劉小陽

宿州學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，宿州，234000

茉莉酸甲酯對低溫脅迫下辣椒幼苗抗性的影響

劉小陽

宿州學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，宿州，234000

以辣椒為材料，以葉綠素、可溶性糖和MDA的含量以及SOD活性作為指標(biāo)，探討外源茉莉酸甲酯對低溫脅迫下辣椒幼苗葉片中某些生理指標(biāo)的影響。結(jié)果表明：在低溫(7±0.5)℃脅迫下，幼苗葉片中的超氧物歧化酶活性明顯降低，丙二醛和可溶性糖含量明顯增加，葉綠素含量逐步上升，而后急速下降。由此可以看出，外源茉莉酸甲酯能能有效減緩低溫脅迫對幼苗生長的影響。

茉莉酸甲酯；低溫脅迫；辣椒幼苗

茉莉酸(JA)及其甲酯(MeJA)廣泛存在于高等植物體內(nèi)，它由亞麻酸經(jīng)脂氧合酶(LOX)、丙二烯氧化物合成酶(AOS)等一系列酶促反應(yīng)生成[1]。有研究表明茉莉酸類物質(zhì)對植物生長有廣泛的生理效應(yīng),如抑制植物生長、誘導(dǎo)卷須卷曲、促進(jìn)氣孔關(guān)閉等[2-3]；還有研究表明茉莉酸(酯)類物質(zhì)與植物的抗性密切相關(guān)，作為內(nèi)源信號分子參與機(jī)械傷害、鹽脅迫、低溫等抗逆反應(yīng)，如外施MeJA，植物會(huì)表現(xiàn)出適應(yīng)低溫的一些形態(tài)和生理反應(yīng)，從而提高對低溫脅迫的忍耐性[2，4-6]。目前，關(guān)于茉莉酸類物質(zhì)在創(chuàng)傷、抗蟲、抗病等抗逆反應(yīng)中作用的研究已有大量報(bào)道，而有關(guān)茉莉酸類物質(zhì)的抗寒作用鮮有報(bào)道，為此，本文以辣椒(CapsicumannuumL.)幼苗作為試驗(yàn)材料，以葉綠素、可溶性糖和MDA、SOD活性作為指標(biāo)，在低溫脅迫條件下，外施茉莉酸甲酯，研究外源茉莉酸甲酯對辣椒幼苗的影響，為我國北方地區(qū)冬季辣椒的生產(chǎn)實(shí)踐提供指導(dǎo)。

1 材料、儀器與方法

1.1 材料、試劑與儀器

1.1.1 材 料

本文所用實(shí)驗(yàn)材料為辣椒(CapsicumannuumL.)幼苗。

1.1.2 主要儀器

高速臺(tái)式離心機(jī)(TG16-WS,湖南湘儀離心機(jī)儀器有限公司)；人工氣候箱(BIC-800,上海博迅醫(yī)療生物儀器有限公司)；紫外分光光度計(jì)(UV-6100，上海精科儀器儀表有限公司)。

1.1.3 主要試劑

茉莉酸甲酯(200 μmol/L)、丙酮、硫酸鈣、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫、80%丙酮、甲硫氨酸、核黃酸、氮藍(lán)四唑、碳酸鈣、EDTA-Na2均為分析純，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 方 法

1.2.1 材料處理

挑選100株近乎大小的辣椒幼苗，分為實(shí)驗(yàn)組、對照組，每組50株，先在常溫下適應(yīng)培養(yǎng)3 d,72 h后低溫處理，溫度設(shè)為7℃，濕度設(shè)為80%，光照、黑暗各12 h，給實(shí)驗(yàn)組噴灑200 μmol/L茉莉酸甲酯，對照組噴灑適量的水。低溫培養(yǎng)3 d后，分別采集實(shí)驗(yàn)組和對照組幼苗葉片，測定葉綠素、可溶性糖和MDA含量以及SOD活性；以后每天同一時(shí)刻采樣，同時(shí)測定上述指標(biāo)。

1.2.1 指標(biāo)測定1.2.1.1 葉綠素含量測定

采用丙酮法提取葉綠素，分光光度法測定葉綠素含量[7]。葉綠素含量計(jì)算公式：

含量=8.02×OD663+20.21×OD645(mg·g-1·FW-1)

