茉莉酸类化合物的抗逆生理作用研究进展

1、茉莉酸类化合物的抗逆生理作用研究进展    关键词:茉莉酸;茉莉酸甲酯;抗高温胁迫;抗干旱胁迫;抗盐胁迫 茉莉酸类(jasmonates,Jas)是以茉莉酸(jasmonic acid,JA)及其甲酯为主体的一类植物生长调节物质,还包括茉莉酸的某些氨基酸结合物、葡萄糖苷和其羟化衍生物等,广泛存在于高等植物中。JA的化学名称是3-氧-2(戊烯基)-环戊烯乙酸。茉莉酸类化合物的生物合成途径主要包括以下几种方式:从亚麻酸开始的十八烷途径、从十六碳三烯酸开始的十六烷途径和从亚油酸至二氢茉莉酸的途径。其中,十八烷途径是植物界中普遍存在的JA生物合成方式。 茉莉酸类

2、化合物作为一类新的植物生长调节物质,其生理作用主要表现为促进作用、抑制作用和提高植物的抗逆性上。 1 促进作用:茉莉酸类化合物可以促进乙烯的生成、叶片衰老、叶片脱落、气孔关闭、呼吸作用、蛋白质合成和块茎的形成等。如暗培养的燕麦经茉莉酸甲酯(Me-JA)处理后,乙烯合成酶1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)和ACC氧化酶活性升高,导致乙烯含量增加,从而加剧了叶片衰老1。 2 抑制作用:茉莉酸类化合物可以抑制植物的种子萌发、营养生长、花芽形成、叶绿素形成和光合作用等。如多数研究认为经茉莉酸处理的叶片明显缺少叶绿素而导致叶片变黄,但茉莉酸处理很少影响类胡萝卜素合成2。 3 提高植物抗逆性:大量研究表明

3、,茉莉酸类物质可以作为植物内源信号分子,参与植物在病虫害、干旱、盐胁迫、低温等条件下的抗逆反应。 3.1 抗高温胁迫:植物对逆境的适应主要在细胞膜系统。温度逆境不可逆转的伤害的原初反应发生在生物膜系统的类脂的分子热相变上。在高温逆境下,构成生物膜的蛋白质变性、分解和凝聚,脂类脱离膜,从而破坏膜的结构,导致膜丧失选择性与主动性,细胞内部的原生质外渗。细胞内电解质外渗被认为是膜损伤的重要标志。热胁迫下,测定电解质渗透率是公认的比较理想的耐热性鉴定生理指标之一3。陈培琴等用50?滋mol/L茉莉酸处理葡萄幼苗,结果显示,JA能减缓高温胁迫下一些胁变反应,如:可溶性蛋白含量的降低,电解质渗透率的增强。

4、在50高温胁迫1h情况下,与未经JA处理的幼苗相比,JA处理能延缓葡萄幼苗的热致死时间达110min4。 3.2 抗低温胁迫:低温是限制植物生长甚至可以引起植物受伤害并死亡的一种外界因素。越来越多的证据表明低温胁迫可以使植物体内活性氧水平升高,而清除体内自由基能力下降,膜脂过氧化增强,进而产生伤害。一般认为,在逆境胁迫下,自由基清除能力越强,抗自由基伤害也越强5。齐付国等研究发现,茉莉酸甲酯处理可以显著提高低温胁迫下小麦幼苗细胞内的SOD、POD和CAT等抗氧化酶的活性,增加可溶性蛋白的含量,降低相对电导率和MDA含量,从而维持细胞质膜的完整性,增强了小麦植株地抗低温胁迫的能力6。 3.3 抗

5、干旱胁迫:干旱是制约农作物生长发育的主要因素之一,我国约有1/3的可耕地处在干旱或半干旱地,干旱对农作物造成的损失在所有非生物胁迫中占首位。植物在受到干旱胁迫时,水势会下降,气孔关闭。而高含量的可溶性蛋白可以帮助维持植物细胞较低的渗透以抵御水分胁迫带来的伤害。苏金为研究了水分胁迫下茉莉酸甲酯对茶苗光合作用的改善效应,结果显示,叶面喷施茉莉酸甲酯的茶苗在水分胁迫下,体内SOD、CAT的活性均比未经处理的高,叶绿素降解较少,而H2O2等含量则较低,表明茉莉酸甲酯处理提高了叶绿体膜结构的稳定性,减缓了受旱苗叶绿体超微结构的损伤,提高了叶片的光合速率7。 3.4 抗盐胁迫:盐胁迫是目前制约农作物生产的

6、主要逆境因素之一,它对植物造成的损伤主要包括渗透胁迫和离子毒害。大量研究表明,JA作为内源信号分子可参与植物体对盐分的非生物胁迫反应。李杰等研究表明,NaCl胁迫下玉米幼苗叶片中JA含量在处理1.5d左右达最大值,约为对照的50倍(P<0.01)根尖中JA含量在处理后2d达最大值,比对照增加73%(P3.5 抗虫害胁迫:植食性昆虫诱导的植物挥发油可以抵御昆虫侵害或者吸引他们的天敌,也可以诱导邻近植物产生防御反应。而茉莉酸类是响应并介导受害植物防御基因表达的重要信号之一。胡永建等研究表明,与对照相比,虫害马尾松邻枝针叶1h茉莉酸甲酯含量就有所升高,2h显著高于对照,是对照的近1倍。证明马尾

7、松受到虫害后,启动了体内的防御系统,并诱导邻枝产生抗性9。 综上所述,茉莉酸类化合物作为一种植物内源性生长物质,因其广谱的生理效应,特别是在抵御逆境胁迫中的重要作用而备受关注,人们对它的研究也将更加深入,其在农业、商业等方面的应用前景也将更加广泛。 参考文献 1Chang Y H,Leemm,Lee S H,et al. Effects of methyl jamonate(MeJA)on the dark- induced senescence in oat(A venasativa L.) leaf segmentsJ.Journal of Plant Biology,1997,40 (1

8、):9-14. 2Weidhase R A,Lehmannj,Kramell H,et al.Degradation ofribulose-1, 5-bisphosphate carboxylase and chlorophyll in senescing barley leaf segments triggered by jasmonic acid methylester,and counteraction by cytokininJ.Physiol Plant,1987,69:161-166.        3

9、何冰,许鸿源,何若天.氯化胆碱对干旱胁迫下玉米幼苗叶片膜机构保护机制的研究J.广西农业科学,1999,18(4):253-257. 4陈培琴,郁松林,詹妍妮,康喜亮.茉莉酸对葡萄幼苗耐热性的影响.J石河子大学学报(自然科学版),2006,24(1):87-91 5汪新文.茉莉酸参与植物逆境胁迫的研究进展.J.安徽农学通报,2008,14(06):29-35 6齐付国,李建民,段留生,李召虎.冠菌素和茉莉酸甲酯诱导小麦幼苗低温抗性的研究J. 西北植物学报,2006,26(9):1776-1780 7苏金为.干旱胁迫下茉莉酸甲酯对茶苗光合性能的影响.J福建农林大学学报(自然科学版),2004,33(2):190-194 8李杰,陈康,唐静,赵方贵,刘新.NaCl胁迫下玉米幼苗中一氧化氮与茉莉酸积累的关系J西北植