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茉莉酸对低温胁迫水稻幼苗的生理效应(2)

人气指数: 发布时间:2014-10-29 19:15  来源:http://www.zgqkk.com  作者: 蔡克桐等
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  2.2 低温处理条件下茉莉酸(JA)对水稻幼苗叶片中MDA含量的影响

  细胞膜脂质过氧化是评价细胞膜结构被破坏程度的常用指标[9],其能与蛋白质的氨基或核酸反应生成shiff碱。MDA的积累可加剧细胞膜脂质过氧化的进程,对膜和细胞造成进一步的伤害,因此,常用MDA来表示细胞膜脂质过氧化的程度。

  由图2可见,日本晴和IR50两品种经过4 ℃低温处理后,MDA的含量均显著增加,分别比对照增加151.9%和171.6%,经低温+JA处理2 d后,两品种MDA含量均明显降低,日本晴的MDA含量下降18.5%,与低温胁迫相比差异达显著水平。IR50的MDA含量下降9.3%。说明IR50的细胞膜脂质过氧化程度比日本晴高。

  2.3 低温处理条件下茉莉酸(JA)对水稻幼苗叶片中可溶性蛋白质含量的影响

  可溶性蛋白质是渗透性调节物质之一,植物通过诱导产生大量可溶性蛋白质以抵御低温等外界环境的胁迫。由图3可见,低温处理水稻幼苗2 d后,两品种的可溶性蛋白质含量均有明显增加,与处理前相比差异均达到显著水平,且IR50可溶性蛋白质增加值比日本晴高1.8 mg/g,低温+JA处理2 d后,日本晴可溶性蛋白质含量显著下降,IR50可溶性蛋白质含量下降1.1 mg/g。由此可知,茉莉酸处理能降低水稻叶片中可溶性蛋白质含量,减缓持续低温胁迫对水稻幼苗的危害。

  2.4 低温处理条件下茉莉酸(JA)对水稻幼苗叶片中Pro含量的影响

  Pro亲水性极强,能稳定原生质胶体及组织内的代谢过程,因而能降低冰点,提高植物的抗寒性。由图4可见,经过低温处理水稻幼苗2 d后,日本晴和IR50的Pro含量显著增加,分别比对照增加82.8%和100.1%。经过低温+JA处理后,日本晴和IR50的Pro含量均明显降低,分别比低温处理降低15.9%和8.2%,差异均达到显著水平。

  2.5 低温处理条件下茉莉酸(JA)对水稻幼苗叶片POD活性的影响

  由图5可见,经过低温处理后,日本晴的POD活性由30.1 U/mg上升至83.47 U/mg,IR50的POD活性由31.1 U/mg上升至90.93 U/mg。经过低温+JA处理后,日本晴和IR50的POD活性均明显降低,分别比低温处理时降低38.9%和23.9%。说明茉莉酸处理能降低低温胁迫对水稻幼苗叶片POD活性的影响。

  2.6 低温处理条件下茉莉酸(JA)对水稻幼苗CAT活性的影响

  由图6可见,经低温处理后,IR50的CAT活性快速上升,日本晴和IR50的CAT活性均显著上升,分别达到31.8、38.5 mg/(g·mim)。低温+JA处理后,日本晴与IR50的CAT活性均显著下降,分别下降33.8%、35.8%,日本晴CAT活性下降值低于IR50。

  2.7 低温处理条件下茉莉酸(JA)对水稻幼苗叶片SOD活性的影响

  由图7可见,日本晴的SOD活性整个变化过程呈先升后降的趋势,且每次变化值均达到显著水平。IR50的SOD活性也呈先升后降的趋势,低温处理时其值为18.2 U/mg,加入茉莉酸后缓慢下降2.8%,下降幅度未达到显著水平。

  3 讨论

  茉莉酸和茉莉酸甲酯等是植物生长激素物质,在植物逆境条件下传导逆境信号启动抗逆基因,提高植物的抗逆防御能力。现有研究普遍认为,在低温胁迫条件下细胞膜的完整性和稳定性是影响植物抗冷性的重要因素之一[10]。因此,溶质的相对电渗率被用来表示植物受冷害的程度,而细胞膜受冷害的程度可以通过电导率仪测定其外渗溶质来确定[11]。本研究结果表明,低温处理后两个水稻品种的相对电导率、MDA含量均显著上升,其中抗冷性差的品种上升幅度更大,经JA处理后显著降低了抗冷性较强的水稻品种日本晴的相对电导率和MDA的含量,从而改善植株细胞质的泄露,缓解水稻品种的的抗冷性,对抗冷性差的品种IR50的影响程度则小于日本晴。在香蕉[12]、小麦[13]等作物中,茉莉酸及茉莉酸甲酯也被证实具有缓解低温胁迫的效果。

  低温胁迫不仅导致植株细胞膜及其内部结构的破坏,还产生活性氧(AOS),作为清除活性氧类的主要酶类如SOD、CAT、POD等能减轻或消除氧自由基对植物生长发育的不良影响[14]。水稻低温胁迫试验结果表明,(4±1) ℃低温胁迫下植物体内各种保护酶活性均呈上升趋势。本研究结果表明,与对照组相比,经低温处理后的两个水稻品种幼苗叶片的SOD、CAT、POD的活性均大幅度增加,而低温+茉莉酸处理后,SOD、CAT、POD的活性则比单独低温处理显著降低。这说明经茉莉酸处理后缓解了低温胁迫的压力,活性氧自由基对质膜的伤害和膜脂过氧化作用降低,相应的抗氧化酶的积累也相对降低。

  渗透调节是植物适应干旱逆境的重要生理机制,渗透调节的相溶性物质主要有Pro和可溶性蛋白质等[15]。在低温胁迫发生后,作物体内会积累一些小分子渗透调节物质,这些物质的积累会产生抵抗低温胁迫的作用。本研究表明,对于抗冷性不同的水稻品种,低温胁迫下叶片Pro和可溶性蛋白质含量均显著升高;经低温+茉莉酸处理后,由于植物细胞质膜得到了改善,因此有机渗透调节物质均有不同程度的下降。

  总而言之,本研究初步证实了水稻幼苗在低温胁迫条件下,经一定浓度的茉莉酸处理能在一定程度上减轻低温造成的伤害,提高了水稻幼苗的抗冷性,但关于茉莉酸及茉莉酸甲酯诱导水稻抗冷性的分子机理仍需要进一步研究。

  参考文献

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