茉莉酸甲酯对低温胁迫下辣椒幼苗抗性的影响

刘小阳

宿州学院生物与食品工程学院，宿州，234000

茉莉酸甲酯对低温胁迫下辣椒幼苗抗性的影响

刘小阳

宿州学院生物与食品工程学院，宿州，234000

以辣椒为材料，以叶绿素、可溶性糖和MDA的含量以及SOD活性作为指标，探讨外源茉莉酸甲酯对低温胁迫下辣椒幼苗叶片中某些生理指标的影响。结果表明：在低温(7±0.5)℃胁迫下，幼苗叶片中的超氧物歧化酶活性明显降低，丙二醛和可溶性糖含量明显增加，叶绿素含量逐步上升，而后急速下降。由此可以看出，外源茉莉酸甲酯能能有效减缓低温胁迫对幼苗生长的影响。

茉莉酸甲酯；低温胁迫；辣椒幼苗

茉莉酸(JA)及其甲酯(MeJA)广泛存在于高等植物体内，它由亚麻酸经脂氧合酶(LOX)、丙二烯氧化物合成酶(AOS)等一系列酶促反应生成[1]。有研究表明茉莉酸类物质对植物生长有广泛的生理效应,如抑制植物生长、诱导卷须卷曲、促进气孔关闭等[2-3]；还有研究表明茉莉酸(酯)类物质与植物的抗性密切相关，作为内源信号分子参与机械伤害、盐胁迫、低温等抗逆反应，如外施MeJA，植物会表现出适应低温的一些形态和生理反应，从而提高对低温胁迫的忍耐性[2，4-6]。目前，关于茉莉酸类物质在创伤、抗虫、抗病等抗逆反应中作用的研究已有大量报道，而有关茉莉酸类物质的抗寒作用鲜有报道，为此，本文以辣椒(CapsicumannuumL.)幼苗作为试验材料，以叶绿素、可溶性糖和MDA、SOD活性作为指标，在低温胁迫条件下，外施茉莉酸甲酯，研究外源茉莉酸甲酯对辣椒幼苗的影响，为我国北方地区冬季辣椒的生产实践提供指导。

1 材料、仪器与方法

1.1 材料、试剂与仪器

1.1.1 材 料

本文所用实验材料为辣椒(CapsicumannuumL.)幼苗。

1.1.2 主要仪器

高速台式离心机(TG16-WS,湖南湘仪离心机仪器有限公司)；人工气候箱(BIC-800,上海博迅医疗生物仪器有限公司)；紫外分光光度计(UV-6100，上海精科仪器仪表有限公司)。

1.1.3 主要试剂

茉莉酸甲酯(200 μmol/L)、丙酮、硫酸钙、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢、80%丙酮、甲硫氨酸、核黄酸、氮蓝四唑、碳酸钙、EDTA-Na2均为分析纯，购自国药集团化学试剂有限公司。

1.2 方 法

1.2.1 材料处理

挑选100株近乎大小的辣椒幼苗，分为实验组、对照组，每组50株，先在常温下适应培养3 d,72 h后低温处理，温度设为7℃，湿度设为80%，光照、黑暗各12 h，给实验组喷洒200 μmol/L茉莉酸甲酯，对照组喷洒适量的水。低温培养3 d后，分别采集实验组和对照组幼苗叶片，测定叶绿素、可溶性糖和MDA含量以及SOD活性；以后每天同一时刻采样，同时测定上述指标。

1.2.1 指标测定1.2.1.1 叶绿素含量测定

采用丙酮法提取叶绿素，分光光度法测定叶绿素含量[7]。叶绿素含量计算公式：

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

1.2.1.2 可溶性糖和MDA含量测定

采用文献[8]和[9]的方法测定可溶性糖和MDA含量的含量。计算公式分别是：

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活性测定

依据文献[10]，采用NBT光还原法测定SOD活性。

2 结果与分析

2.1 叶绿素含量的变化

叶绿素是植物光合作用的基础。当低温胁迫植物时，植物体内酶的活性降低，叶绿素的合成速度减缓，甚至受阻。由图1可以看出，在低温胁迫下，对照组辣椒叶片中叶绿素的含量呈下降趋势，而实验组是先上升后下降，然后再上升，但无论怎么变化，都始终高于对照组。说明实验组辣椒幼苗抗低温胁迫能力强于对照组，也就是说外施茉莉酸甲酯在一定程度上缓解了低温胁迫。

