不同干旱程度下外源茉莉酸甲酯对水稻抗旱性的影响
- 格式:pdf
- 大小:331.89 KB
- 文档页数:4
华北农学报・2010,25(1):1362140收稿日期:2009-08-08基金项目:教育部博士点基金资助项目(2000065402)作者简介:董桃杏(1982-),女,湖北黄冈人,硕士,主要从事生态学的研究。
通讯作者:蔡昆争(1970-),男,云南曲靖人,副教授,博士,主要从事农业生态研究。
干旱胁迫下茉莉酸甲酯对水稻叶片质膜透性及无机离子含量的影响董桃杏1,2,蔡昆争1,曾任森1(1.华南农业大学农业部生态农业重点开放实验室,广东广州 510642;2.湖北第二师范学院化学与生命科学学院,湖北武汉 430205) 摘要:茉莉酸甲酯(M eJA )是植物体内一种具有应答外界刺激,传导逆境信号及启动抗逆基因的天然生理活性物质,提高作物的抗旱性是M eJA 的重要生理功能之一。
研究了干旱胁迫下施用不同浓度(250,2.5,0.25μmol/L )MeJA 对水稻幼苗的生理调控作用。
结果表明,干旱处理后水稻叶片水势和叶绿素含量显著下降,叶片MDA 含量、电导率及无机离子(K +,Ca 2+,Mg 2+)含量均显著上升,而喷施不同浓度的M eJA 则显著提高叶片水势和叶绿素含量,降低质膜透性和叶片无机离子含量,从而增强水稻幼苗的抗旱性。
以0.25μmol/L M eJA 处理抗旱效果最好,2.5μmol/L 次之,然后是250μmol/L 。
关键词:茉莉酸甲酯;干旱;水稻;抗旱性中图分类号:Q946.81 文献标识码:A 文章编号:1000-7091(2010)01-0136-05Effects of M ethyl Ja s m ona te on M em brane Per m eab ility and I norgan i cI on s Con ten t i n R i ce L eaves under D rought StressDONG Tao 2xing 1,2,CA I Kun 2zheng 1,ZENG Ren 2sen1(1.Key Laborat ory of Ecol ogical Agriculture of M inistry of Agriculture,South China AgriculturalUniversity,Guangzhou 510642,China;2.College of Che m istry and L ife Science,HubeiUniversity of Educati on,W uhan 430205,China )Abstract:Methyl Jas monate (MeJA )is an i m portant naturally physi ol ogical substance that regulates the exp res 2si on of p lant defense genes in res ponse t o vari ous envir onmental stress including dr ought .D ifferent concentrati on of MeJA treat m ent (0125,215and 250μmol/L )under dr ought stress were chosen t o study its effect on physi ol ogical traits of rice seedlings .Under dr ought stress conditi on,leaf water potential and chl or ophyll content were significantlydecreased,whereas conductivity,the content ofMDA and inorganic i ons (K +,Ca2+,Mg 2+)in rice leaves were sig 2nificantly increased,these effects could be restrained after s p raying vari ous concentrati on of MeJA (250,2.5,0.25μmol/L ),which meantMeJA could increase dr ought resistance .There existed concentrati on effect,0.25μmol/LMeJA had the best effect,2.5μmol/L t ook second p lace,the third was 250μmol/L.Key words:Methyl Jas monate;D r ought;R ice;D r ought resistance 以茉莉酸(Jas monic acid,JA )和茉莉酸甲酯(Methyle Jas monate,MeJA )为代表的茉莉酸类物质(Jas monates,JA s )在自然界中广泛存在,对调节植物生长发育、光合特性、抗逆反应等起重要作用。
茉莉酸甲酯浸种对水稻幼苗白叶枯病抗性及抗氧化酶活性的影响向妙莲1付永琦1何永明1黄友明1,2曾晓春1,2,∗(1江西农业大学作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室,南昌330045;2宜春学院生命科学与资源环境学院,江西宜春336000;∗通讯联系人,EGmail:xchzeng2013@163.com)EffectsofSeedSoakingwithMethylJasmonateonResistancetoBacterialLeaf