1挑战杯资料 大挑 校赛 第十届挑战杯校内选拔赛 05结题 农科技创新结题 谢国政

项目类别项目批准号附件3 华南农业大学大学生科技创新活动项目结题书项目名称：外施茉莉酸甲酯(MeJA)对作物抗旱生理特性的影响 申 请 人： 张景欣 荣辉 谢国政 所在院部： 农学院 专业年级： 2002级草业科学 联系电话：13760690084 指导教师: 蔡昆争 职称 副教授 立项日期： 二五 年 六 月 二十七 日 结题日期：二六 年 四 月 日华南农业大学大学生科技创新活动项目指导中心填 表 说 明 一、 填写结题报告书前，请先咨询指导教师或有关专业教师。申请书的各项内容要求实事求是，逐条认真填写。表达明确、严谨，一律要求用打印稿件。 二 、申请书为A4复印纸，于左侧装订成册。一式三份（至少一份原件），由指导教师和所在院（部）审查并签署意见后报大学生科技创新活动项目指导中心。三 、一级标题三号宋体加粗，用“一、二、三”标示；二级标题四号楷体加粗，用“（一）（二）（三）”标示；三级标题四号仿宋加粗，用“1、2、3”标示；四级标题四号仿宋，用“”标示。示例：一、XXXX课题立项与研究的目的意义（一）XXXX课题立项与研究的目的的意义1、XXXX课题立项与研究的目的意义XXXX课题立项与研究的目的意义四、如表格不够，可以加附页。一、简表项目简况项目名称外施茉莉酸甲酯(MeJA)对作物抗旱生理特性的影响项目类别A、文科类； B、理科类()；申请经费2500元起止年月2005年6月2006年3月项目组成员姓 名性别出生年月年级专业班级所在学院上学年综合测评分项目中的分工本人签字张景欣男1984.902级草业科学农学院3.94组长荣辉男1981.602级草业科学农学院3.58组员谢国政男1983.1102级草业科学农学院3.66组员指导教师情况姓名蔡昆争性别男学位博士职称副教授研究方向农业生态授课名称农业生态学项目简介水资源的短缺已经成为了世界范围内所面临的共同危机，水资源的分布的不均衡性更是加剧水资源的短缺危机。而农业用水在用水总量中占据了80，水稻用水却占了农业用水的70%。农业用水的损耗甚至浪费都在很大程度上加剧了水资源的短缺，因此对于减少农业用水, 特别是减少水稻用水已开始成为农业专家们的共识茉莉酸（Jasmonic acid, JA）及其甲酯（methyl jasmonate，MeJA）广泛存在于高等植物体内，它是亚麻酸经脂氧合酶（LOX）、丙二烯氧化物合成酶(AOS)等一系列酶促反应而生成（Turner et al., 2002）。许多研究表明，茉莉酸类物质在环境胁迫反应中是驱动植物防御基因的表达的信号传递的必要组成部分（Harms et al., 1995； Lehmann et al., 1995； Koda, 1997）。然而相对于关于茉莉酸类物质在创伤、抗虫、抗病等抗拟反应中的作用的大量研究相比，系统研究茉莉酸类物质在诱导植物的抗旱性方面则相对较少，而且也有许多矛盾的研究结果。因此本文以水稻作为研究对象，在外施茉莉酸甲酯（MeJA）对作物抗旱生理特性的影响上进行研究，可以进一步丰富和发展植物抗旱生理生态机制，同时也可以改善作物用水方式，开发基于以茉莉酸甲酯为代表的抗旱剂和生理节水提供理论依据与实践指导，为我国节水农业及可持续发展提供服务。二、项目研究的内容与方法（一）研究内容本实验采用两个水稻品种: 抗旱性较弱的丰华占和抗旱性较强的中二欧6，三个处理:对照处理，干旱处理及干旱+MeJA处理，对其叶片水势，超氧化物歧化酶（SOD），过氧化物酶（POD），过氧化氢酶（CAT），游离氨基酸、脯氨酸、可溶性糖的含量进行测定。（二）研究方法挑选健壮种子,消毒,浸种,催芽后移栽至装有大田土壤的花盆中露天下培养40d,然后移入人工气候箱适应一周,进行三种处理。各指标的研究方法如下：1、叶片水势 采用美国Yamato公司生产的WP4水势仪进行测定。2、超氧化物歧化酶（SOD）含量测定 参照王爱国等（1983）的方法进行改进。3、过氧化物酶(POD)活性测定：采用愈创木酚氧化比色(470nm)法4、过氧化氢酶（CAT）活性测定 参照邹奇紫外吸收法。5、可溶性糖含量的测定 参照张宪政（1992）的蒽酮比色法。6、脯氨酸含量测定 参照植物生理生化实验原理和技术（李合生主编 .2000） 7、游离氨基酸含量 测定参照植物生理生化实验原理和技术所述的茚三酮溶液显色法。（李合生主编，2000） 三、项目研究过程与资料查阅情况 （一）实验研究过程1、预备试验 选用饱满，健壮种子，洗去表面尘土，再经0.1% HgCl2 消毒30min,浸种24 h ,25催芽2 d，置于装有蛭石的小塑料盆中，共36盆，每盆20株，每个处理三个重复，人工气候箱培养40d,（日长13.5h,夜长10.5h,温度25）每天用营养液灌溉(营养液为霍格兰德氏配方)。处理时选12盆作为对照,将植株取出洗净,浸泡于蒸馏水中；12盆进行控水处理，根暴露在空气中；12盆控水处理+MeJA，外源MeJA的浓度为2.510-4mol/L 。处理1d后采样，选取稻1，2，3叶做为实验材料，测定叶片水势，超氧化物歧化酶（SOD），过氧化物酶（POD），过氧化氢酶（CAT），有机渗透调节物质（包括游离氨基酸、脯氨酸、可溶性糖等）的含量。2.正式实验前期步骤同上,催芽2 d后，置于装有大田土壤的花盆中，共36盆，每盆30株，每个处理三个重复，露天下培养40d, 前20天只浇水，后20天用营养液灌溉，营养液为霍格兰德氏配方。之后移入人工气候箱适应一周,移入后第三天除对照12盆外,停止浇水, 12盆进行控水处理，土壤水势大部分保持在-0.8Mpa左右；另外12盆作为干旱+MeJA处理，外源MeJA的浓度为2.510-4mol/L。处理2d后采样，选取稻1，2，3叶作为实验材料，测定叶片水势，超氧化物歧化酶（SOD），过氧化物酶（POD），过氧化氢酶（CAT），有机渗透调节物质（包括游离氨基酸、脯氨酸、可溶性糖等）的含量。(二)资料查阅情况本实验所查资料较多,现列举如下: 1. 兰彦平，韩振海等.2004.水分胁迫下苹果实生苗茉莉酸的积累及其与水分的关系J. 园艺学报, 31（1）：16202. 李德全,邹奇,程兵嵩. 1992.土壤干旱下不同抗旱性小麦品种的渗透调节和渗透调节物质J.