1.2.1.2 可溶性糖和MDA含量測定

采用文獻(xiàn)[8]和[9]的方法測定可溶性糖和MDA含量的含量。計(jì)算公式分別是：

可溶性糖含量(μmol/L)=11.71×OD450

丙二醛含量(μmol/L)=6.45×OD532-0.56×OD450

1.2.1.3 SOD活性測定

依據(jù)文獻(xiàn)[10]，采用NBT光還原法測定SOD活性。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉綠素含量的變化

葉綠素是植物光合作用的基礎(chǔ)。當(dāng)?shù)蜏孛{迫植物時(shí)，植物體內(nèi)酶的活性降低，葉綠素的合成速度減緩，甚至受阻。由圖1可以看出，在低溫脅迫下，對照組辣椒葉片中葉綠素的含量呈下降趨勢，而實(shí)驗(yàn)組是先上升后下降，然后再上升，但無論怎么變化，都始終高于對照組。說明實(shí)驗(yàn)組辣椒幼苗抗低溫脅迫能力強(qiáng)于對照組，也就是說外施茉莉酸甲酯在一定程度上緩解了低溫脅迫。

圖1 葉綠素含量的變化

2.2 可溶性糖含量的變化

糖是植物生長發(fā)育和基因表達(dá)的重要調(diào)節(jié)因子,它不僅是能量來源和結(jié)構(gòu)物質(zhì),而且在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中具有類似激素的初級信使作用[11]。因此，植物體內(nèi)可溶性糖的變化影響植物的生理效應(yīng)，如過高則影響植物的正常生長和發(fā)育。由圖2可知，隨著低溫脅迫時(shí)間的延長，對照組辣椒幼苗可溶性糖的的含量處于上升狀態(tài)，而實(shí)驗(yàn)組則處于下降狀態(tài)，但下降幅度不大，仍能維持植物正常的生長發(fā)育。實(shí)驗(yàn)期間，對照組辣椒幼苗可溶性糖的含量平均為1.309 μmol/L，實(shí)驗(yàn)組為1.162 μmol/L，即實(shí)驗(yàn)組辣椒幼苗可溶性糖的含量低于對照組，說明外施茉莉酸甲酯在一定程度上緩解了低溫脅迫對植物造成的傷害。

圖2 可溶性糖含量的變化

2.3 MDA含量的變化

在不同的逆境條件下，植物細(xì)胞往往發(fā)生膜脂過氧化作用，產(chǎn)出MDA，嚴(yán)重?fù)p傷生物膜[12]。MDA與蛋白質(zhì)、核酸反應(yīng)，使其喪失功能；同時(shí)還可使纖維素分子間的橋鍵松馳，抑制蛋白質(zhì)的合成。因此，MDA的積累可能對膜和細(xì)胞造成一定的傷害，其含量的高低可以反映細(xì)胞膜系受損的程度。MDA含量與細(xì)胞膜脂過氧化程度呈正相關(guān)[13]。由圖3可知，實(shí)驗(yàn)組辣椒葉片MDA含量平均為0.234 μmol/g·FW-1，對照組為0.340 μmol/g·FW-1，對照組中辣椒葉片MDA含量高于實(shí)驗(yàn)組。辣椒幼苗受低溫脅迫，生長受到抑制，體內(nèi)產(chǎn)生大量的自由基等氧化性很強(qiáng)的基團(tuán)，這些基團(tuán)攻擊細(xì)胞膜上的脂類物質(zhì)，導(dǎo)致膜上脂類發(fā)生過氧化作用而分解，細(xì)胞膜被破壞，通透性和穩(wěn)定性下降，故產(chǎn)生游離MDA。噴施茉莉酸甲酯可減緩膜脂過氧化作用的發(fā)生，使細(xì)胞膜免遭傷害，因此外施茉莉酸甲酯可有效緩解低溫對植物的傷害。