BlightandAntioxidantEnzymeActivitiesofRiceSeedlingsXIANGMiaoGlian1,FUYongGqi1,HEYongGming1,HUANGYouGming1,2,ZENGXiaoGchun1,2,∗(1KeyLaboratoryofCropPhysiology,EcologyandGeneticBreeding,MinistryofEducation,JiangxiAgriculturalUniversity,Nanchang330045,China;2DepartmentofLifeScienceandEnvironmentalResources,YichunUniversity,Yichun336000,China,∗Correspondingauthor,EGmail:xchzeng2013@163.com)XIANGMiaolian,FUYongqi,HEYongming,etal.Effectsofseedsoakingwithmethyljasmonateonresistancetobacterialleafblightandantioxidantenzymeactivitiesofriceseedlings.ChinJRiceSci,2014,28(4):419G426.Abstract:Thisexperimentwascarriedouttostudytheeffectsofseedsoakingwithexogenousmethyljasmonate(MeGJA)onresistancetobacterialleafblightandantioxidantenzymeactivitiesofriceseedlingswithWen229(susceptibletoricebacterialleafblight)andJiazao312(resistant)asexperimentalmaterials.TheresultsshowedthatMeJAsoakingsignificantlydecreasedthediseaseindexesofbacterialleafblightinriceseedlings,especiallyfortheresistantcultivar.WithrisingMeJAsolutionconcentration,theactivitiesofsuperoxidedismutase,peroridase,catalaseandascorbateperGoxidaseinleavesofriceseedlingsincreasedfirstlyandthendecreased,whilethemalondialdehyde(MDA)contentraisedatfirstanddroppedafterwards.Ataconcentrationof0.5mmol/L,MeJAsoakingcauseddamagetoriceseedGings.TheresponsesofantioxidantenzymeactivitiesandlipidperoxidationcontenttoMeJAsoakingvariedwithvariety.TheaboveresultsindicatedthatMeJAsoakingcouldeffectivelyrelievethebacterialleafblightofriceseedlings.TheinGcreaseoftheantioxidantenzymeactivitiesandthedecreaseoftheMDAcontentarerelatedtoitsresistantreactionstobacterialleafblight.Keywords:Methyljasmonate;riceseedlings;bacterialleafblight;antioxidantenzyme;lipidperoxidation向妙莲,付永琦,何永明,等.茉莉酸甲酯浸种对水稻幼苗白叶枯病抗性及抗氧化酶活性的影响.中国水稻科学,2014,28(4):419G426.摘要:以温229(感白叶枯病)和嘉早312(抗白叶枯病)为材料,研究外源茉莉酸甲酯(methyljasmonate,MeJA)浸种对水稻幼苗接种白叶枯病菌后抗氧化酶活性及膜脂过氧化的影响.结果表明,MeJA浸种显著降低了水稻幼苗白叶枯病病情指数,对抗病品种的诱导效果优于感病品种;幼苗叶片超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)、过氧化物酶(peroridase,POD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(ascorbateperoxidase,APX)等酶活性随MeJA浓度的升高先增强后减弱,丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量先降低后升高,MeJA浓度为0.5mmol/L时表现为毒害作用.不同抗性品种幼苗抗氧化酶活性和MDA含量对MeJA浸种响应不同,表明MeJA浸种可有效减轻水稻幼苗白叶枯病的发生,其中,抗氧化物酶活性的提高和MDA的下降与水稻对白叶枯病的抗性反应有关.关键词:茉莉酸甲酯;水稻幼苗;白叶枯病;抗氧化酶;膜脂过氧化中图分类号:文献标识码:A文章编号:1001G7216(2014)03G0419G08植物在旱涝、冷热、盐渍、病虫害等逆境胁迫下, 植株体内活性氧代谢加强,产生过量O-2、H2O2、OH-等过氧化物自由基伤害细胞膜,损伤蛋白质、膜脂和其他细胞组分,严重影响植株生长发育,甚至收稿日期:2013G08G01;修改稿收到日期:2014G03G17.基金项目:江西省“赣鄱英才555工程”领军人才培养计划资助项目;江西省科技支撑计划资助项目.914中国水稻科学(ChinJRiceSci),2014,28(4):419-426http://www.ricesci.cnDOI:10.3969/j.issn.1001G7216.2014.04.011导致植物死亡[1G2].为了适应外界环境的变化,植物对逆境胁迫的应答反应涉及形态结构、生理生化、蛋白及基因等一系列复杂变化过程.其中,以超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)、过氧化物酶(peroridase,POD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(ascorbateperoxidase,APX)等抗氧化酶类组成的酶促清除系统,可清除过量的自由基和过氧化物,抑制膜脂过氧化以保护细胞免遭自由基伤害,从而减轻活性氧对植物的伤害[3].茉莉酸甲酯(methyljasmonate,MeJA)是一种新型植物激素,具有广泛的生理效应.大量研究表明,外源MeJA活性较强,易透过细胞膜作为信号分子参与植物抗逆胁迫,逐渐成为植物抗逆反应研究的热点[4G5].