Primary Study of Two Oligosaccharides Inducing Resistance to Tobacco Mosaic Virus

Primary Study of Two Oligosaccharides Inducing Resistance to Tobacco Mosaic Virus

植物的诱导抗病性，又称系统获得性抗性，是植物在一定的诱抗剂刺激下，对随后的病原菌侵染具有抵抗性的特征。植物诱抗剂又名激发子，一般将能够诱导寄主防卫反应的生物来源和非生物来源的物质统称为激发子。这些物质在很低浓度下即可被植物识别为信号物质，诱发植物自身的免疫系统，最终使植物获得抵御病害的能力。寡糖类激发子是人类研究的最早、最为充分的一类激发子，并且由于其具有良好的环境相容性，因此是很有发展潜力的生物农药。壳寡糖已经应用于生产，防治作物病害，但对其进行结构修饰的寡糖，其诱抗活性还不清楚。新的寡糖—褐藻酸钠寡糖诱抗活性也未见报道。本文研究了稀土络合的壳寡糖（壳寡糖-铈配合物）以及褐藻酸钠寡糖诱导烟草抗烟草花叶病毒，为其作为生物农药提供依据。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 供试药剂 壳寡糖-铈配合物、壳寡糖，由中国科学院大连化学物理研究所研制。褐藻酸钠寡糖，由中国农业科学院饲料所研制。

1.1.2 供试植物 枯斑三生烟（Nicotiana tobacum L.SamSun NN）。

1.1.3 供试毒源 烟草花叶病毒（TMV），本实验室保存于普通烟上。接种病毒汁液为每克含TMV的烟草病叶，加入5倍体积0.05mol/L的磷酸缓冲液（pH7.0），在研钵中研磨后纱布过滤。

1.2 温室试验

1.2.1 试验处理 供试药剂：对照药剂壳寡糖50μg/ml，喷雾。供试药剂壳寡糖-铈配合物浓度分别为1μg/ml，10μg/ml，25μg/ml，50μg/ml，100μg/ml，喷雾；供试药剂褐藻酸钠寡糖浓度为25μg/ml，50μg/ml，100μg/ml，喷雾。

1.2.2 试验方法 选取大小一致6～8叶期的烟草植株，叶面喷雾施药。24h后汁液摩擦接种TMV病毒。在病毒汁液中加入少量石英砂，用毛笔蘸取汁液摩接种。枯斑三生烟苗采用半叶法接种，每株接4片叶。接种后每天观察发病情况。待全面发病后，调查病斑数。重复3次。

抑制率（%）=[（对照叶片病斑数-处理叶片病斑数）/对照叶片病斑数]×100%

2 试验结果

2.1 壳寡糖-铈配合物的诱导抗性

最初的试验结果表明（表1），壳寡糖-铈配合物对抑制烟草花叶病毒引起的枯斑有抑制作用。在1～100μg/ml的浓度范围里，25μg/ml的诱抗效果最好，抑制率为55%，但是略低于阳性对照壳寡糖50μg/ml，抑制率63.9%。

处理斑点数抑制率（%）壳寡糖-铈配合物1μg/ml43±18c37.025μg/ml31±13b55.050μg/ml38±18cd44.0100μg/ml42±19c37.7壳寡糖50μg/ml24±14b63.9CK68±26a—

表1 壳寡糖-铈配合物不同浓度喷施对烟草花叶病毒病的防效 （P<0.05）

由于1μg/ml的壳寡糖-铈配合物依然有诱抗活性，并且25μg/ml的诱抗活性较好，因此将取浓度10μg/ml的壳寡糖-铈配合物，进行诱抗活性的检测试验。结果表明（表2），浓度为10μg/ml的壳寡糖-铈配合物比25μg/ml具有更好的诱抗活性，抑制病毒产生枯斑的抑制率为67.4%。但是与25μg/ml没有显著性差异。因此，10～25μg/ml的壳寡糖-铈配合物具有良好的诱抗活性，说明壳寡糖与稀土的络合物可以在低于壳寡糖的使用浓度时，依然具有较高的诱抗活性。