植物生理学报,18(1):37-443. 李合生主编.2000.植物生理生化实验原理和技术M.高等教育出版社：258260 4. 李合生主编.2000.植物生理生化实验原理和技术M.高等教育出版社：1921945. 潘瑞炽，古焕庆.1998.茉莉酸甲酯对花生幼苗生长和抗旱性的影响J. 植物学报，40（3）：2562626. 王爱国,罗广华,昭从本.1983.大豆种子超氧化物歧化酶的研究J.植物生理学报.9（1）：77847. 姚允聪，张大鹏,王有年.2003 .MJ提高苹果幼树抗旱性的研究初报J. 园艺学报,26（5）：3333348. 张宪政.1992.作物生理研究方法M.北京：农业出版社.1172059. 邹奇.植物生理学实验指导M. 北京:中国农业出版社,2000.10. Bandurska H, Stroinski A，Jan K. 2003. The effect of Jasmonate on the accumulation of ABA，proline and its influence on membrane injury under water deficient in two barley genotypes. ACTA Physiologiae Plantarum，25（3）：279-285.11. Brown L R, Halweil B. 1998.Chinas water shortage could shake world food securityJ . World Watch, (78 ) : 3 412. Chen TC, Chou CM, Kao CH. 1994. Methyl jasmonate induces the accumulation of putrescine but not proline in detached rice leaves. J. Plant Physiol., 143: 119-124. 13. Creelman RA, Tierney ML, Mullet JE. 1992. Jasmonic acid/ methyl jasmonate accumulate in wounded soybean hypocotyls and modulate wound gene expression. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 89: 49384941.14. Creelmn RA, Mullent JE. 1995. Jasmonic acid distribution and action in plants: Regulation during development and response to biotic and abiotic stress. Proc.Natl.Acad.Sci.USA, 92: 4114-411915. Davies WJ, Metcalfe J, Lodge TA, et al. 1986. Plant growth substances and the regulation of growth under drought. Aust J Plant Physiol, 13: 10512516. Gao XP, Wang XF, Lu YF, et al. 2004. Jasmonic acod is involved in the water-stress-induced betaine accumulation in pear leaves. Plant Cell and Environment, 27: 497-50717. Ghasempour HR, Anderson EM, Gianello RD et al.1998.Growth inhibitor effects on protoplasmic drought tolerance and protein synthesis in leaf cells of the resurrection grass, Sporobolus stapfianus. Plant Growth Regulation, 24: 179183.18. Gunther S, Benno parthier. 1993. The biochemistry and the physiological and molecular actions of jasmonates . Annu. Rer. Plant Physiol. Plant Mol.Biol , 44 : 569 - 589.19. Huget Robert V, Sulpice R, Lefort C, et al. 2003. The suppression of osmoinduced proline response of Brassica napus L. var oleifera leaf discs by polyunsaturated fatty acid and methyl-jasmonate. Plant Sci., 164: 119-127.20. Iyer S, Caplan A. 1998. Products of praline catabolism can induce osmotically regulated genes in riceJ . Plant Physiology , 116(1)：20321121. Koda Y. 1992. The role of jasmonic acid and related compounds in the regulation of plant development. Int Rev Cytol, 135:15519922. Lee TM, Lur HS, Lin YH, Chu C. 1996. Physiological and biochemical changes related to methyl jasmonate-induced chilling tolerance of rice Oryza