据李荣冲等[6]报道,MeJA能提高SOD等抗氧化酶活性,缓解高温高湿造成的氧化损伤,有效促进高温高湿胁迫下紫苏种子的萌发和幼苗生长;段小华等[7,8]研究表明,适宜浓度的MeJA可提高SOD、POD和CAT等活性,降低H2O2和O2-水平及丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量,保护冷胁迫下水稻和黄瓜幼苗对低温的抗性;另有试验证明,JAs参与植物对病原菌等逆境胁迫的应答,诱导活性氧迸发并增强POD、CAT等抗氧化酶活性[9G10],显著上调PRG1、PRG2、PRG5和TaGJA2等抗性基因的表达,而上述酶活性和抗性基因表达的增强与JAs诱导的抗病性密切相关[11].我们在前期研究中发现,外源MeJA喷雾处理水稻幼苗,能有效诱导水稻对细菌性条斑病的抗性,显著降低白叶枯病病情指数,而这与MeJA诱导提高水稻幼苗SOD、POD、CAT等防御酶活性密切相关[10,12].本研究拟以常规水稻品种嘉早312(抗白叶枯病)和温229(感白叶枯病)为实验材料,探索MeJA浸种对水稻幼苗叶片抗氧化酶活性及膜脂过氧化的影响,以期为MeJA诱导水稻幼苗抗逆性研究开辟新的途径.1材料与方法1.1实验材料嘉早312(抗白叶枯病)和温229(感白叶枯病)均由江西农业大学作物生理生态与遗传育种实验室提供.茉莉酸甲酯购自美国Sigma公司.先以少量二甲基亚砜(dimethylsulfoxide,DMSO)溶解,再用含0.1%Tween80的蒸馏水配成10mmol/L的溶液备用.白叶枯病菌为江西农业大学植物病理实验室保存菌种.-80℃冷冻保存,试验前于NA培养基(牛肉膏3.0g,蛋白胨5.0g,葡萄糖20.0g,琼脂17.0g,蒸馏水1000mL,pH7.0)上活化,28℃下培养48h,12000下离心10min,去除上清液,配制浓度为5×108CFU/mL的菌液,以备接种之用.1.2试验方法1.2.1水稻种子处理水稻种子用0.1%的HgCl2表面消毒15min,蒸馏水冲洗3次,阴干.选取大小一致、饱满的种子分别用浓度为0.0008、0.0040、0.0200、0.1000和0.5000mmol/L的MeJA溶液浸泡24h,对照为含0.1%Tween80的无菌蒸馏水.处理完后蒸馏水冲洗3次,备用.1.2.2水稻幼苗培养先加入5mL蒸馏水湿润滤纸,将1.2.1处理后的水稻种子置于垫有滤纸的培养皿中,放入30℃±1℃人工气候箱中催芽,待种子露白后,采用国际常用砂培法培养.培养钵中先放入灭菌砂,后放置100粒催芽种子,置于25℃~30℃、光周期为12h光照/12h黑暗的生长室中培养.水稻幼苗培养10d后备用.1.2.3MeJA诱导对水稻白叶枯病抗性的影响取1.2.1中水稻幼苗,用灭菌剪刀蘸取菌液剪去幼苗叶尖1.0cm,每株接种2~3片叶.接种后置于25℃~30℃、相对湿度90%以上的发病室观察.当对照病情发展趋于稳定时(接种后15~21d),每处理调查15片叶,逐叶测量被剪水稻叶片的病斑长度和叶片全长,按分级标准记载病情并计算病情指数和诱导效果[13]:病情指数=∑(各级病叶数×该病级值)/(调查总叶数×最高级值)×100;诱导效果(%)=(对照组病情指数-处理组病情指数)/对照组病情指数×100.1.2.4MeJA浸种对水稻抗氧化酶活性的影响1.2.4.1MeJA调控水稻抗氧化酶活性的浓度效应将1.2.1中经不同浓度MeJA浸种(以含0.1%Tween80的无菌蒸馏水浸种为对照),按1.2.2方法培养的水稻幼苗接种白叶枯病菌.48h后取各处理叶片0.5g冷冻保存(-80℃),用于各项生理指024中国水稻科学(ChinJRiceSci)第28卷第4期(2014年7月)标测定.每处理3个重复,每重复1盆,每盆80株. 1.2.4.2MeJA调控水稻抗氧化酶活性的动态变化选用1.2.1中经0.004mmol/LMeJA浸种处理的水稻幼苗,设置以下处理:清水浸种(CK)、清水浸种+白叶枯病菌接种(Xoo)、MeJA浸种+白叶枯病菌接种(Xoo),处理0、24、48、72和96h后取各处理水稻叶片0.5g冷冻保存(-80℃),用于各项生理指标测定.方法同上.1.2.5生理指标测定SOD活性采用NBT法测定[14];POD活性采用愈创木酚法测定[15];CAT活性参照陈利锋等[14]测定;APX活性参照刘凤权等的方法[16]测定;MDA含量采用硫代巴比妥酸法测定[17].1.3数据统计与分析采用Excel2003和DPS7.05统计软件进行数据分析处理,用单因素方差分析统计各处理平均值的差异,Duncan新复极差法比较各处理间的差异显著性.2结果与分析2.1MeJA浸种诱导水稻幼苗白叶枯病抗性从图1可知,MeJA浸种可诱导水稻幼苗白叶枯病抗性,诱导效果与MeJA浸种的浓度和时间有关,不同抗性的水稻品种对MeJA反应存在差异.MeJA浸种对抗病品种嘉早312的诱导效果优于感病品种温229,随MeJA浓度上升,两水稻品种的诱导效果先上升后下降,当MeJA浓度为0.004mmol/L时,温229和嘉早312的诱导效果分别为45.09%和54.42%,说明MeJA浸种诱导水稻幼苗抗白叶枯病具有浓度效应.2.2MeJA浸种对水稻幼苗SOD活性的影响经MeJA浸种处理后,两水稻品种幼苗叶片SOD活性均随MeJA浓度上升先增强后减弱(图2GA).感病品种温229和抗病品种嘉早312的SOD活性均在MeJA浓度为0.0200mmol/L时达最高值,分别为对照的1.63倍和1.85倍.当MeJA浓度为0.5000mmol/L时,SOD活性最低,分别比对照下降23.97%和6.18%,表明高浓度MeJA浸种对水稻SOD活性存在抑制作用.水稻幼苗经MeJA和白叶枯病菌诱导后,SOD活性变化如图2GB所示.结果表明,与对照图柱上方不同小写字母表示处理间经Duncan新复极差法检验,在P<0.05水平差异显著. DifferentlowercaselettersindicatesignificantdifferencesamongtreatmentsatP<0.05levelbytheDuncan’smultiplerangetest.图1MeJA浸种对水稻幼苗白叶枯病抗性的影响Fig.1.Effectsofseedsoakingwithmethyljasmonate(MeJA)onbacteGrialleafblightresistanceofriceseedling.相比,SOD活性随MeJA作用时间延长先逐渐升高后缓慢下降,MeJA浸种+白叶枯病菌接种的SOD活性上升速度快.