香蕉枯萎病菌對不同抗性香蕉品種根系抗氧化能力的影響

韋弟 韋莉萍 周維 覃柳燕 黃素梅 田丹丹 李朝生 龍盛風 何章飛 韋紹龍

摘要：【目的】明確抗枯萎病香蕉品種桂蕉9號、寶島蕉和南天黃在枯萎病菌（Fusarium oxysporum f. sp. Cubense）侵染前后其根系抗氧化酶活性及抗氧化能力的變化趨勢，為揭示香蕉品種對枯萎病的抗性機制提供理論依據?！痉椒ā恳詿晒鈽擞浀募怄哏牭毒ü虐蛯；停?號生理小種菌株（Foc37-GFP）對不同抗性香蕉品種（桂蕉6號、桂蕉9號、寶島蕉和南天黃）進行接種處理（孢子懸液濃度1.0×106 CFU/mL），分別于侵染第0～6 d取樣檢測不同香蕉品種根系超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性及超氧陰離子自由基（O[-2]·）清除率和總抗氧化能力等生理指標。【結果】經Foc37-GFP侵染后，桂蕉6號根系SOD、POD、CAT和PAL活性呈先上升后下降的變化趨勢，至侵染第6 d，POD、CAT和PAL活性均極顯著低于抗枯萎病香蕉品種（P<0.01，下同），SOD活性則極顯著高于抗枯萎病香蕉品種;根系O[-2]·清除率表現(xiàn)為先上升后下降再上升，至侵染第6 d達最高值;總抗氧化能力前期變化不顯著（P>0.05），至侵染第6 d則極顯著低于3個抗枯萎病香蕉品種。經Foc37-GFP侵染后，寶島蕉根系SOD和CAT活性及抗氧化能力呈先下降后上升再急速下降的變化趨勢，POD活性先上升后下降，PAL活性和O[-2]·清除率則先上升后下降再上升;南天黃根系SOD活性變化趨勢與寶島蕉的一致，POD、CAT和PAL活性整體上呈先上升后下降的變化趨勢，O[-2]·清除率呈上升趨勢但變化幅度較小，總抗氧化能力先下降后保持在一定水平上;桂蕉9號根系SOD、POD和PAL活性及O[-2]·清除率均呈先下降后上升再下降的變化趨勢，CAT活性先急速下降后急速上升，至第6 d達最高值并接近寶島蕉的活性水平，但極顯著高于南天黃和桂蕉6號，總抗氧化能力呈先上升后下降再上升的變化趨勢，與SOD、POD和PAL活性及O[-2]·清除率的變化規(guī)律相反，且與寶島蕉的相反。【結論】感枯萎病香蕉品種桂蕉6號根系抗氧化酶主要通過協(xié)同方式發(fā)揮抗氧化作用，抗枯萎病香蕉品種寶島蕉、南天黃和桂蕉9號抗氧化酶主要通過互補方式發(fā)揮抗氧化作用;在枯萎病菌侵染期間，不同抗性香蕉品種根系中不同抗氧化酶發(fā)揮的主導作用各不相同，從而保持抗氧化酶系統(tǒng)的動態(tài)平衡。

關鍵詞： 香蕉;枯萎病菌;根系;抗氧化酶;抗氧化能力

中圖分類號： S436.681? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼： A 文章編號：2095-1191（2021）07-1851-09

Effects of Fusarium oxysporum f. sp. cubense on antioxidant capacity in roots of different resistant banana varieties

WEI Di， WEI Li-ping， ZHOU Wei， QIN Liu-yan， HUANG Su-mei， TIAN Dan-dan，

LI Chao-sheng， LONG Sheng-feng， HE Zhang-fei， WEI Shao-long*

（Biotechnology Research Institute， Guangxi Academy of Agricultural Sciences/Guangxi Banana Branch of National Improvement Center for Tropical Fruit Variety/National Joint Engineering Research Center for Genetic

Improvement and Cultivation of Banana Varieties（Guangxi）， Nanning? 530007， China）