圖3 丙二醛含量的變化

2.4 SOD活性的變化

超氧化物歧化酶(SOD)是植物細(xì)胞內(nèi)防御酶系統(tǒng)的重要成員之一，在低溫脅迫作用中，植物體內(nèi)的SOD活性明顯下降[14]。由圖4可知，實(shí)驗(yàn)組辣椒幼苗的SOD量平均為0.370 OD/g·FW，而對照組僅為0.056 OD/g·FW，說明實(shí)驗(yàn)組辣椒幼苗的SOD活性高于對照組。即實(shí)驗(yàn)組辣椒幼苗體內(nèi)SOD的活性較高，能有效清除O2-，有利于辣椒幼苗的生長發(fā)育，說明外施茉莉酸甲酯能有效減緩低溫脅迫對辣椒幼苗生長發(fā)育的影響。

圖4 SOD含量的變化

3 結(jié)論與討論

根據(jù)以上研究結(jié)果,可以得到以下結(jié)論：辣椒幼苗在低溫脅迫下,生長發(fā)育受到一定的抑制，但外施茉莉酸甲酯能有效緩解這一抑制作用。

(1)在低溫逆境中，辣椒幼苗葉片葉綠素的合成效率下降，含量也隨之下降，故光合作用減弱，幼苗的新陳代謝受到影響，而外施茉莉酸甲酯緩解這一影響。

(2)在低溫逆境中，辣椒幼苗外施茉莉酸甲酯后可溶性糖和MDA含量均有所下降，有效地保護(hù)植物機(jī)體免遭低溫的傷害。

(3)在低溫逆境中，辣椒幼苗SOD活性降低，難以清除體內(nèi)的氧自由基；外施茉莉酸甲酯后，SOD活性下降趨勢減緩，且保持一定的活性，有效地清除了體內(nèi)O2-，以維持幼苗的生長發(fā)育。

總而言之，植物的抗逆作用是一個(gè)復(fù)雜的生理過程，雖然觀察到了外施激素能提高植物的抗逆性，但其機(jī)制相當(dāng)復(fù)雜，有的環(huán)節(jié)還不甚明了，有待于以后深入研究。

[1]蔡昆爭,董桃杏,徐濤.茉莉酸甲酯類物質(zhì)(JAs)的生理特性及其在逆境脅迫中的抗性作用[J].生態(tài)環(huán)境,2006,15(2):397-404

[2]Creelmn R A, Mullent J E. Jasmonic acid distribution and action in plants:Regulation during development and response to biotic and abiotic stress[J].Proceedings of the National Academy of Science of the USA,1995,92:4114-4119

[3]Gunther S, Benno P.The biochemistry and the physiological and molecular actions of jasmonates[J].Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology,1993,44:569-589

[4]Koda Y.The role of jasmonic acid and related compounds in the regulation of plant development[J].International Review of Cytology,1992,135:155-199

[5]Li L, van Staden J, Jajer A K.Effects of plant growth regulators on the antioxidant system in seedlings of two maize cultivars subjected to water stress[J]. Plant Growth Regulation,1998,25:81-87

[6]AN R C, GU H.Effect of methyl jasmonate in the growth and drought resistance in peanut seedlings[J]. Acta Phytophysiologica Sinica,1995,21(3):215-220

[6]馬艷青，戴雄澤.低溫脅迫對辣椒抗寒性相關(guān)生理指標(biāo)的影響[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2000，26(6):461-462

[7]湯章城,魏家綿,陳因，等.現(xiàn)代植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指南[M].北京:科學(xué)出版社,1999:95-96,274-277

[8]朱廣廉,鐘誨文,張愛琴.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京:北京大學(xué)出版社,1990:242-245

[9]孫小霞.高羊茅對鉛遞進(jìn)脅迫的生理響應(yīng)[J].河南科技大學(xué)學(xué)報(bào),2006,27(6):75-78

[10]張志良,瞿偉菁.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社,1980:67-68

[11]趙江濤，李曉峰，李航，等.可溶性糖在高等植物代謝調(diào)節(jié)中的生理作用[J]． 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2006,34(24): 6423-6425

[12]寂莉萍,劉興華,李金龍，等.富士蘋果果肉褐變對保護(hù)酶活性和膜脂過氧化的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2004,13(1):80-83

[13]趙菲佚，翟祿新，陳荃，等.Cd、Pb復(fù)合處理下對植物膜的傷害初探[J].蘭州大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2002，38(2)：115-120

10.3969/j.issn.1673-2006.2017.12.029

S682.31

A

1673-2006(2017)12-0109-03

2016-12-12

劉小陽(1963-)，安徽懷寧人，教授，研究方向：植物生理學(xué)。

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