其中,温229的SOD活性于接种48h后达最大值,比对照上升48.62%,随后逐渐减弱;接种24h后,抗病品种SOD活性达第一次高峰,比对照增加33.08%,第二次高峰为接种后72h,比对照增加50.26%.2.3MeJA浸种对水稻幼苗POD活性的影响由图3GA可知,当MeJA浓度为0.02mmol/L时,温229幼苗POD活性上升幅度最大,为55.57%,嘉早312在MeJA浓度为0.004mmol/L时上升幅度最大,为92.43%.当MeJA浓度为0.50mmol/L时,涠洲和嘉早312POD活性最低,分别比对照下降38.89%和3.62%.MeJA和白叶枯病菌处理后不同抗性水稻品种POD活性动态变化如图3GB.对照水稻幼苗POD活性呈缓慢上升趋势,差异不显著,而MeJA+白叶枯病菌诱导后,温229和嘉早312的POD活性分别于接种后48h和24h达最大值,比对照增加76.37%和63.91%,但感病品种温229的POD活性始终低于抗病品种嘉早312.以上结果表明,MeJA124向妙莲等:茉莉酸甲酯浸种对水稻幼苗白叶枯病抗性及抗氧化酶活性的影响W GCK -对照;W GXoo GMeJA -MeJA 浸种+白叶枯病菌接种(温229);W GXoo -白叶枯病菌接种(温229);J GCK -对照(嘉早312);J GXoo G MeJA -MeJA 浸种+白叶枯病菌接种(嘉早312);J GXoo -白叶枯病菌接种(嘉早312).图柱上方不同小写字母表示处理间经Duncan 新复极 差法检验,在P <0.05水平差异显著.W GCK,Check(Wen 229);W GXoo GMeJA,MeJAsoaking +Xooinfection(Wen 229);W GXoo,Xooinfection(Wen 229);J GCK,Check(Jiazao 312);J GXoo GMeJA,MeJAsoaking +Xooinfection(Jiazao 312);J GXoo,Xooinfection(Jiazao 312).Differentlowercaselettersindicatesignificant differenceamongtreatmentsatP <0.05levelbytheDuncan’smultiplerangetest .图2 外源MeJA 浸种对水稻幼苗叶片SOD 活性的影响Fig .2.Effectsofseedsoakingwithmethyljasmonate(MeJA)onthesuperoxidedismutase(SOD)activityofriceseedlingsleaves .图柱上方不同小写字母表示处理间经Duncan 新复极差法检验,在P <0.05水平差异显著.DifferentlowercaselettersindicatesignificantdifferenceamongtreatmentsatP <0.05levelbytheDuncan’smultiplerangetest .图3 外源MeJA 浸种对水稻幼苗叶片POD 活性的影响Fig .3.Effectsofmethyljasmonate(MeJA)soakingontheperoridase(POD)activityofriceseedlingsleaves .224中国水稻科学(ChinJRiceSci) 第28卷第4期(2014年7月)图柱上方不同小写字母表示处理间经Duncan 新复极差法检验,在P <0.05水平差异显著.DifferentlowercaselettersindicatesignificantdifferenceamongtreatmentsatP <0.05levelbytheDuncan’smultiplerangetest .图4 外源MeJA 处理对水稻幼苗叶片CAT 活性的影响Fig .4.Effectsofmethyljasmonate(MeJA)pretreatmentonthecatalase(CAT)activityofriceseedlingsleaves .和白叶枯病菌处理均可诱导水稻幼苗POD 活性增 强,活性水平与水稻品种基础抗性有关. 2.4 MeJA 浸种对水稻幼苗CAT 活性的影响当MeJA 浓度低于0.1000mmol/L 时,温229 和嘉早312幼苗CAT 活性随MeJA 浓度上升呈增 强趋势(图4GA).当MeJA 浓度分别为0.1000 mmol/L 和0.0200mmol/L 时,温229和嘉早312 幼苗CAT 活性达最大值,其活性依次较对照增加30.96%和38.61%.高浓度(0.5000mmol/L)Me G JA 浸种使温229和嘉早312幼苗CAT 活性分别降 低了4.96%和15.11%.MeJA 和白叶枯病菌对水稻幼苗CAT 活性的 影响如图4GB.结果表明,MeJA +白叶枯病菌处理 可诱导水稻幼苗CAT 活性上升,感病品种温229 和抗病品种嘉早312分别于48h 和24h 后达最高 值,分别比对照增加89.45%和98.11%;白叶枯病 菌处理后温229和嘉早312幼苗CAT 活性亦于48 h 和24h 后出现高峰,分别为对照的1.69倍和1.75 倍,随后逐渐减弱.2.5 MeJA 浸种对水稻叶片APX 活性的影响如图5GA 所示,低浓度MeJA 浸种均能增强水 稻幼苗叶片APX 活性.其中,温229幼苗APX 活性最高值出现在MeJA 浓度为0.10mmol/L 时,为 对照的2.73倍;嘉早312在MeJA 浓度为0.02 mmol/L 时活性最强,为对照的2.81倍.当MeJA 浓度为0.50mmol/L 时,温229和嘉早312幼苗 APX 活性反而分别比对照低3.05%和63.79%.MeJA 和白叶枯病菌对水稻幼苗APX 活性影 响如图5GB.结果表明,MeJA 和白叶枯病菌处理均 可增强APX 活性.其中,感病品种温229经MeJA和白叶枯病菌诱导后,APX 活性均在72h 后出现 最大值,分别为对照的2.94倍和1.99倍;MeJA 和 白叶枯病菌诱导后嘉早312的APX 活性在48h 后 达最高峰,依次为对照的2.27倍和1.72倍. 2.6 MeJA 浸种对水稻叶片MDA 含量的影响从图6GA 可以看出,2个水稻品种MDA 含量 均随MeJA 浓度的上升先降低后升高.温229MDA 含量在MeJA 浓度为0.008mmol/L 时最 小,比对照低10.42%.嘉早312则在MeJA 浓度为 0.02mmol/L 时MDA 含量最低,比对照低37.19%.随着MeJA 浓度上升,温229和嘉早312 幼苗MDA 含量上升,当MeJA 浓度为0.50mmol/ L 时达最大值,分别为对照的1.37倍和1.46倍. 