Abstract：【Objective】The change trends of antioxidant enzyme activities and antioxidant capacity in roots of different resistant banana varieties（Guijiao 9， Baodao and Nantianhuang） before and after Fusarium oxysporum f. sp. cubense race4（Foc4） infection were analyzed to lay a foundation for revealingthe resistance mechanism of different banana varie-ties onFusarium wilt. 【Method】The different resistant banana varieties viz.， Guijiao 6， Guijiao 9， Baodao， and Nantianhuang were inoculated with the Foc4 strain Foc37-GFP （spore suspension concentration 1.0×106 CFU/mL） by using Foc37-GFP-solution culture method. The activities of superoxide dismutase（SOD）， peroxidase（POD）， catalase（CAT） and phenylalanine ammonialyase（PAL）， superoxide anion（O[-2]·） clearancerate and antioxidant capacity in roots of diffe-rent varieties were detected during 0-6 days of inoculation. 【Result】After inoculatedby Foc37-GFP，the activities of SOD， POD， CAT and PAL in the roots of susceptible variety Guijiao 6 showed the change trend of increasing firstly and then decreasing; the POD， CAT and PAL activities were extremely lower than those of resistant varieties（P<0.01， the same below）， while the SOD activity was extremely higher than other varieties on the 6th days. Root O2 clearance rate showed trend of rising， dropping and then rising， and reached the highest value on the 6th days; the total antioxidant capacity did not change significantly at early stage（P>0.05）， and was extremely lower than the three resistant banana varieties on the 6th days. After Foc37-GFP infection， the activities of SOD， CAT and antioxidant capacity in root of Baodao banana decreased first， then increased and decreased rapidly;its POD activity increased first and then decreased， and PAL activity and O[-2]· scavenging rate showed a change trend of increasing， decreasing and increasing again. The change trend of SOD activity in roots of Nantianhuang was consistent with that of Baodao banana. On the whole， the activities of POD， CAT and PAL in rootof Nantianhuang increased first and then decreased. It found that O[-2]· scavenging rate increased with less change range， and total antioxidant capacity decreased first and then remained at a certain level. The activities of SOD， POD， PAL and O[-2]· scavenging rate of Guijiao 9 showed a change trend of first decreasing， increasing and decrea-sing;the activity of CAT decreased rapidly first and then increased rapidly， and reached the highest on the 6th day， which was close to the activity level of Baodao， but significantly higher than those of Nantianhuang and Guijiao 6. The total antioxidant capacity showed a change trend of first increasing， decreasing and increasing， which was opposite to the changes of SOD， POD and PAL activities and O[-2]· scavenging rate，and also opposite to those of Baodao. 【Conclusion】The antioxi-dant enzymes in root of susceptible variety Guijiao 6 mainly play an antioxidant role in a synergistic way， while the antio-xidant enzymes of resistant varieties Baodao，Nantianhuang and Guijiao 9 mainly play an antioxidant role through complementary ways. Different antioxidant enzymes in roots of different resistant banana varieties play different leading roles at different periods of Fusarium wilt infection， so as to maintain the dynamic balance of antioxidant enzyme system.

Key words： banana;Fusarium oxysporum f. sp. cubense; root; antioxidant enzyme; antioxidant capacity

Foundation item： National Key Research and Development Program of China（2019YFD1000903）; Guangxi Innovation Driven Development Project（Guike AA18118028-2）; Basic Scientific Research Project of Guangxi Academy of Agricultural Sciences（Guinongke 2020YM60）; Guangxi Banana Innovation Team Construction Project of Modern Agricultural Industrial Technology System（nycytxgxcxtd-16-01）

