崔家麗+王巧利+鐘亮+李文杰+王俊剛

摘要：為明確甲哌[XCZ17.tif；%95%95]對(duì)棉花酚酸類(lèi)次生代謝產(chǎn)物的影響，采用盆栽法室內(nèi)測(cè)定甲哌[XCZ17.tif；%95%95]處理后棉花葉片木質(zhì)素、總酚、單寧、黃酮含量的變化。結(jié)果表明，不同劑量甲哌[XCZ17.tif；%95%95]處理棉花，棉花葉片中次生代謝產(chǎn)物含量發(fā)生不同程度變化，均高于對(duì)照，且不同劑量處理的次生代謝產(chǎn)物含量最高值出現(xiàn)時(shí)間不同；4.5 g/hm2甲哌[XCZ17.tif；%95%95]誘導(dǎo)棉花合成次生代謝產(chǎn)物效果優(yōu)于其他處理組；其中，15 g/hm2甲哌處理組的木質(zhì)素含量在處理后5 d達(dá)到最大值，比對(duì)照高1.9倍；4.5 g/hm2 甲哌[XCZ17.tif；%95%95]處理組的總酚含量在處理后3 d達(dá)到最大值，比對(duì)照高116.3倍；4.5 g/hm2甲哌[XCZ17.tif；%95%95]處理的單寧含量在處理后7 d達(dá)到最大值，比對(duì)照高7倍；4.5 g/hm2甲哌[XCZ17.tif；%95%95]處理的黃酮含量在處理后7 d達(dá)到最大值，比對(duì)照高6.3倍。說(shuō)明甲哌[XCZ17.tif；%95%95]處理棉花后，能夠誘導(dǎo)棉花合成次生代謝產(chǎn)物，進(jìn)而增加棉花抗逆能力。

關(guān)鍵詞：棉花；甲哌[XCZ17.tif；%95%95]；次生代謝產(chǎn)物；抗逆能力

中圖分類(lèi)號(hào)：S435.62文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2017）05-0099-03

次生代謝產(chǎn)物非植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需物質(zhì)，但其在提高植物自身保護(hù)、生存競(jìng)爭(zhēng)能力以及協(xié)調(diào)與環(huán)境關(guān)系中充當(dāng)重要角色，與初生代謝產(chǎn)物相比，其產(chǎn)生、變化與環(huán)境有著較強(qiáng)的相關(guān)性和對(duì)應(yīng)性[1-2]。植物合成、利用次生代謝物質(zhì)阻止其他生物侵害，抑制與其有競(jìng)爭(zhēng)生存關(guān)系的植物種群生長(zhǎng)發(fā)育；次生代謝產(chǎn)物可以吸引幫助植物繁衍后代的傳粉媒介以及某些共生生物[3]。誘導(dǎo)植物產(chǎn)生次生代謝產(chǎn)物的因素包括生物因素和非生物因素，其中生物因素包括昆蟲(chóng)、微生物、病原菌等的危害，如光照誘導(dǎo)植物體內(nèi)次生代謝物質(zhì)含量發(fā)生變化[4]。

甲哌[XCZ17.tif]（1，1-dimethylpiperidyliumchloride）是一種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，可以在棉花不同生長(zhǎng)時(shí)期調(diào)節(jié)棉花的生長(zhǎng)發(fā)育，防止棉株蕾鈴脫落，增加棉花產(chǎn)量與品質(zhì)。此外，筆者所在課題組研究發(fā)現(xiàn)，甲哌[XCZ17.tif]處理后的棉花對(duì)棉蚜有忌避作用，對(duì)棉蚜種群有很好的抑制作用[5]，能增加棉花細(xì)胞耐滲透壓能力，增強(qiáng)棉花抗脅迫能力，提高棉花葉片的抗旱能力及其光合作用[6]。因此，本研究采用甲哌[XCZ17.tif]為外源因子，測(cè)定不同濃度甲哌[XCZ17.tif]處理棉花后葉片內(nèi)次生代謝物質(zhì)含量變化，旨在了解甲哌是否能作為外源因子誘導(dǎo)棉花產(chǎn)生抗性次生代謝物質(zhì)，為棉花的病蟲(chóng)害防治提供理論支撐。