由图6GB 可知,MeJA 和白叶枯病菌处理后两324向妙莲等:茉莉酸甲酯浸种对水稻幼苗白叶枯病抗性及抗氧化酶活性的影响图柱上方不同小写字母表示处理间经Duncan新复极差法检验,在P<0.05水平差异显著. DifferentlowercaselettersindicatesignificantdifferenceamongtreatmentsatP<0.05levelbytheDuncan’smultiplerangetest.图5外源MeJA处理对水稻幼苗叶片APX活性的影响Fig.5.Effectsofmethyljasmonate(MeJA)pretreatmentontheascorbateperoxidase(APX)activityofriceseedlingsleaves.图柱上方不同小写字母表示处理间经Duncan新复极差法检验,在P<0.05水平差异显著. DifferentlowercaselettersindicatesignificantdifferencesamongtreatmentsatP<0.05levelbytheDuncan’smultiplerangetest.图6外源MeJA处理对水稻幼苗叶片MDA含量的影响Fig.6.Effectsofmethyljasmonate(MeJA)pretreatmentonmalondialdehyde(MDA)contentofriceseedlingsleaves.水稻品种MDA含量随时间延长迅速上升,接种后96h,感病品种温229和抗病品种嘉早312的MDA含量分别为对照的1.36倍和1.71倍.而MeJA处理可显著降低水稻幼苗温229和嘉早312的MDA含量,最低值依次为对照的61.47%和69.75%,随时间延长,两品种MDA含量逐渐升高.以上结果说明适宜浓度的MeJA处理在一定时间范围内可有效减缓水稻幼苗细胞氧化损伤,维持细胞膜正常结构及功能,增强植株抗逆性.424中国水稻科学(ChinJRiceSci)第28卷第4期(2014年7月)3小结与讨论MeJA等信号物质诱导脂类过氧化产物的积累,改变病程相关蛋白的表达,增强病原菌等生物胁迫的抗性,与SOD、POD、CAT和APX等抗氧化酶活性密切相关.Sun等[18]报道低浓度MeJA对人参根腐病菌无抑制作用,但显著增强了人体内CAT和POD等酶活性,从而降低了根腐病的发生,说明MeJA诱导人参抗根腐病可能与其激活了抗氧化酶活性有关.Cao等[19]用10μmol/LMeJA预处理枇杷,结果发现枇杷冷害症状减少,且O2-和H2O2的含量显著降低,而SOD、CAT、APX等抗氧化酶活性明显增强.另有报道证明MeJA诱导番茄抗灰霉病是由于MeJA促进了SOD、CAT和APX等酶基因表达,有利于清除过量的活性氧和减轻蛋白质氧化损伤[20].然而,JAs类外源激素通常可清除植株体内活性氧自由基,增强抗氧化酶活性从而提高植株抗病性,但抗氧化酶活性与诱导抗病性的相关性在不同植物或同一植物不同器官可能不尽相同[21]. Ferrareze等[22]在试验中发现,甜菜采后用JA处理,贮藏期腐烂显著减轻,但甜菜的APX、CAT、POD等抗氧化酶活性并没有相应显著提高,表明这些抗氧化酶类可能并没有直接参与JA诱导的抗病反应.MDA是植物组织在逆境下遭受氧化胁迫发生膜脂过氧化的产物,其含量可作为膜脂过氧化的一个重要指标[23].在水稻遭受逆境胁迫时,其体内存在系列的酶促抗氧化剂可清除活性氧自由基,保护植物细胞免受活性氧伤害,维持膜系统稳定[24].本研究结果表明,水稻经MeJA浸种后幼苗接种白叶枯病菌,可有效降低病情指数,这与前期试验MeJA喷雾处理可诱导水稻幼苗抗白叶枯病的结果一致[10],MeJA浸种后水稻幼苗叶片内上述4种抗氧化酶活性均表现为随MeJA浓度增大先增强后减弱,呈单峰曲线;幼苗叶片MDA含量变化则随MeGJA浓度增大先降低后升高.说明MeJA浸种对水稻抗氧化酶活性及MDA含量的影响与其浓度有关,同时证明了MeJA能有效提高SOD、POD、CAT和APX等抗氧化酶活性,减轻膜脂过氧化,从而提高植株抗逆境胁迫能力.不同抗性水稻抗氧化酶活性及MDA含量的变化不尽相同,暗示MeJA诱导不同水稻品种的抗性途径可能存在一定的差异[5].两种对白叶枯病不同抗性的水稻品种经MeJA处理后,幼苗叶片抗氧化酶活性及MDA含量变化亦有异.与感病品种温229比较,抗病品种嘉早312的SOD、CAT和APX的活性基数高,对MeJA较敏感,且4种抗氧化酶活性增幅大,而MDA含量下降快,说明外源MeJA浸种对水稻幼苗抗氧化酶活性及MDA含量的影响可能与水稻品种本身的遗传背景有关,其生理生化及分子机制有待深入研究.参考文献:[1]张亚军,王丽学,陈超,等.植物对逆境的响应机制研究进展.江西农业学报,2011,23(9):60G65.[2]裴丽丽,郭玉华,徐兆师,等.植物逆境胁迫相关蛋白激酶的研究进展.西北植物学报,2012,32(5):1052G1061.[3]张桂莲,张顺堂,肖浪涛,等.花期高温胁迫对水稻花药生理特性及花粉性状的影响.作物学报,2013,39(1):177G183.[4]RajendraB,JonathanD,JonesG.Roleofplanthormonesinplantdefenceresponses.PlantMoleculBiol,2009,69:473G488.[5]张智慧,聂燕芳,何磊,等.外源茉莉酸甲酯诱导的水稻叶片蛋白质差异表达分析.植物病理学报,2012,42(2):154G163.[6]李荣冲,沈亮余,梁晶龙,等.高湿胁迫下荣莉酸甲酯对紫苏种子萌发及生理特性的影响.西北植物学报,2012,32(2):312G317.[7]段小华,邓泽元,宾金华.茉莉酸甲酯对水稻幼苗抗冷性的影响.植物生理学通讯,2009,45(9):881G884.[8]LiDM,GuoYK,QianL,etal.ThepretreatmentofcucumGberwithmethyljasmonateregulatesantioxidantenzymeactiviGtiesandprotectschloroplastandmitochondrialultrastructureinchillingGstressedleaves.SciHortic,2012,143:135G143.[9]张智慧,聂燕芳,何磊,等.外源茉莉酸甲酯诱导水稻抗瘟性相关防御酶和内源水杨酸的变化.植物病理学报,2010,40(4):395G403.[10]向妙莲,何永明,付永琦,等.茉莉酸甲酯对水稻白叶枯病的诱导抗性及防御酶活性的影响.植物保护学报,2013,40(2):97G101.