茉莉酸和脱落酸调控蚕豆气孔运动作用的比较_简报_(精)

1、收稿 2000 07 03 修定 2001 02 261 国家重点基础研究发展规划项目资助(G1*。2 现单位 :山东莱阳农学院 (莱阳 265200。3 联系人。茉莉酸和脱落酸调控蚕豆气孔运动作用的比较 (简报 1刘 新 2林萍李云张蜀秋3(中国农业大学生物学院,农业部植物生理生化重点开放实验室,北京 100094Comparison of Regulations of ( Abscisic Acid and (-Jasmonic Acid for Stomatal Movement of Vicia f abaL IU X in,LI N P ing ,L I Yun,ZHA NG Shu

2、 Qiu (College of Biological Sciences,China A gr icultur al U niver sity ,Labor atory of Plant Phys iology Biochemistry ,Minis tr y of A gr icultur e,PR.China,Beij ing 100094 提要 一定浓度范围内的茉莉酸和脱落酸都可诱导气孔关闭。脱落酸诱导气孔关闭有明显的浓度效应,在 0.1100 mol L-1范围内 ,作用效果随着脱落酸浓度升高而增强;但作用的时间效应不明显。茉莉酸则有明显的时间效应。在3h 内,其作用效应随着时间的延长

3、而增强。M ES 缓冲液对茉莉酸的恢复作用与脱落酸不同。茉莉酸和脱落酸调控蚕豆气孔运动有一定的协同效应。关键词 茉莉酸 脱落酸 气孔运动 蚕豆茉莉酸 (JA 和脱落酸 (ABA 普遍存在于高等植物体内,都能抑制植物生长、促进离体叶片的衰老 ,参与对气孔的调控等 ,但作用和效果有异。 JA 促进植物衰老比ABA 的作用大 ,茉莉酸类物质的抑制植物生长作用不如 ABA 1 。另外 ,两者在生理效应上有或无加合作用 ,甚至有拮抗作用。 Tsai 等2 指出 ,ABA 和茉莉酸甲酯 (Me JA 抑制水稻幼苗生长 ,前者是可逆的 ,后者则不可逆。 Ranjan 和 Lew ak3认为在调控碱性脂肪酶活

4、性上彼此相互独立。而 Moons 等4则报道 ,JA 和 ABA 在水稻根系调控水分亏缺和防御反应中彼此拮抗。还有报道表明 ,ABA 和 JA 分别诱导和促进叶片气孔的开闭运动 5,6。但对 JA 和 ABA 在调控气孔运动中的作用效应及两者之间关系尚未见报道。本文对此进行了探讨。材料与方法蚕豆 (Vicia f aba 种子经 HgCl 2 灭菌和以自来水浸种12h 后,于 25 下催芽23d 。在 12h d -1 光照、光强为 200 mol m -2 s -1、昼夜温差 24 /18 、50%60%相对湿度下培养 ,34 周后用于试验。测定气孔开度时 ,取 34 周龄蚕豆幼苗最上端完全

5、展开的叶片 ,放入盛有蒸馏水的培养皿中 ,于光下诱导气孔张开。撕取其下表皮 ,并用毛笔小心刷去上面粘附的叶肉细胞。用显微测微尺测量气孔的初始孔径 ,随机选取 5 个视野 ,每个视野内随机选取 10 个气孔。用不同浓度的 (-JA 和( ABA (均为 Sig ma 公司产品的缓冲液 (10mmol L -1M es/KOH 、50mmol L -1KCl 、 100mol L -1CaCl 2,pH 6.1,最终浓度分别为 :0、0.1、1、10、100 mol L -1 处理叶片表皮 3h 后 ,记录终态孔径。每个处理重复3次以上。作恢复实验时 ,将气孔已张开的叶片表皮分别放入含1 和 10

6、0 mol L -1 的(-JA 和( ABA 缓冲液中 ,于光下处理 2h 后 ,测定气孔开度。观察记录后立即分别放入上述缓冲液中 ,经光诱导 2h 后,再测定气孔孔径大小。结果与讨论1 (-JA 和( ABA 的效应比较 从图 14 可见 :(1 从两者的浓度效应来说 ,如图 1 所示 ,光下 ,在 0.1100 mol L -1 范围内 ,(-JA 和 ( ABA 都能诱导蚕豆气孔关闭 ,但趋势不同。 ( ABA 诱导气孔关闭有明显的浓度效应 ,在一定范围内 ,其作用效果随着浓度的升高而增强 ;(-JA 的浓度效应则不明显 ,10 mol L -1(-JA 的作用明显低于 0.1、1、1