0 引言

【研究意義】香蕉枯萎病是由尖孢鐮刀菌古巴?；停‵usarium oxysporum f. sp. cubense，F(xiàn)oc）侵染引起的毀滅性病害，是香蕉病害中危害最嚴重的一種土傳性病害，具有發(fā)病迅速、蔓延快、危害嚴重及危害范圍廣等特點（周維等，2020），至今尚未探索出有效、徹底的枯萎病防治方法，而種植抗枯萎病香蕉品種仍是目前最有效的途徑之一（Ploetz，2006，2015;Ghag et al.，2015;李華平等，2019）。在外部各種逆境脅迫條件下，植物已逐漸形成一套完整的保護機制。香蕉抗枯萎病是一個非常復雜的系統(tǒng)性問題，涉及寄主、病原、環(huán)境及植株體內的生理代謝和相互作用。當病原微生物入侵植物后，其生理生化發(fā)生一系列反應，其中抗氧化酶系統(tǒng)活性變化最活躍，與植物的抗病性反應密切相關（李赤等，2010）?？寡趸赶到y(tǒng)是香蕉響應枯萎病菌侵染的第一道重要防線，在香蕉抵御枯萎病菌侵染過程中發(fā)揮重要作用，也是評判香蕉品種抗性的重要依據。因此，在枯萎病菌侵染條件下系統(tǒng)研究不同抗性香蕉品種根系抗氧化酶及抗氧化能力的變化趨勢，闡明不同抗性香蕉品種抗氧化酶對枯萎病菌侵染的響應規(guī)律，對揭示抗枯萎病香蕉品種的抗性生理機制具有重要意義。【前人研究進展】近年來，已有學者對抗氧化酶活性與各種作物病害間的相關性進行大量研究。周曉慧等（2007）研究發(fā)現(xiàn)，接種枯萎病菌后甜瓜植株的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和過氧化物酶（POD）活性呈不同程度上升趨勢，且抗病材料的SOD和CAT活性高于感病材料，POD活性變化與甜瓜蔓枯病抗性密切相關。姬萬麗（2018）對不同倍性西瓜接種枯萎病菌，結果發(fā)現(xiàn)4倍體西瓜較2倍體西瓜幼苗根系細胞膜損傷程度低，且4倍體西瓜根系的POD和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性整體上高于其同源2倍體，故推測抗病相關酶活性的升高有利于抵抗枯萎病菌侵染。在香蕉方面，胡莉莉（2006）對5個不同抗性香蕉品種（系）60 d苗齡進行枯萎病菌接種，結果發(fā)現(xiàn)POD和PAL的活性變化與香蕉枯萎病菌抗性間存在密切聯(lián)系，其中POD活性與香蕉品種（系）對枯萎病的抗性呈極顯著正相關。李赤等（2010）研究表明，SOD活性與香蕉品種的抗/感枯萎病性能間呈負相關，而POD活性與香蕉品種的抗/感枯萎病性能間不存在相關性，并證實PAL、β-1，3-葡聚糖酶和外切幾丁質酶可作為香蕉品種抗枯萎病一個重要的生物化學指標。韓樹全（2014）對5個不同抗性香蕉品種與枯萎病菌互作過程中相關酶活性的變化規(guī)律進行研究，結果發(fā)現(xiàn)高、中抗性香蕉品種的POD活性有不同程度上升趨勢，高抗香蕉品種金手指的POD活性顯著高于感病香蕉品種。曾蕊等（2014）研究表明，在枯萎病菌的侵染過程中，粉蕉（ABB）和巴西蕉（AAA）的POD、SOD和PAL積極參與香蕉苗體內的抗病反應，而過氧化氫酶（CAT）活性變化與枯萎病菌的侵染無關。吳超等（2015）研究證實，粉雜一號和廣粉一號假莖體內的CAT、POD和PPO活性變化可作為香蕉抗枯萎病的一項生理生化指標。張曼（2016）研究發(fā)現(xiàn)，寶島蕉、南天黃和巴西蕉接種枯萎病菌0～15 d，其根系SOD活性均呈先下降后上升再下降再急速上升的變化趨勢。董鮮等（2017）研究發(fā)現(xiàn)，巴西蕉接種枯萎病菌后其根系、假莖、葉片的PAL和POD活性均隨病情的嚴重程度而不斷提高。劇虹伶等（2017）研究表明，抗病香蕉品種的POD活性明顯高于感病香蕉品種，且與PAL活性存在一定的相關性?！颈狙芯壳腥朦c】目前，在廣西種植的抗枯萎病香蕉品種主要有桂蕉9號、寶島蕉和南天黃，其中桂蕉9號是廣西首個自主選育的抗（耐）枯萎病香蕉品種（韋紹龍等，2016），在廣西及其周邊香蕉產區(qū)種植表現(xiàn)出適應性強、抗病性強、產量穩(wěn)定及果品優(yōu)良等優(yōu)勢，但有關桂蕉9號、寶島蕉和南天黃等抗枯萎病香蕉品種抗氧化酶活性及其抗氧化能力的研究至今鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】以感枯萎病品種桂蕉6號為對照，探討抗枯萎病香蕉品種桂蕉9號、寶島蕉和南天黃在枯萎病菌侵染前后其根系抗氧化酶活性及抗氧化能力的變化趨勢，為揭示香蕉品種對枯萎病的抗性機制提供理論依據。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