sativa L. Plant Cell Environ., 19: 657423. Li L, van Staden J, Jajer AK. 1998. Effects of plant growth regulators on the antioxidant system in seedlings of two maize cultivars subjected to water stress. Plant Growth Regulation, 25: 818724. Maslenkova LT, Miteva TS, Popova LP.1992.Changes in the polypeptide patterns of barley seedlings exposed to jasmonic. Plant Physiol., 98: 700-70725.PadolinaW G. 1996. Efficient water use: key to sustainable water resources management A . In: Gurrero R D, Calpe A T. Water Resources Management - A Global Priority C . Manila: Rain bow Graphic Corp, Philippines, 3 726.Pan RC, Gu H .1995. Effect of methyl jasmonate in the growth and drought resistance in peanut seedlings. Acta Phytophysiologica Sinica, 21(3): 21522027.Shen L M , David M , Joyce G F. 1990. Influence of drought on the concentration and distribution of 2,4-diaminaobutyric acid and other free amino acids in tissues of flatpea(Lathyrus sylvetris L.)J. Enviro Expt Bot, 30:497-50428.StapfianusJ. Plant Growth Regulation，1998, 24: 17918329.TANG Zhang-cheng.1983. Response and adaptation of plants under water stress J. Plant Physiology Communications,4：17.in Chinese）30.Turner, JG, Ellis C, Devoto A. 2002. The jasmonate signal pathway. The Plant Cell, S153-163, Supplement.31.Wang CY, Buta JG. 1994. Methyl jasmonate reduces chilling injury in Cucurbita pepo through its regulation of abscisic acid and polyamine levels. Environ Exp Bot, 34: 42743232.Wang S Y. 1999. Methyl Jasmonate Reduces Water Stress in Strawberry. Journal of Plant Growth Regul, 18: 12713433.WASTERNACK C, ATZORN R，JAROSCH B, et al. 1994. Induction of a thionin, the jasmonate-induced 6 kDa protein of barley by 2,6-dichloroisonicotinic acidJ. Journal of Phytopathology，140（3）：28028434.Yamane H, Sugawara J, Suzuki Y, et al. 1981. Synthesis of jasmonic acid and related compounds and their structure-activity relationships on the growth of rice seedlings. Agric Biol Chem., 44: 2857286435.Zholkevich V N , Zubkova N K , Maevskaya S N ,et al .1997.Interaction between heat shock and water stress in plants：2 . Osmoregulation in the leaves of cotton plants successively treated with short-term hyperthermia and soil drought J . Russia Journal of Plant Physiology , 44(4)：535-542四、项目成果完成形式和价值 （一）本项目成果 通过本次实验得知抗旱性较弱的丰华占和抗旱性较强的中二欧6两品种的水稻叶片中保护酶SOD,POD,CAT活性及脯氨酸，游离氨基酸和可溶性糖含量在干旱处理条件下都显著升高，水势显著降低。从总体来看，经MeJA处理后的植株所测指标均处于对照和干旱处理之间，虽然与对照，干旱处理间没有显著差异，但也可以看出：抗旱性较弱和较强的两水稻品种经MeJA处理后，与干旱处理相比，较大程度上减轻了干旱造成的伤害，也即从生理上提高了水稻的抗旱性。（二）项目成果形式 研究报告（三）本项目价值本实验结果应用于农业生产方面将具有一定的应用价值，如在受环境胁迫尤其是干旱胁迫比较大的地区，开发应用茉莉酸类的抗逆调节剂或生长调节剂，可增强作物的抗逆性，减少因缺水而造成的损失，提高作物的产量和质量，同时可以节约用水，发展节水农业，为水资源的有效利用和可持续发展