通过苹果品种抗性鉴定、炭疽菌致病生理生化测定、苹果对炭疽菌的抗性生理生化机制及环境因子的试验设计,较为全面详细地研究了采后苹果果实寄主和炭疽病病原菌相互作用机制,并对多种环境因子对采后苹果炭疽病的影响进行了探讨。本论文的主要研究结果如下: 1 品种抗病性鉴定 品种间抗病性差异主要与苹果果实皮孔的大小、多少及组织结构有关,另外,果实表皮角质层较厚、皮孔木栓化较轻的品种较抗病,而果实糖分含量较高的品种易感病。栽培抗性品种是控制苹果炭疽病的有效措施。 本实验对采后不同品种苹果果实接种炭疽菌,于第五天测量病斑直径,计算病情指数,通过 Duncan’s 新复极差测验表明,五种品种苹果对炭疽菌抗性差异达极显著水平(p= 0.01)。根据发病程度,可将其抗性分为四类:红富士果实发病最重,最感病(S);嘎啦、乔纳金次之,中感(MS);辽伏果实发病程度较轻,中抗(MR);黄金帅果实发生过敏性坏死反应(HR),抗病性最高(R)。 2 苹果炭疽菌致病机制研究 应用分光光度法对活体内外苹果炭疽菌产生的细胞壁降解酶进行活性分析,初步明确了聚甲基半乳糖醛酸酶(PMG)和羧甲基纤维素酶(Cx)在该菌侵染苹果过程中起关键作用。 2.1 活体外炭疽菌产生的细胞壁降解酶活性的变化 研究结果表明,活体外 PMG 活性随培养天数增加呈上升趋势, Cx 活性则先升后降,第 5 天达到峰值后即开始下降。 2.2 活体内细胞壁降解酶活性的变化 活体内,无论抗感品种接种炭疽菌后,均先出现 PMG 活性高峰,后出现 Cx 活性高峰;抗病品种的细胞壁降解酶活性要低于中感和感病品种,但酶活高峰出现较早。此外,未接种的健康苹果果实中也检测到细胞壁降解酶,但活性较低。 3 苹果果实提取液对炭疽菌孢子萌发的影响 本实验在凹玻片中用接种前后不同品种苹果果实提取液培养炭疽菌孢子,研究结果表明,感病品种红富士、嘎啦和乔纳金的果实提取液中,炭疽菌孢子的萌发率较高,和清水对照中的接近;而抗病品种辽伏和黄金帅的果实提取液中,炭疽菌孢子的萌发率较低,不到 50%。在接种不同时间的果实提取液中炭疽菌孢子的萌发率是上下波动的。 4 不同品种苹果对炭疽菌的抗性机制研究 4.1 真菌细胞壁降解酶 II苹果果实接种炭疽菌后β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶活性都被诱导提高,几丁质酶活性增幅高于β-1,3-葡聚糖酶,感病品种酶活比抗病品种略高,差异不显著。随接种天数增加感病品种酶活一直呈上升趋势,抗病品种后期酶活有所下降,单用清水处理的对照果实中酶活性无明显变化。4.2 寄主主要防御酶研究了采后不同抗性品种苹果黄金帅(抗病)、乔纳金(中感)和红富士(感病)果实接种炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)后,主要防御酶过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性变化。结果表明:苹果感染炭疽菌后,POD 活性有所增加,活性变化与品种抗性相关,抗病品种酶活性升高幅度大,高峰出现的早,且一直保持在较高的水平;中感和感病品种酶活性升高幅度小,高峰出现迟,峰值出现时间基本与明显病斑显症时期一致,达到峰值后迅速下降。当病斑直径达 1cm 时,病斑处酶活最高,从感染部位到未感染区域酶活逐渐下降,抗病品种病斑处酶活远远高于非病斑处,感病品种病斑处酶活略高于非病斑处。PPO、PAL 的活性变化也表现出相似的趋势,抗病品种酶活始终高于感病和中感品种,接种前差异不显著,接种后差异显著,病斑处差异显著,非病斑处差异不显著。三种酶,抗病品种都在第 3 天和第 8 天有两个明显的酶活高峰,感病和中感品种先于第 4 天出现 PAL 活性高峰,接着第 5 天是 PPO 活性高峰,POD 活性高峰出现得最迟。4.3 同工酶应用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术分析了对炭疽菌抗性不同的三个苹果品种红富士(感病)、乔纳金(中感)和黄金帅(抗病)接种炭疽菌前后过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)同工酶的变化。结果表明,酶带的多少、颜色深浅与品种抗病性相关。同一品种接种后酶带比接种前酶带宽且颜色深,但酶带数目不变;不同品种抗病品种酶带颜色比中感和感病品种深,抗病品种比感病品种多 2 条 POD 同工酶带(Rf值为 0.75 和 0.50)和 1 条 PPO 同工酶带(Rf 值为 0.11)。同时将寄主接种后同工酶带与病原菌丝体同工酶带比较无相同酶带,表明病原菌侵入寄主诱导寄主自身产生同工酶带。本文还对距病斑不同距离的苹果组织中同工酶进了研究,结果表明,无论抗、感品种,病斑处 POD 同工酶带都是数目最多,颜色最深的,随着与病斑距离的增加,同工酶带数目逐渐减少,颜色逐渐变浅。寄主防御酶活性变化和同工酶变化一致,抗性品种酶活性高,同工酶带数目多,颜色深,这些都可作为抗性鉴定的生理生化依据 。4.4 与寄主抗性有关的生化物质通过测定接种前后果实中可溶性总糖、有机酸、木质素和绿原酸的含量,分析了这些生化物质变化与寄主抗性间的关系,研究表明,接种前,与品种病情指数呈正相关的生化因子是健康果实可溶性总糖含量(R2 =0.9978),负相关的生化因子是健康果实木质素含量(R2 = -0.9811)和绿原酸含量(R2 = -0.9939),健康果实总酸含量与品