供試香蕉品種包括桂蕉6號（G6）、桂蕉9號（G9）、寶島蕉（BD）和南天黃（NTH），均由廣西農業(yè)科學院生物技術研究所提供，以5～7葉齡香蕉杯苗為試驗材料。熒光標記的尖孢鐮刀菌（古巴?；停?號生理小種菌株（Foc37-GFP）由中國熱帶農業(yè)科學院環(huán)境與植物保護研究所張欣博士惠贈，-20 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1. 2 試驗方法

1. 2. 1 病原菌培養(yǎng)與計數 在10 mL的PDA培養(yǎng)液中接入Foc37-GFP菌塊（9 mm×9 mm），隨后置于180 r/min、30 ℃的搖床上培養(yǎng)9 h，以獲得培養(yǎng)母液。將培養(yǎng)獲得的母液倒入500 mL的PDA培養(yǎng)液中，繼續(xù)置于180 r/min、30 ℃的搖床上培養(yǎng)1～2 d。取10 mL菌液，以40 mL無菌水進行稀釋，取1 mL稀釋后的菌液，再加入9 mL無菌水進行稀釋，搖晃均勻，采用血球計數板測定病原菌孢子含量 。孢子含量=每5格孢子總數/5×25×104×稀釋倍數。依據計數獲得的孢子含量最終稀釋制備1.0×106 CFU/mL的孢子懸液，用于接種枯萎病菌處理。

1. 2. 2 枯萎病菌接種處理 根據楊臘英等（2015）的直接澆菌法，將塑料碗改為塑料盆后進行Foc37-GFP接種處理。具體方法：選取不同香蕉品種5～7葉齡杯苗（約高15 cm），洗凈根系后分別置于塑料盆（長43 cm、寬30 cm、高21 cm）中，加入Foc37-GFP孢子懸液500 mL進行侵染，然后加入直徑0.8～1.0 cm的陶粒以固定香蕉植株。每個品種接菌處理設3個重復，每個重復1盆，每盆種植13～15株苗。

1. 2. 3 根系取樣 根據預試驗熒光顯微鏡觀察結果，確定病菌侵染0、2、4和6 d為根系取樣時間。于Foc37-GFP接種培養(yǎng)0、2、4和6 d后，分別隨機選取不同香蕉品種每個重復1～2株植株根系（白根或黑根），經自來水沖洗根表后以無菌水沖洗2次后，參照楊臘英等（2015）方法進行徒手切片并置于載玻片上，以奧特熒光顯微鏡（TP510）觀察Foc37-GFP侵染香蕉根部組織情況。每個品種均以被Foc37-GFP浸染的植株根系為檢測樣品，每個重復取1～2株植株。將Foc37-GFP浸染植株的白根剪斷，經自來水沖洗干凈后分別以無菌水和PBS沖洗2次，置于干凈毛巾上吸干水分后剪短，裝入封口袋進行液氮速凍，-85 ℃保存，用于抗氧化酶等生理指標測定。

1. 2. 4 生理指標測定 香蕉根系樣品各生理指標均采用蘇州格銳思生物科技有限公司生產的試劑盒（微量法）進行測定。SOD活性采用超氧化物歧化酶（WST）法試劑盒（G0101W）進行測定，POD活性采用過氧化物酶試劑盒（G0107W）進行測定，CAT活性采用過氧化氫酶試劑盒（G0105W）進行測定，PAL活性采用苯丙氨酸解氨酶試劑盒（G0114W）進行測定，超氧陰離子自由基（O[-2]·）清除率采用超氧陰離子自由基清除能力試劑盒（G0129W）進行測定，總抗氧化能力采用總抗氧化能力（FRAP法）試劑盒（G0115W）進行測定。

1. 3 統(tǒng)計分析

試驗數據采用Excel 2010和DPS（第4版）進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2. 1 不同抗性香蕉品種根系SOD活性差異