1材料與方法

1.1棉花材料

新陸早55號(hào)。

[HTK]1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)[HT]

棉花幼苗于溫度為（26±1）℃的光照培養(yǎng)箱內(nèi)培育，待棉苗長(zhǎng)至3張真葉時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。甲哌[XCZ17.tif]設(shè)置5個(gè)濃度梯度：CK，0 g/hm2；T1，4.5 g/hm2；T2，7.5 g/hm2；T3，10.5 g/hm2；T4，15 g/hm2。經(jīng)甲哌[XCZ17.tif]處理后1、3、5、7、9 d采集棉花幼苗相同部位葉片進(jìn)行次生代謝物質(zhì)含量的測(cè)定。

1.3樣品制備

取供試棉花品種植株頂部完全展開(kāi)的嫩葉（3張真葉期），置70 ℃干燥箱中12 h，烘干后取出粉碎成干粉，過(guò)80目篩，置于-20 ℃冰箱內(nèi)密封保存?zhèn)溆谩?/p>

1.4樣品液制備

稱(chēng)取樣品干粉0.2 g，置于具塞試管中，加入4 mL 45%乙醇溶液，經(jīng)超聲波提取30 min后，5 000 r/min離心10 min，取上清液為待測(cè)液。

1.5次生代謝物含量的測(cè)定方法

總酚含量采用Folin酚還原法、黃酮含量采用三氯化鋁法，具體參照Ahmad的方法[7]；單寧含量的測(cè)定采用香草醛反應(yīng)法[8]；木質(zhì)素含量的測(cè)定采用乙酰溴法[9]；木質(zhì)素含量與D280 nm成正比，以1 g鮮樣在280 nm處的吸光度表示木質(zhì)素相對(duì)含量。

1.6數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 20.0處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用 Duncans 法進(jìn)行方差分析和多重比較（α=0.05），采用Excel繪制試驗(yàn)數(shù)據(jù)圖。

2結(jié)果與分析

2.1不同甲哌[XCZ109.tif]濃度處理對(duì)棉花葉片木質(zhì)素含量的影響

由圖1可知，處理后1 d，對(duì)照組木質(zhì)素含量顯著低于處理組，10.5 g/hm2和15 g/hm2處理組之間差異不顯著（P=0072），7.5 g/hm2處理組含量最高，比對(duì)照組高3.1倍；處理后3 d，處理組木質(zhì)素含量均與對(duì)照組差異顯著，15 g/hm2處理組木質(zhì)素含量最高，比對(duì)照高1.3倍，4.5 g/hm2次之，比對(duì)照高0.9倍；處理后7、9 d，處理組與對(duì)照組之間基本差異顯著，均以4.5 g/hm2甲哌[XCZ17.tif]處理組木質(zhì)素含量最高，處理后9 d對(duì)照組與10.5 g/hm2處理組差異不顯著（P=0.786）。

2.2不同甲哌[XCZ109.tif]濃度處理對(duì)棉花葉片總酚含量的影響

由圖2可知，對(duì)照組與各處理組間在時(shí)間動(dòng)態(tài)下均差異顯著（P<0.05）；處理后1 d，7.5、10.5 g/hm2處理組總酚含量顯著高于對(duì)照組，分別比對(duì)照高326.5、315.5倍，但2處理組之間差異不顯著（P=0.322）；在處理后3 d，4.5 g/hm2處理組誘導(dǎo)效果最為顯著，達(dá)8.21 mg/g，比對(duì)照高116.3倍，且總酚含量隨處理濃度增加而降低；在處理后5 d，各處理組總酚含量低于處理后1、3 d，但對(duì)照組含量升高，達(dá)0.64 mg/g，分別比處理后1、3 d高31.0、8.1倍，10.5 g/hm2和15 g/hm2處理組之間總酚含量差異不顯著（P=1.0）；在處理后7、9 d，均以4.5 g/hm2處理組總酚含量最高，7.5 g/hm2次之。