[11]牛吉山,刘靖,倪永静,等.茉莉酸对PRG1、PRG2、PRG5和TaGJA2基因表达以及小麦白粉病抗性的诱导.植物病理学报,2011,41(3):270G277.[12]向妙莲,陈明,曾晓春,等.茉莉酸甲酯对水稻幼苗抗细菌性条斑病的诱导效应.江西农业大学学报,2011,33(4):679G683.[13]方中达,许志刚,过崇俭,等.中国水稻白叶枯病菌致病型的研究.植物病理学报,1990,20(2):81G88.[14]陈利锋,宋玉立,徐雍皋,等.抗感赤霉病小麦品种超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性比较.植物病理学报,1997,27(3):209G213.[15]QinGZ,TianSP.EnhancementofbiocontrolactivityofCryGtococcuslaurentiibysiliconandthepossiblemechanismsinG524向妙莲等:茉莉酸甲酯浸种对水稻幼苗白叶枯病抗性及抗氧化酶活性的影响volved.Phytopathology,2005,95(1):69G75.[16]刘凤权,王金生.水杨酸对水稻叶片抗氧化酶系的影响.农业生物技术学报,2001,9(4):396G399.[17]赵世杰,许长城,邹琦,等.植物组织中丙二醛测定方法的改进.植物生理学通讯,1994,30(3):207G210.[18]JiaMS,JunFF,RuJZ,etal.EffectsofMethyljasmonateoncylindrocarponrootrotdevelopmentonGinseng.AdvMatRes,2013,610G613:3511G3517.[19]CaoSF,ZhengYH,WangKT,etal.MethyljasmonatereGduceschillinginjuryandenhancesantioxidantenzymeactivityinpostharvestloquatfruit.FoodChem,2009,115(4):1458G1463.[20]ZhuZ,TianSP.ResistantresponsesoftomatofruittreatedwithexogenousmethyljasmonatetoBotrytiscinereainfecGtion.SciHorticul,2012,142:38G43.[21]ParraGLobatoMC,FernandezGGarciaN,OlmosE.Methyl jasmonateGinducedantioxidantdefenceinrootapoplastfromsunflowerseedlings.EnvironExperBot,2009,66:9G17.[22]JocleitaPF,KarenKF.JasmonicaciddoesnotincreaseoxiGdativedefensemechanismsorcommondefenseGrelatedenGzymesinpostharvestsugarbeetroots.PosthBiolTechnol,2013,77:11G18.[23]白晓娟,刘丽娟,张春华,等.H2O2预处理对不同水稻品种Cd 耐性的影响.中国水稻科学,2010,24(4):391G397.[24]孟杰,王人民,万吉丽,等.不同锌效率水稻基因型及其杂种一代幼苗生长和抗氧化酶活性对Zn2+活度的反应.中国水稻科学,2010,24(3):289G296.624中国水稻科学(ChinJRiceSci)第28卷第4期(2014年7月)。
水稻茉莉酸信号转导的分子机制及其在抗病性中的作用研究水稻作为人类重要的粮食作物之一,在农业生产中具有非常重要的地位。
然而,由于环境和生态的变化,水稻面临着各种各样的压力和挑战,其中病害是水稻生产中的重要影响因素之一。
因此,对水稻病害的研究和防治具有十分重要的意义。
茉莉酸(jasmonic acid,JA)是植物中一种重要的内源性激素,对植物的生长、发育、代谢以及抗病性等方面具有重要的调控作用。
在水稻中,茉莉酸被广泛研究,并被发现在水稻的抗病性中扮演了重要的角色。
本文将重点探讨水稻茉莉酸信号转导的分子机制及其在水稻抗病性中的作用研究。
1、茉莉酸信号途径的发现茉莉酸是植物中一种非常重要的信号分子,在植物的发育、生长和应对各种胁迫和病害的过程中起着至关重要的作用。
早在上世纪80年代,人们就已经开始研究茉莉酸在植物中的作用。
在大量的研究中,人们发现茉莉酸可以对植物的光合作用、花朵开放及内分泌等进行调控。
此外,茉莉酸还可以在植物的抗病过程中发挥其调控作用。
2、茉莉酸在水稻中的应用随着对茉莉酸途径的深入了解,研究者开始关注茉莉酸在水稻领域中的应用。
在一系列研究中,茉莉酸显然被证明对水稻的生长及发育、以及保护免受各种病害的侵袭具有显著的作用。
例如,研究者发现,JA可以通过诱导水稻根部非酸性类似物质的积累,从而促进水稻根系的生长与发育,减少叶片的长期衰亡,从而加强水稻的抵抗力。
3、茉莉酸信号途径的调节茉莉酸信号途径是一种非常复杂的、高度调控的生物学途径,在其中,茉莉酸激素的生物效应主要由特异性转录因子、信号转导激酶及其反式激酶等组成了一个复杂的调控系统。
在该系统中,茉莉酸与其他信号之间需要进行严密的协调与平衡,以转换和产生统一的生物效应。
这意味着,茉莉酸信号转导系统的研究将有助于我们更好地理解其在水稻中的作用,并促进将其应用于水稻的生产中。
同时,拓展茉莉酸途径的研究,也将有助于我们深入了解该途径在其他作物中的作用。
茉莉酸甲酯综述Word⽂档茉莉酸甲酯的研究进展摘要:茉莉酸及其衍⽣物茉莉酸甲酯统称为茉莉酸盐,是⼴泛存在于植物中的⼀种⽣长调节物质,在植物体内起着重要的作⽤。
本⽂主要就茉莉酸和茉莉酸甲酯的⽣物合成、茉莉酸甲酯的⽣理⽣化作⽤、茉莉酸类物质在植物抗性⽅⾯的研究及其在植物⽣长代谢⽅⾯的作⽤进⾏了综述。
关键词:茉莉酸类物质;茉莉酸甲酯;抗逆性茉莉酸(JA)和茉莉酸甲酯(MeJA)作为与损伤相关的植物激素和信号分⼦, ⼴泛存在于⾃然界,是许多植物体内产⽣的天然化合物[1]。
外源应⽤类化合物能够激发防御植物基因的表达,诱导植物的化学防御,产⽣与机械损伤和昆⾍取⾷相似的效果。
⼤量研究表明,⽤茉莉酸类化合物处理植物可系统诱导蛋⽩酶抑制剂(PI)和多酚氧化酶(PPO),从⽽影响植⾷动物对营养物质的吸收,还能增加过氧化物酶、壳聚糖酶和脂氧合酶等防御蛋⽩的活性⽔平,导致⽣物碱和酚酸类次⽣物质的积累,增加并改变挥发性信号化合物的释放,甚⾄形成防御结构,如⽑状体和树脂导管。