由表1可知，在Foc37-GFP侵染不同時期，桂蕉6號根系SOD活性呈先上升后下降的變化趨勢，寶島蕉、南天黃和桂蕉9號3個抗枯萎病香蕉品種的根系SOD活性變化趨勢一致，均呈先下降后上升再急速下降的變化趨勢。在Foc37-GFP侵染前，3個抗枯萎病香蕉品種的根系SOD活性均極顯著高于感枯萎病香蕉品種桂蕉6號（P<0.01，下同）。至Foc37-GFP侵染2～6 d時，3個抗枯萎病香蕉品種的根系SOD活性均呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢，至侵染第6 d降至最低值;感枯萎病香蕉品種桂蕉6號根系SOD活性于侵染第2 d達最高值，隨后呈直線下降趨勢，至侵染第6 d其活性極顯著高于寶島蕉、南天黃和桂蕉9號3個抗枯萎病香蕉品種。在3個抗枯萎病香蕉品種中，桂蕉9號根系SOD活性在侵染第2 d極顯著低于寶島蕉和南天黃2個品種，而在侵染第4和6 d均極顯著高于寶島蕉和南天黃2個品種;寶島蕉和南天黃的根系SOD活性在Foc37-GFP侵染后的變化趨勢基本一致。

2. 2 不同抗性香蕉品種根系POD活性差異

由表2可知，F(xiàn)oc37-GFP侵染后寶島蕉和桂蕉6號的根系POD活性均呈先上升后下降的變化趨勢，至侵染第6 d，二者的POD活性均高于Foc37-GFP侵染前的水平;南天黃和桂蕉9號的根系POD活性則呈先下降后上升再下降的變化趨勢，以侵染第4 d的POD活性最高，至侵染第6 d桂蕉9號根系POD活性略高于Foc37-GFP侵染前的水平，而南天黃根系POD活性極顯著低于Foc37-GFP侵染前的水平?？傮w來看，4個香蕉品種中以桂蕉9號根系POD活性相對較高，其次為寶島蕉和南天黃，而感枯萎病香蕉品種桂蕉6號根系POD活性相對較低。

2. 3 不同抗性香蕉品種根系CAT活性差異

由表3可知，F(xiàn)oc37-GFP侵染后桂蕉6號和南天黃的根系CAT活性變化趨勢相似，均呈先上升后逐漸下降并接近Foc37-GFP侵染前的水平，至侵染第6 d其CAT活性極顯著低于寶島蕉和桂蕉9號。Foc37-GFP侵染后，寶島蕉根系CAT活性稍微下降后急劇上升，至侵染第4 d達最高水平，隨后略有下降，但CAT活性仍極顯著高于桂蕉6號和南天黃，與其SOD活性的變化趨勢相似。Foc37-GFP侵染后，桂蕉9號根系CAT活性呈V形變化趨勢，即先急速下降再急速上升，在侵染第4 d出現(xiàn)極低的CAT活性水平，至侵染第6 d又急速上升并接近寶島蕉根系CAT活性水平，也極顯著高于南天黃和桂蕉6號。總體來看，4個香蕉品種中以寶島蕉根系CAT活性相對較高，其次為南天黃和桂蕉6號，而抗枯萎病香蕉品種桂蕉9號根系CAT活性相對較低。

2. 4 不同抗性香蕉品種根系PAL活性差異

由表4可知，F(xiàn)oc37-GFP侵染后桂蕉6號根系PAL活性呈先上升后下降的變化趨勢，于侵染第4 d達最高值后急速下降，至侵染第6 d降至最低水平，極顯著低于寶島蕉、南天黃和桂蕉9號3個抗枯萎病香蕉品種，與其SOD、POD和CAT活性的變化趨勢基本相似，但出現(xiàn)峰值的時間不同。在3個抗枯萎病香蕉品種中，寶島蕉根系PAL活性呈先上升后下降再上升的變化趨勢，于侵染第6 d達峰值，且極顯著高于其他香蕉品種，與其SOD和CAT活性變化趨勢相反;桂蕉9號根系PAL活性變化趨勢與寶島蕉恰好相反，于侵染第4 d達最高值，且極顯著高于其他香蕉品種;南天黃根系PAL活性與寶島蕉的變化趨勢相似，且Foc37-GFP侵染后的PAL活性始終極顯著高于Foc37-GFP侵染前的水平，與其SOD和POD活性變化趨勢相反。

2. 5 不同抗性香蕉品種根系O[-2]·清除率差異

由表5可知，F(xiàn)oc37-GFP侵染后桂蕉9號根系O[-2]·清除率呈先下降后上升再下降的變化趨勢，且極顯著低于Foc37-GFP侵染前的水平，至侵染第6 d極顯著低于其他香蕉品種。桂蕉6號、寶島蕉和南天黃的根系O[-2]·清除率變化與桂蕉9號恰好相反，呈先上升后下降再上升的變化趨勢，至侵染第6 d三者的根系O[-2]·清除率均達最高值，極顯著高于Foc37-GFP侵染前的水平，且以桂蕉6號的最高。