可知，隨時(shí)間延長(zhǎng)，處理組單寧含量均顯著性比對(duì)照組高（P<0.05），對(duì)濃度沒(méi)有一定的依賴(lài)性。在處理后 1 d，10.5 g/hm2處理組單寧含量明顯高于對(duì)照組，達(dá) 2.6 mg/g，比對(duì)照高8.0倍；在處理后3、7、9 d，均以 4.5 g/hm2 處理組單寧含量最高，與其他處理組間差異均顯著；處理后7、9 d處理組間變化規(guī)律一致，都是隨甲哌[XCZ17.tif]濃度升高，單寧含量呈現(xiàn)“斜N”變化趨勢(shì)。

2.4不同甲哌[XCZ109.tif]濃度處理對(duì)棉花葉片黃酮含量的影響

在時(shí)間動(dòng)態(tài)下，對(duì)照組與各處理組間均差異顯著（P<0.05），除在處理后3 d，7.5 g/hm2和10.5 g/hm2處理組間差異不顯著（P=0.094），其他處理組間均差異顯著。在處理后1 d，隨甲哌[XCZ17.tif]處理濃度增加，黃酮含量先增后減，以 10.5 g/hm2 處理組為峰點(diǎn)，達(dá)131.5 mg/g，比對(duì)照高4.3倍；在處理后3、5、7 d，均以 4.5 g/hm2 處理組黃酮含量最高，說(shuō)明適當(dāng)濃度的甲哌[XCZ17.tif]能夠誘導(dǎo)黃酮合成含量最高。

3討論與結(jié)論

植物受生物或非生物因素脅迫，誘導(dǎo)其體內(nèi)發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，包括植物營(yíng)養(yǎng)價(jià)值改變，次生代謝產(chǎn)物含量增加，防御酶和蛋白酶抑制力活性增強(qiáng)，引誘天敵和通知鄰近植物防御反應(yīng)等[10-11]，以適應(yīng)外界因素對(duì)植物新陳代謝的干擾，減少對(duì)自身的危害。

本研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度甲哌[XCZ17.tif]處理棉花，均能在不同程度上誘導(dǎo)棉花產(chǎn)生次生代謝物質(zhì)，次生代謝物質(zhì)作為棉花體內(nèi)防御抗性物質(zhì)，可在一定程度上抵抗外界病蟲(chóng)害的危害，增強(qiáng)棉花抗逆性。

3.1甲哌[XCZ109.tif]對(duì)棉花木質(zhì)素的誘導(dǎo)

木質(zhì)素是植物細(xì)胞壁的基本組成成分，保護(hù)植物細(xì)胞，減輕病原菌、昆蟲(chóng)脅迫危害，起到屏障作用；植物受到侵害后的木質(zhì)化可以阻礙真菌和害蟲(chóng)的攻擊，木質(zhì)素含量增加導(dǎo)致的木質(zhì)化是植物增強(qiáng)抗性的一個(gè)重要機(jī)制[12]。研究發(fā)現(xiàn)，外源SA可作為信號(hào)分子，能夠提高甜菜細(xì)胞壁的木質(zhì)素含量，可調(diào)控甜菜細(xì)胞壁中的防御系統(tǒng)，提高抗病性[13]；鈣對(duì)化學(xué)誘抗劑水楊酸（SA）、茉莉酸甲酯（MeJA）、龍膽酸（GA）和β-氨基丁酸（BABA）誘導(dǎo)番茄葉片中木質(zhì)素的合成具有正調(diào)控作用[14]。本研究也有相似的結(jié)果，試驗(yàn)結(jié)果表明，除在處理后9 d，對(duì)照組與10.5 g/hm2處理組差異不顯著（P=0.786）外，對(duì)照組木質(zhì)素含量顯著低于其他處理組（P<0.05）。說(shuō)明甲哌[XCZ17.tif]處理可以誘導(dǎo)木質(zhì)素的產(chǎn)生，加強(qiáng)植株木質(zhì)化以增加抗性；對(duì)照組木質(zhì)素含量隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，這可能是由于試驗(yàn)處理時(shí)處理組和對(duì)照組放置位置靠近，植株自身發(fā)出信號(hào)分子導(dǎo)致木質(zhì)素含量增加的原因。