茉莉酸甲酯可以从植物的⽓孔进⼊植物体内,在细胞质中被酯酶⽔解为茉莉酸,实现长距离的信号传导和植物间的交流,诱导邻近植物产⽣诱导防御反应。
⼤量的研究表明,茉莉酸类化合物具有⼴谱的⽣理效应,它不仅调节植物的⽣长和发育,如萌发、衰⽼、果实成熟、根的⽣长、花粉发育和球茎的形成、卷须的缠绕等[ 1 ,2 ] ,⽽且还参与植物对机械伤害、病害、⾍害等环境的胁迫做出防御响应,和经典植物激素或植物⽣长调节剂相似[3 ]。
因此,近年来茉莉酸类化合物引起了植物学家⼴泛的关注。
1 茉莉酸及其茉莉酸甲酯的⽣物合成茉莉酸(Jasmonic acid)及其挥发性茉莉酸甲酯(MeJA)是通过硬脂酸途径(octadecanoid pathway)产⽣的脂肪酸衍⽣物,是环戊酮衍⽣物(cyclopentanone derivatives)之⼀。
植物受到创伤、昆⾍咬⾷或病源菌感染后引发的局部及系统性的伤害信号,如寡糖激发⼦、多肽、脱落酸及甲壳素等,与细胞膜上的受体结合进⼊细胞,或不经与受体结合直接穿过细胞膜进⼊细胞. 进⼊细胞后的伤害信号诱导脂肪酶作⽤,使茉莉酸前体物亚⿇酸从细胞膜渗透⾄细胞内,经脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)氧化成13-氢过氧化亚⿇酸(13-hydroperoxylinolenic acid),再经丙⼆烯氧化合酶(allene oxide synthase,AOS)及丙⼆烯环化酶(allene oxide cyclase,AOC)氧化⽣成12-氧-植物⼆烯酸(12-oxo-phytodienoic acid,12-OPDA)进⼊细胞质中,经12-氧-植物⼆烯酸还原酶(OPR)作⽤,再进⼊到过氧化物体中经3 次β氧化最后形成茉莉酸。
茉莉酸不同方式处理水稻对稻瘟病的防控效果及对水稻防御体系的影响作者:王云锋李春琴韩光煜王长秘刘林李晓疆李晓杰杨静来源:《南方农业学报》2019年第03期摘要:【目的】分析外源茉莉酸喷雾处理水稻后对水稻防御系统的影响,为深入开展茉莉酸在稻瘟病菌与水稻互作中的作用机制研究提供参考依据。
【方法】将茉莉酸以两种方式处理水稻:将100和400 μmol/L茉莉酸分别预先喷雾于水稻叶片上,6 h后再接种稻瘟病菌株孢子;用100和400 μmol/L茉莉酸制备稻瘟病菌株孢子悬浮液直接喷雾接种水稻,调查水稻稻瘟病发病症状及实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测水稻防御相关基因的表达。
【结果】分别用100和400 μmol/L茉莉酸预先喷雾水稻6 h后再接种稻瘟病菌株孢子的诱抗效果分别为16.02%和25.51%;而以100和400 μmol/L茉莉酸制备稻瘟病菌株孢子悬浮液直接喷雾水稻的诱抗效果分别为21.82%和34.09%。
qRT-PCR检测发现受侵染水稻防御相关基因均有不同程度的上调或下调表达。
与接种前(0 h)相比,在茉莉酸预先喷雾水稻后再接种稻瘟病菌孢子的水稻和茉莉酸制备孢子悬浮液直接接种的水稻中病程相关基因PR1a在稻瘟病菌侵染水稻早期表达量有所上调、侵染后期表达量下调,病程相关基因PR10a的表达量上调;水杨酸途径相关基因EDS1和PAL在稻瘟病菌侵染水稻的整个进程中一直处于较低的表达水平;茉莉酸途径相关基因AOS2的表达量显著上调(P<0.05)。
【结论】水稻病程相关基因及茉莉酸途径相关基因参与了水稻防御体系对外源茉莉酸的响应。
关键词:水稻;稻瘟病;茉莉酸;防御相关基因;表达量;病害防治中图分类号: S435.111.41; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;文献标志码: A 文章编号:2095-1191(2019)03-0562-080 引言【研究意义】水稻(Oryza sativa L.)是一种重要的谷类作物,其产量占全球农业生产量的30%~50%,可供给全球能源摄入量的20%,是50%左右世界人口的主要粮食作物(Roy-Barman and Cha-ttoo,2005;Hua et al.,2015)。
生态环境学报 2009, 18(5): 1872-1876 Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@基金项目:教育部博士点基金资助项目(2000065402)作者简介:董桃杏(1982年生),女,硕士,主要从事生态学的研究工作。
*通讯作者,E-mail: kzcai@ 收稿日期:2009-08-25茉莉酸甲酯(MeJA)对干旱胁迫下 水稻幼苗光合作用特性的影响董桃杏1, 2,蔡昆争1 *,曾任森11. 湖北第二师范学院化学与生命科学学院,湖北 武汉 4302051;2. 华南农业大学农业部生态农业重点开放实验室,广东 广州 510642摘要:茉莉酸(JA )及茉莉酸甲酯(MeJA )是广泛存在于植物体内的与抗性关系密切的生长物质,能显著增强植物在机械伤害、低温、盐害、干旱等非生物环境胁迫和病虫害等生物胁迫中的抗性。
以水稻品种中二欧6为实验材料,通过设置对照、干旱、干旱+ MeJA 、干旱+ MeJA+水杨苷异羟肟酸(SHAM)四种处理,研究了干旱胁迫下施用MeJA 及其代谢抑制剂SHAM 对水稻幼苗的叶绿素荧光和光合作用特性的影响。
研究结果表明,干旱胁迫下外源MeJA (0.25 μmol·L -1)处理可显著提高水稻幼苗的叶片水势、叶绿素含量、叶绿素荧光参数F v/F 0和F v/F m 值、蒸腾速率、叶片气孔导度、胞间CO 2浓度,降低ABA 含量,从而提高水稻幼苗的抗旱性。
然而,加入茉莉酸信号途径的抑制剂水杨苷异羟肟酸(SHAM)后MeJA 诱导的水稻抗旱效应受到逆转,表现在水稻幼苗叶片水势、叶绿素荧光和光合作用参数等显著下降,ABA 含量显著上升。
关键词:茉莉酸甲酯(MeJA );水稻;干旱;水杨苷异羟肟酸(SHAM )中图分类号:Q946.81 文献标识码:A 文章编号:1674-5906(2009)05-1872-05茉莉酸甲酯(MeJA )作为一种新型植物生长调节物质在植物界广泛存在,能对植物的生长发育起调节作用,在植物抵抗逆境和适应胁迫的保护系统中具有十分重要的作用,有关外源MeJA 能提高作物抗旱性有不少报道[1-5]。
干旱胁迫下茉莉酸甲酯对水稻幼苗的生理作用的开
题报告
1.研究背景:
干旱是影响作物产量和质量的主要因素之一,干旱胁迫会导致植物体内生理代谢的紊乱、细胞膜的破损、细胞结构和功能的受损等现象,进而影响植物生长和发育。
