知，接种BYDV后，2个青稞材料叶片的SOD活性均显著高于未接种对照。随着接种后时间的延长，SOD活性总体均呈现上升趋势，接种前期(0～20 d)的增加幅度明显高于接种后期。抗病材料的酶活性在各时间段均高于感病材料，除接种10 d外，差异均达到了显著水平。抗病材料和感病材料在接种40 d时，分别比接种前(0 d)增加了6.12和3.65倍，抗性材料的增加幅度明显高于感病材料。

注：不同小写字母表示在0.05水平差异显著。Note：Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level. 图1 接种BYDV后青稞叶片SOD活性的变化 Fig.1 Changes of SOD activity in leaves of hulless barley inoculated with BYDV

2.2 不同抗性青稞材料POD活性的变化由图2可知，接种处理的2个青稞材料的POD活性均显著高于对照。接种BYDV后，抗病和感病材料叶片的POD活性均呈先升高后下降的趋势，且峰值均出现在接种后10 d，此时酶活性分别是对照的2.46和1.75倍，抗病材料显著高于感病材料。在随后的10～40 d，抗病材料POD活性急剧下降，感病材料下降则相对平缓。

注：不同小写字母表示在0.05水平差异显著。Note：Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level. 图2 接种BYDV后青稞叶片POD活性的变化 Fig.2 Changes of POD activity in leaves of hulless barley inoculated with BYDV

2.3 不同抗性青稞材料CAT活性的变化由图3可知，2个材料未接种处理下，各时期叶片CAT活性变化不大；接种BYDV后，CAT活性呈先升高后下降的趋势。相比之下，抗病材料的CAT活性上升更为剧烈，在接种后20 d达到最大值，是对照的2.48倍。感病材料在接种前期CAT活性上升较为缓慢，峰值在第30天出现，晚于抗病材料。在各时间段，抗病材料的CAT活性均显著高于感病材料。

注：不同小写字母表示在0.05水平差异显著。Note：Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level. 图3 接种BYDV后青稞叶片CAT活性的变化 Fig.3 Changes of CAT activity in leaves of hulless barley inoculated with BYDV

2.4 不同抗性青稞材料PAL活性的变化由图4可知，与SOD活性变化趋势相同，2个青稞材料的PAL活性呈现上升趋势。接种前20 d，对照和接种处理的PAL活性均迅速上升，之后对照变化趋于平缓，接种处理则持续上升。抗病材料在各时间段的PAL活性均显著高于感病材料，试验期间抗病材料的PAL活性增加幅度高于感病材料，40 d时分别比接种前增加了1.22和0.91倍。

注：不同小写字母表示在0.05水平差异显著。Note：Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level. 图4 接种BYDV后青稞叶片PAL活性的变化 Fig.4 Changes of PAL activity in leaves of hulless barley inoculated with BYDV

2.5 不同抗性青稞材料PPO活性的变化由图5可知，接种处理的PPO活性在各时间段均显著高于对照处理。接种BYDV后，抗病材料PPO的活性急剧上升，10 d达到最大值，此时活性显著高于感病材料，为对照的1.85倍，之后逐渐下降。感病材料峰值出现的时间(20 d)晚于抗病材料，且升高幅度小于抗性材料，但接种后期PPO活性与抗病材料无显著差异。

注：不同小写字母表示在0.05水平差异显著。Note：Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level.图5 接种BYDV后青稞叶片PPO活性的变化 Fig.5 Changes of PPO activity in leaves of hulless barley inoculated with BYDV

3 结论与讨论

植物遭受病原物侵染后，会富集大量的活性氧，引起细胞代谢功能异常[11]。SOD、CAT、POD是植物体内关键的活性氧清除酶，对保护自身免受活性氧和自由基的伤害有着重要作用[12]。该研究结果显示，无论是青稞抗病材料还是感病材料，在受BYDV侵染后，SOD、CAT、POD共3种防御酶的活性较不接种对照均有明显提高，但抗病和感病材料对BYDV的反应存在差异。SOD活性呈持续上升趋势，抗病材料增加幅度高于抗病材料；POD、CAT活性则先上升后下降，活性峰值均显著高于抗病材料。综合考虑各时间点活性差异、峰值出现时间，3种活性氧清除酶中，CAT活性在抗、感材料中的差异最大，猜测CAT在抗性材料C280的自身保护系统中发挥了更重要的作用。

PAL是苯丙烷类代谢途径中的关键酶，能将苯丙氨酸脱氨基最终转化成木质素[13]。当病原物入侵时，PAL活性增加，产生的木质素沉积在细胞壁周围，阻碍病原物的进一步扩散[14]。PPO能催化酚类物质的氧化，促进醌类物质的产生，从而抑制病虫害的侵染[15]。该研究中，在BYDV胁迫下，青稞叶片中的PAL活性呈持续上升趋势，表明寄主青稞与BYDV的抗争过程中，PAL持续发挥作用。PPO活性呈先上升后下降的趋势，抗病材料PPO活性峰值出现时间早于感病材料，可能是由于抗病材料的酶促反应速度较快，醌类物质产生和积累较早，对病毒的扩散起到了较好的抑制作用。

综上所述，大麦黄矮病毒侵染对不同抗性青稞材料叶片SOD、POD、CAT、PAL、PPO防御酶活性有显著影响，不同抗性材料防御酶活性变化存在明显差异，因此接种BYDV后SOD、POD、CAT、PAL、PPO活性的变化可作为反映青稞黄矮病抗性的生理指标之一。