3.2甲哌[XCZ109.tif]對(duì)棉花總酚的誘導(dǎo)

植物中酚類(lèi)物質(zhì)通過(guò)莽草酸代謝途徑形成，屬于芳香烴化合物。一般認(rèn)為，植物在受到損傷后，酚類(lèi)物質(zhì)變化最為明顯，植物的抗蟲(chóng)性與酚類(lèi)物質(zhì)的含量呈正相關(guān)，如牛角花齒薊馬危害后苜蓿葉酚類(lèi)物質(zhì)含量上升[15]。本研究發(fā)現(xiàn)，在時(shí)間動(dòng)態(tài)下對(duì)照組和各處理組間均差異顯著，處理初期總酚含量積累量較多，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，總酚含量降低，可能與甲哌[XCZ17.tif]的藥效時(shí)間有關(guān)。也有研究報(bào)道稱(chēng)，外源化學(xué)物可以誘導(dǎo)植物酚類(lèi)物質(zhì)的積累，水楊酸、茉莉酸甲酯、無(wú)機(jī)銅均可誘導(dǎo)棉花酚類(lèi)物質(zhì)的合成[16-17]。

3.3甲哌[XCZ109.tif]對(duì)棉花單寧的誘導(dǎo)

單寧是一種多元酚類(lèi)物質(zhì)，因其口感上的澀性，以及對(duì)腸消化酶活性和食物中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率的不利影響，因此在抗病蟲(chóng)害方面具有重要意義。本研究結(jié)果表明，對(duì)照組和處理組間單寧含量差異顯著，以 4.5 g/hm2 處理組誘導(dǎo)單寧積累含量最高，效果最佳。棉花花鈴期葉片中棉酚、單寧含量越高，棉花對(duì)綠盲蝽的抵抗作用越強(qiáng)[18]。對(duì)于次生物質(zhì)的積累，不僅昆蟲(chóng)的脅迫可誘導(dǎo)，其他非生物因素也可以誘導(dǎo)植株積累次生物質(zhì)，使自身產(chǎn)生抗性應(yīng)對(duì)外界因素的干擾。0.1、1.0 mmol/L茉莉酸對(duì)于誘導(dǎo)棉花單寧最有效，提高棉花幼苗的抗蟲(chóng)性[19]。

3.4甲哌[XCZ109.tif]對(duì)棉花黃酮的誘導(dǎo)

黃酮類(lèi)物質(zhì)是植物中一類(lèi)重要的次生代謝物質(zhì)，主要分布于棉花的葉片和花瓣中，可以影響昆蟲(chóng)的行為和代謝，增加昆蟲(chóng)的代謝負(fù)擔(dān)，使之忌避、拒食，破壞昆蟲(chóng)的正常代謝，嚴(yán)重時(shí)能導(dǎo)致昆蟲(chóng)中毒甚至死亡。筆者發(fā)現(xiàn)，在時(shí)間動(dòng)態(tài)下對(duì)照組和各處理組間均差異顯著，對(duì)照組黃酮含量都明顯低于甲哌[XCZ17.tif]處理組；以4.5 g/hm2處理組誘導(dǎo)黃酮積累含量最高，效果最佳，在不同程度上增加了棉花的抗性。這與李元等研究的UV-B輻射和稻瘟病菌共同脅迫導(dǎo)致水稻品種“合系41”苯丙氨酸解氨酶活性和類(lèi)黃酮含量增加，使“合系41”抗性增強(qiáng)[20]結(jié)果一致。

綜上所述，甲哌[XCZ17.tif]作為一種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，可以在棉花苗期有效地誘導(dǎo)植株次生物質(zhì)的合成，提高棉花幼苗的抗性，這可能也是甲哌[XCZ17.tif]處理后的棉花對(duì)棉蚜有忌避作用的原因之一。對(duì)于甲哌[XCZ17.tif]是如何誘導(dǎo)棉花產(chǎn)生次生物質(zhì)，還須通過(guò)植物不同的代謝途徑及分子機(jī)制進(jìn)行下一步研究。

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