茉莉酸甲酯是植物内源性激素,在植物干旱胁迫下起着重要的生理作用,能够调节植物生长和发育、提高植物抗旱性能等。
因此,本研究旨在探讨茉莉酸甲酯在干旱胁迫下对水稻幼苗生理作用的影响。
2.研究目的:
(1)研究茉莉酸甲酯处理对水稻幼苗生长的影响;
(2)研究茉莉酸甲酯处理对水稻幼苗生理代谢和抗旱性能的影响;
(3)探明茉莉酸甲酯对水稻干旱胁迫下的生理作用机理。
3.研究内容和方法:
(1)实验材料:水稻幼苗;
(2)实验设计:将水稻幼苗随机分为对照组和处理组,处理组分别喷撒不同浓度的茉莉酸甲酯溶液,对照组喷撒蒸馏水,两组均进行干旱处理;
(3)观测指标:测定水稻幼苗根、茎、叶的长度、鲜重、干重、含水率和相对电导率等指标;测定叶绿素、可溶性蛋白、脯氨酸、超氧化物歧化酶、过氧化物酶和丙二醛含量等指标;
(4)数据处理和分析:使用SPSS统计软件进行数据处理和分析,采用t检验和方差分析等方法进行统计学分析。
4.预期结果和意义:
预计茉莉酸甲酯处理能够显著促进水稻幼苗生长和发育,提高水稻幼苗的抗旱性能和生理代谢能力。
本研究将为深入探究茉莉酸甲酯对干旱胁迫下植物的生理适应机制以及促进农业生产提供科学依据。
生态环境 2007, 16(4): 1261-1265 Ecology and Environment E-mail: editor@基金项目:国家自然科学基金项目(30100107);教育部博士点基金项目(20060564017) 作者简介:董桃杏(1982-),女,硕士,从事农业生态、作物逆境生理生态的研究工作。
*通讯作者,蔡昆争,Tel: +86-020-********;Email: kzcai@ 收稿日期:2006-11-10茉莉酸甲酯(MeJA)对水稻幼苗的抗旱生理效应董桃杏,蔡昆争*,张景欣,荣 辉,谢国政,曾任森华南农业大学热带亚热带生态研究所,广东 广州 510642摘要:茉莉酸类物质(Jas )是植物体内广泛存在的生长调节物质,它作为内源信号分子参与植物在机械伤害、病虫害、干旱、盐胁迫、低温等条件下的抗逆反应。
选用抗旱性存在明显差异的两个水稻(Oryza sativa L.)品种中二欧六和丰华占作为实验材料,通过设置对照、干旱、干旱+茉莉酸甲酯(MeJA )三种处理研究了茉莉酸甲酯对水稻幼苗的抗旱生理效应。
研究结果表明,干旱胁迫后两个水稻品种幼苗叶片水势均显著降低,而干旱后喷施茉莉酸甲酯能明显增加叶片的水势,改善叶片的水分状况,抗旱性强的品种水势增加幅度较大。
干旱胁迫后水稻叶片的抗氧化酶活性,包括超氧化物歧化酶(SOD )、过氧化物酶(POD )及过氧化氢酶(CAT )和有机渗透调节物质,包括可溶性糖、脯氨酸及游离氨基酸含量均大幅度上升,而干旱+茉莉酸甲酯处理则能降低了这些物质的含量,两个水稻品种的变化趋势表现一致。
研究结果表明外施茉莉酸甲酯在一定程度上能减缓干旱胁迫对水稻幼苗造成的伤害,有效地提高抗旱性,但这这种增强效应在不同水稻品种间存在一定差异。
关键词:茉莉酸甲酯;水分胁迫;水稻;抗旱性中图分类号:Q946.81 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2007)04-1261-05茉莉酸(Jasmonic acid, JA )及其甲酯(methyl jasmonate, MeJA )广泛存在于高等植物体内。
櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄[28]任 慧,张 常,范晓军.昆虫几丁质酶的分类、功能分析、重组表达及酶学性质的研究进展[J].农业生物技术学报,2014,22(4):502-507.[29]陶如玉,李 妍,马慧玲,等.家蝇AMP17基因的克隆及其分子特性和表达模式研究[J].中国病原生物学杂志,2017,12(11):1079-1083,1098.[30]ShiZK,WangSG,ZhangT,etal.ThreenoveltrehalasegenesfromHarmoniaaxyridis(Coleoptera:Coccinellidae):cloningandregulationinresponsetorapidcoldandre-warming[J].3Biotech,2019,9(9):321.[31]TatunN,VajarasathiraB,TungjitwitayakulJ,etal.Inhibitoryeffectsofplantlatexontrehalaseactivityandtrehalasegeneexpressionintheredflourbeetle,Triboliumcastaneum(Coleoptera:Tenebrionidae)[J].EuropeanJournalofEntomology,2014,111(1):11-18.[32]RizzoAM,NegroniM,AltieroT,etal.AntioxidantdefencesinhydratedanddesiccatedstatesofthetardigradeParamacrobiotusrichtersi[J].ComparativeBiochemistryandPhysiology(PartB:BiochemistryandMolecularBiology),2010,156(2):115-121.[33]LaparieM,LarvorV,FrenotY,etal.Starvationresistanceandeffectsofdietonenergyreservesinapredatorygroundbeetle(MerizodusSoledadinus;Carabidae)invadingtheKerguelenIslands[J].ComparativeBiochemistryandPhysiology(PartA:Molecular&IntegrativePhysiology),2012,161(2):122-129.黄友明,曾晓春.茉莉酸甲酯对高温下抽穗扬花期水稻叶片生理特性的影响[J].江苏农业科学,2023,51(2):66-71.doi:10.15889/j.issn.1002-1302.2023.02.009茉莉酸甲酯对高温下抽穗扬花期水稻叶片生理特性的影响黄友明,曾晓春(宜春学院生命科学与资源环境学院,江西宜春336000) 摘要:研究茉莉酸甲酯(MeJA)对抽穗扬花期水稻的抗高温效应,为水稻农业生产和杂交制种中抽穗扬花期抵抗和避开高温危害等问题提供理论依据。