7、00 mol L -1 的(-JA 。此外 ,100 mol L -1 的 (-JA 诱导气孔关闭的作用比同样浓度的 ( ABA 强。300植物生理学通讯 第 37 卷第 4 期 ,2001 年 8 月图 1 (-JA 和 ( ABA 诱导气孔关闭的浓度效应(2(-JA 和( ABA100 mol L -1 的 (-JA诱导气孔关闭的时间进程也有差异。图和 ( ABA 的缓冲液分别处理蚕豆下表皮2 和图 3 的结果表明 ,用,0.5h 后气孔即开始关闭 ,但两者图 2 (-JA 诱导气孔关闭的时间进程图 3 ( ABA 诱导气孔关闭的时间进程在时间进程上有较大差异,( ABA 诱导气孔关闭的速

8、度明显快于JA 。(3 用 1 和 100 mol L -1 的(-JA 和( ABA 表皮条缓冲液处理蚕豆下表皮 2h 后,立即分别放入缓冲液中 ,再在光下诱导 2h,结果不同浓度 (-JA 和( ABA 处理的表皮在缓冲液中的反应不同。缓冲液能完全逆转 1 mol L -1 的(-JA 和( ABA 诱导蚕豆气孔关闭的效应 ,但两者促进气孔关闭作用的恢复能力有较大区别。缓冲液基本能逆转 ( ABA 所诱导的气孔关闭 ,(-JA 的此种作用明显减弱 (图 4。图 4 缓冲液对 (-JA 和 ( ABA 诱导气孔关闭的逆转作用H erde 等7 研究 ABA 、JA 影响野生型和 ABA缺失型

9、突变体 stitiens 的番茄离体叶片蒸腾速率的结果表明 ,JA 可降低野生型番茄的蒸腾速率 ,但对 ABA 缺失型突变体的影响较弱 ;而 ABA 既减弱野生型又影响 ABA 缺失型突变体的蒸腾速率。据此 ,他们推测 JA 与 ABA 在调控气孔运动中存在一定差异。从我们的实验结果来看 ,JA 和 ABA 促进气孔关闭的作用类似 ,但二者的作用特征不同。这一结果与 Bourbouloux 等8的结论相同。因此 ,不能简单地用 JA 通过 ABA 起作用 9来解释 JA 的生理效应。加入2 (-JA 和 ABA0.01m mol L在调控气孔运动中的关系从图5 可以看出 ,在 ( ABA处理的

10、同时-1的(-JA,( ABA 促进气孔关闭的作用增强。 ( ABA 和 (-JA 均加入时的气孔开度明显低于二者单独加入时。这表明一301植物生理学通讯 第 37 卷第 4 期 ,2001 年 8 月定浓度的 (-JA 和( ABA 在诱导气孔关闭中可能存在协同效应。图 5 光下 (-JA 对( ABA 诱导蚕豆气孔关闭的影响近来有报道认为 ,茉莉酸类 (茉莉酸及其甲脂促进兰花气孔关闭的效应与保卫细胞胞质碱化有关6,JA 信号转导过程中需要动员Ca2+10。还发现 Me JA 的碱化作用与兰花 11 和蚕豆 12 对 ABA 反应的程度和幅度都很相似。已有实验表明 ,Ca 2+信使参与 AB

11、A 对气孔的调控 13 。 (-JA 和 ( ABA 在调控气孔中的作用机制 ,尤其与第二信使胞质 pH 和 Ca2+的关系究竟怎样 ,尚不清楚,值得进一步探讨。参考文献1 江月玲 ,郑燕玲 ,潘瑞炽 .茉莉酸类物质与脱落酸生理作用的比较.植物学通报 ,1996,143(4:38412 T sai FY,Lin CC,Kao CH.A com parative study of the effects ofabscisic aci d and methyl jasmonate on seedling grow th of rice.Pla nt Gr ow th Regul ,1997,21(

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