2. 6 不同抗性香蕉品種根系總抗氧化能力差異

由表6可知，F(xiàn)oc37-GFP侵染后寶島蕉根系總抗氧化能力呈先下降后上升再下降的變化趨勢，侵染第4 d其總抗氧化能力達最高值，極顯著高于其他3個香蕉品種，至侵染第6 d又降至接近Foc37-GFP侵染前的水平。桂蕉9號根系總抗氧化能力則表現(xiàn)出與寶島蕉相反的變化趨勢，呈先上升后下降再上升;至侵染第6 d其總抗氧化能力升高至Foc37-GFP侵染前的水平，與寶島蕉和南天黃的根系總抗氧化能力無顯著差異（P>0.05，下同）。Foc37-GFP侵染后，南天黃根系總抗氧化能力先下降后保持在一定水平上，無明顯變化，至侵染第6 d其總抗氧化能力與寶島蕉和桂蕉9號接近。桂蕉6號根系總抗氧化能力在Foc37-GFP侵染后4 d內無顯著變化，但至侵染第6 d出現(xiàn)明顯的下降趨勢，極顯著低于寶島蕉、南天黃和桂蕉9號3個抗枯萎病香蕉品種。

3 討論

3. 1 香蕉根系抗氧化系統(tǒng)酶活性對枯萎病菌侵染的響應

植物體內存在活性氧產生系統(tǒng)，同時存在相應的清除系統(tǒng)，二者在正常情況下維持動態(tài)平衡關系，SOD、POD和CAT是植物體內重要的抗氧化酶（陳雅婷等，2020;馬鵬圖等，2020）。SOD能將超氧化物催化分解為基態(tài)氧和H2O2，而POD和CAT通過催化H2O2轉變成H2O，以解除H2O2的毒害作用。香蕉感染枯萎病后，其體內的SOD、POD和CAT活性變化受香蕉抗病性、品種特性及不同組織部位、枯萎病菌侵染時期等多種因素影響（胡莉莉，2006;曾蕊等，2014;吳超等，2015），其變化規(guī)律與枯萎病菌誘導及品種抗病性間的關系在不同香蕉品種、組織部位和測定時期也存在明顯差異（李赤等，2010;張曼，2016）。本研究結果表明，在Foc37-GFP侵染期間，桂蕉6號根系SOD活性先急速上升，在侵染第2 d達最高值后不斷下降，與巴西蕉假莖表現(xiàn)相似（曾蕊等，2014）。部分抗病植物出現(xiàn)高活性的SOD、POD和PPO，主要與清除自由基及形成抑菌的醌類物質有關;部分抗病植物出現(xiàn)較低的SOD和POD活性，則是為了積累活性氧，對病原微生物產生直接的殺傷作用，并促進細胞壁木質化和細胞壁結構蛋白聚合，形成第一道防衛(wèi)屏障（陳利鋒等，1997;潘汝謙等，1998）。龐學群等（2008）研究認為，具有較強抗病性的青香蕉及經抗病誘導提高的香蕉均表現(xiàn)出較低的SOD、POD和PPO活性，表明活性氧和酚類物質增加可能參與香蕉抗病性的形成機制。

受病原微生物侵染刺激后植物組織可產生活性氧自由基，故推測在枯萎病菌侵染時，感枯萎病香蕉品種桂蕉6號根系因未適應水培系統(tǒng)和病菌侵染，而產生大量活性氧自由基，亟需大量SOD清除過多的活性氧;隨著病菌侵染時間的延長，以較低的SOD清除部分多余活性氧，并積累部分活性氧對病原微生物進行殺傷，阻止病菌的侵染擴散。寶島蕉、南天黃和桂蕉9號3個抗枯萎病香蕉品種的根系SOD活性均呈先下降后上升再急速下降的變化趨勢，與李赤等（2010）、曾蕊等（2014）、張曼（2016）的研究結果相似，但與胡莉莉（2006）的研究結果存在差異。在枯萎病侵染初期，3個抗枯萎病香蕉品種根系SOD活性均低于侵染前的水平，可能是抗枯萎病香蕉品種能以較低的SOD活性清除部分活性氧，并積累部分活性氧對枯萎病菌進行殺傷，而形成第一道防衛(wèi)屏障;也可能是抗枯萎病香蕉品種較早啟動自動調節(jié)體內抗氧化酶系統(tǒng)的動態(tài)平衡以適應水培環(huán)境并響應枯萎病菌誘導;當枯萎病菌侵染到香蕉根系內部后，3個抗枯萎病香蕉品種根系SOD活性上升，可能是超氧化物生成量開始增加，需更多的SOD來清除多余超氧化物。此外，3個抗枯萎病香蕉品種的根系SOD活性在侵染第4 d高于感枯萎病香蕉品種，但在侵染第2和6 d低于感枯萎病香蕉品種，故推測不同抗性香蕉品種清除超氧化物的機制不同，且抗氧化酶系統(tǒng)平衡能力及發(fā)揮作用時間點也存在差異。