图1 叶绿素含量的变化

2.2 可溶性糖含量的变化

糖是植物生长发育和基因表达的重要调节因子,它不仅是能量来源和结构物质,而且在信号转导中具有类似激素的初级信使作用[11]。因此，植物体内可溶性糖的变化影响植物的生理效应，如过高则影响植物的正常生长和发育。由图2可知，随着低温胁迫时间的延长，对照组辣椒幼苗可溶性糖的的含量处于上升状态，而实验组则处于下降状态，但下降幅度不大，仍能维持植物正常的生长发育。实验期间，对照组辣椒幼苗可溶性糖的含量平均为1.309 μmol/L，实验组为1.162 μmol/L，即实验组辣椒幼苗可溶性糖的含量低于对照组，说明外施茉莉酸甲酯在一定程度上缓解了低温胁迫对植物造成的伤害。

图2 可溶性糖含量的变化

2.3 MDA含量的变化

在不同的逆境条件下，植物细胞往往发生膜脂过氧化作用，产出MDA，严重损伤生物膜[12]。MDA与蛋白质、核酸反应，使其丧失功能；同时还可使纤维素分子间的桥键松驰，抑制蛋白质的合成。因此，MDA的积累可能对膜和细胞造成一定的伤害，其含量的高低可以反映细胞膜系受损的程度。MDA含量与细胞膜脂过氧化程度呈正相关[13]。由图3可知，实验组辣椒叶片MDA含量平均为0.234 μmol/g·FW-1，对照组为0.340 μmol/g·FW-1，对照组中辣椒叶片MDA含量高于实验组。辣椒幼苗受低温胁迫，生长受到抑制，体内产生大量的自由基等氧化性很强的基团，这些基团攻击细胞膜上的脂类物质，导致膜上脂类发生过氧化作用而分解，细胞膜被破坏，通透性和稳定性下降，故产生游离MDA。喷施茉莉酸甲酯可减缓膜脂过氧化作用的发生，使细胞膜免遭伤害，因此外施茉莉酸甲酯可有效缓解低温对植物的伤害。

图3 丙二醛含量的变化

2.4 SOD活性的变化

超氧化物歧化酶(SOD)是植物细胞内防御酶系统的重要成员之一，在低温胁迫作用中，植物体内的SOD活性明显下降[14]。由图4可知，实验组辣椒幼苗的SOD量平均为0.370 OD/g·FW，而对照组仅为0.056 OD/g·FW，说明实验组辣椒幼苗的SOD活性高于对照组。即实验组辣椒幼苗体内SOD的活性较高，能有效清除O2-，有利于辣椒幼苗的生长发育，说明外施茉莉酸甲酯能有效减缓低温胁迫对辣椒幼苗生长发育的影响。

图4 SOD含量的变化

3 结论与讨论

根据以上研究结果,可以得到以下结论：辣椒幼苗在低温胁迫下,生长发育受到一定的抑制，但外施茉莉酸甲酯能有效缓解这一抑制作用。

(1)在低温逆境中，辣椒幼苗叶片叶绿素的合成效率下降，含量也随之下降，故光合作用减弱，幼苗的新陈代谢受到影响，而外施茉莉酸甲酯缓解这一影响。

(2)在低温逆境中，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，有效地保护植物机体免遭低温的伤害。

(3)在低温逆境中，辣椒幼苗SOD活性降低，难以清除体内的氧自由基；外施茉莉酸甲酯后，SOD活性下降趋势减缓，且保持一定的活性，有效地清除了体内O2-，以维持幼苗的生长发育。

总而言之，植物的抗逆作用是一个复杂的生理过程，虽然观察到了外施激素能提高植物的抗逆性，但其机制相当复杂，有的环节还不甚明了，有待于以后深入研究。

[1]蔡昆争,董桃杏,徐涛.茉莉酸甲酯类物质(JAs)的生理特性及其在逆境胁迫中的抗性作用[J].生态环境,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]马艳青，戴雄泽.低温胁迫对辣椒抗寒性相关生理指标的影响[J].湖南农业大学学报:自然科学版，2000，26(6):461-462

[7]汤章城,魏家绵,陈因，等.现代植物生理学实验指南[M].北京:科学出版社,1999:95-96,274-277

[8]朱广廉,钟诲文,张爱琴.植物生理学实验[M].北京:北京大学出版社,1990:242-245

[9]孙小霞.高羊茅对铅递进胁迫的生理响应[J].河南科技大学学报,2006,27(6):75-78

[10]张志良,瞿伟菁.植物生理学实验指导[M].北京：高等教育出版社,1980:67-68

[11]赵江涛，李晓峰，李航，等.可溶性糖在高等植物代谢调节中的生理作用[J]． 安徽农业科学,2006,34(24): 6423-6425

[12]寂莉萍,刘兴华,李金龙，等.富士苹果果肉褐变对保护酶活性和膜脂过氧化的影响[J].西北农业学报,2004,13(1):80-83

[13]赵菲佚，翟禄新，陈荃，等.Cd、Pb复合处理下对植物膜的伤害初探[J].兰州大学学报：自然科学版，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

刘小阳(1963-)，安徽怀宁人，教授，研究方向：植物生理学。

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