处理斑点数抑制率（%）壳寡糖-铈配合物10μg/ml43±17c67.425μg/ml57±13cd56.750μg/ml73±22d45.0100μg/ml107±27a18.9壳寡糖50μg/ml28±13b78.7CK132±46a—

表2 壳寡糖-铈配合物不同浓度喷施对烟草花叶病毒病的防效 （P<0.05）

2.2 褐藻酸钠寡糖的诱导抗性

在褐藻酸钠诱导抗性的试验中，试验结果表明，在25～100μg/ml的浓度范围内，褐藻酸钠具有诱抗活性，可以显著抑制病毒引起的枯斑的产生。其中浓度为50μg/ml诱导抗性效果最好，抑制率为71.8%，25μg/ml的褐藻酸钠也有较高的诱抗活性，抑制率为67.4%，均略高于壳寡糖50μg/ml（抑制率64.1%）。

处理斑点数抑制率（%）褐藻酸钠25μg/ml59±27bc67.450μg/ml51±21c71.8100μg/ml74±32b59.1壳寡糖50μg/ml65±26b64.1CK181±32a—

表3 褐藻酸钠不同浓度喷施对烟草花叶病毒病的防效（P<0.05）

3 结论与讨论

多糖类化合物在自然界中分布广泛，是生命物质的重要组成成分。它不仅能够控制细胞的分化、分裂，调节细胞的生长和衰老以及维持生命有机体的正常代谢，还能够调节动植物细胞免疫以及其间信息的传递。目前，多糖作为生物激发子用于抗植物病害研究比较多，其中已报道氨基寡糖素、毛头鬼伞多糖、硫酸化的葡聚糖以及脱氧半乳聚糖[1～4]等具有诱导烟草抗烟草花叶病毒的生物活性。

褐藻胶是一种来源于褐藻细胞壁的水溶性酸性多糖，主要从海带、巨藻、马尾藻等褐藻中提取得到，具有独特的结构和生物活性。褐藻胶由α-L-古罗糖醛酸和β-D-甘露糖醛酸通过1，4糖苷键连接而成的直链多糖[5]。褐藻胶还有很强的抗病毒活性，如抑制TMV，抑制程度随着褐藻胶浓度的增加而增强，且随着褐藻胶中古罗糖醛酸含量的增加而增强。电镜分析表明，TMV在培养基中呈单一分散悬浮，加入褐藻胶后则形成团聚物。团聚物的形成阻止了TMV在被感染细胞表面的脱衣壳过程，而阻止了TMV的RNA穿过细胞膜，从而防止感染[6]。但由于其凝胶性强，不容易被吸收，在应用方面收到很大的限制，将其水解为寡糖后，水溶性好，利于吸收。因此本文研究褐藻酸钠水解为褐藻酸钠寡糖后的生物活性，以期在生产实践中具有更加广泛的应用。结果发现褐藻酸钠寡糖具有良好的诱抗活性，并且好于阳性对照壳寡糖，但是其具体机理还有待于进一步的研究。

近几年研究发现，稀土离子，尤其是Ce，有较广泛的抑菌作用，而且有降解有机磷的能力。壳聚糖-铈配合物对黄瓜中的硫磷农药残留有一定的降解作用，其降解产物是氨基对硫磷，基本解除了毒性[7]。研究已经发现壳寡糖能够诱导烟草抗烟草花叶病毒，本文研究了壳寡糖-铈配合物是否依然保持具有诱导抗性的活性。结果表明，壳寡糖-铈配合物尽管诱抗效果不如壳寡糖明显，但仍然具有较高的诱抗活性，至于是否有降解有机硫磷的作用，需要进一步的研究。经过化学修饰的壳寡糖-铈配合物可以改变壳寡糖的理化特征，产生新的活性，这对于加强寡糖应用的广泛性和多功能性具有重要的价值。