本研究結果表明，F(xiàn)oc37-GFP侵染后，寶島蕉和桂蕉6號的根系POD活性均呈先上升后下降的變化趨勢，南天黃和桂蕉9號的根系POD活性則呈先下降后上升再下降的變化趨勢，至侵染第6 d，寶島蕉、桂蕉9號和桂蕉6等3個香蕉品種的根系POD活性均高于Foc37-GFP侵染前的水平，說明在菌液水培條件下，抗/感枯萎病香蕉品種的根系POD活性受Foc37-GFP直接誘導，可快速清除植株體內產生的多余活性氧和H2O2。4個香蕉品種中，以桂蕉9號根系POD活性相對較高，其次為寶島蕉和南天黃，而桂蕉6號根系POD活性相對較低，說明根系POD活性與香蕉品種的抗病性密切相關。在Foc37-GFP侵染后，南天黃和桂蕉6號的根系CAT活性變化趨勢相似，即先上升后逐漸下降并接近Foc37-GFP侵染前的水平，與在巴西假莖（曾蕊等，2014）上的研究相似。寶島蕉根系CAT活性呈先稍微下降后急劇上升再略有下降;桂蕉9號根系CAT活性則呈先急劇下降后急劇上升的V形變化趨勢，在侵染第4 d出現(xiàn)極低的CAT活性水平，隨后在侵染第6 d急速上升并接近寶島蕉根系CAT活性水平，極顯著高于南天黃和桂蕉6號。

SOD、POD和CAT等抗氧化酶具有協(xié)調一致及共同作用的方式，能對植物體內的自由基和過氧化物進行有效清除，促使細胞抵御活性氧的傷害，保護細胞膜結構及其穩(wěn)定性（黃雪梅等，2005;張成玲等，2020）。為了深入探究香蕉對枯萎病的生理抗性機制，不僅要對單個抗氧化酶活性變化與病菌侵染的關系進行分析，還應綜合分析SOD、POD和CAT三者活性變化與病菌侵染的關系。本研究通過比較4個香蕉品種根系SOD、POD和CAT活性的變化趨勢，結果發(fā)現(xiàn)桂蕉6號根系SOD、POD和CAT的活性變化趨勢基本一致，寶島蕉、桂蕉9號及南天黃的根系SOD、POD和CAT活性變化趨勢則相反。因此，推測在枯萎病菌侵染6 d內，不同抗性香蕉品種根系SOD、POD和CAT可能以協(xié)同或互補的方式清除多余活性氧和H2O2，從而維持抗氧化系統(tǒng)的平衡狀態(tài)。桂蕉6號根系的SOD、POD和CAT可能是以協(xié)同方式發(fā)揮清除作用，而寶島蕉、桂蕉9號及南天黃根系的SOD、POD和CAT可能是以互補方式發(fā)揮清除作用。由于僅針對香蕉某組織部位的抗氧化酶與病菌侵染的關系進行研究，得出結果不足以從整體上揭示抗氧化酶與香蕉抗病性的關系，因此今后應系統(tǒng)分析香蕉根系、假莖和葉片抗氧化酶在香蕉響應枯萎病菌浸染的變化規(guī)律。

3. 2 香蕉根系PAL活性對枯萎病菌侵染的響應

植物本身擁有一套抵御病原微生物入侵的復雜防御機制，其中苯丙烷類代謝途徑激活是許多植物產生的抗病反應之一。在苯丙烷類代謝途徑中，PAL是催化產生植物次生代謝產物（木質素、植保素和黃酮等）的關鍵酶，與植物的抗病性密切相關。胡莉莉（2006）研究表明，隨著香蕉苗齡的增加，金手指和威廉斯芽變的PAL活性呈先下降后上升的變化趨勢，而耐枯萎病品種1282及2個感枯萎病品種（天寶和威廉斯）的PAL活性呈緩慢下降趨勢。曾蕊等（2014）研究發(fā)現(xiàn)，接種枯萎病菌的粉蕉和巴西蕉其體內PAL活性均高于未接種枯萎病菌的對照香蕉苗。本研究結果表明，F(xiàn)oc37-GFP侵染后不同抗性香蕉品種根系PAL活性變化差異明顯，其中，感枯萎病香蕉品種桂蕉6號的根系PAL活性呈先上升后下降的變化趨勢，但在Foc37-GFP侵染初期上升幅度明顯低于抗枯萎病品種寶島蕉和南天黃;寶島蕉和南天黃的根系PAL活性呈先上升后下降再上升的變化趨勢，桂蕉9號根系PAL活性的變化則相反，呈先下降后上升再下降的變化趨勢，于侵染第4 d達最高值，且極顯著高于其他香蕉品種，與SOD活性變化趨勢相似。可見，桂蕉9號根系PAL響應枯萎病菌侵染的時間點及作用與其他抗病品種有所不同，可能是苯丙烷類代謝途徑的激活遲于其他香蕉品種，但具體機理有待進一步探究。

3. 3 香蕉根系O[-2]·清除率和總抗氧化能力對枯萎病菌侵染的響應

O[-2]·作為生物體代謝過程中產生的一種自由基，可攻擊生物大分子，引起細胞結構及其功能的破壞，與機體衰老和病變有密切聯(lián)系。O[-2]·是一種活性氧自由基，在細胞核中SOD能催化O[-2]·歧化為H2O2。生理條件下，生物體內O[-2]·的產生與清除處于平衡狀態(tài)，若其處于非平衡狀態(tài)則會導致組織損傷（汪承潤等，2012）。在本研究中，F(xiàn)oc37-GFP侵染后，桂蕉9號根系O[-2]·清除率呈先下降后上升再下降的變化趨勢，與其SOD活性的變化趨勢相似;寶島蕉根系O[-2]·清除率變化趨勢與桂蕉6號相似，但其變化趨勢與SOD和CAT活性相反;南天黃與桂蕉6號也呈相同的變化趨勢，但變化幅度較小。在不同香蕉品種中，以桂蕉6號根系O[-2]·清除率較高，桂蕉9號的較低。因此，推測不同抗性香蕉品種體內產生O[-2]·的途徑不同，對O[-2]·的清除機制也不同，不同抗氧化酶在清除O[-2]·過程中發(fā)揮作用不同。在Foc37-GFP侵染4 d內，桂蕉6號根系總抗氧化能力變化不顯著，至侵染第6 d則呈極顯著下降趨勢，且極顯著低于寶島蕉、南天黃和桂蕉9號3個抗枯萎病香蕉品種，與POD和CAT活性變化趨勢相似，說明隨著枯萎病菌侵染時間的延長，桂蕉6號的抗氧化能力不斷下降，POD、CAT和PAL在抗氧化過程中發(fā)揮主導作用。在枯萎病菌侵染前期，3個抗枯萎病香蕉品種的總抗氧化能力變化趨勢各不相同，至侵染第6 d三者的抗氧化能力則無顯著差異。由此推測，SOD、POD和CAT在抗氧化過程中發(fā)揮主要作用，而其他酶類如多酚氧化酶（PPO）、抗壞血酸氧化酶（AAO）可能也在抗氧化過程中發(fā)揮重要作用，但具體原因還有待進一步探究。

4 結論

枯萎病菌侵染對不同抗性香蕉品種根系抗氧化酶和抗氧化能力的影響存在明顯差異。感枯萎病香蕉品種桂蕉6號根系抗氧化酶主要通過協(xié)同方式發(fā)揮抗氧化作用，抗枯萎病香蕉品種寶島蕉、南天黃和桂蕉9號抗氧化酶主要通過互補方式發(fā)揮抗氧化作用;在枯萎病菌侵染期間，不同抗性香蕉品種根系中不同抗氧化酶發(fā)揮的主導作用各不相同，從而保持抗氧化酶系統(tǒng)的動態(tài)平衡。

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（責任編輯 蘭宗寶）