干旱诱导山杏叶片茉莉酸积累及其抗旱机理的研究

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茉莉酸(Jasmonic acid)在促进植物衰老过程中起着非常重要的作用。前人在一年生植物中的一些研究证明,一年生植物积累的茉莉酸与其促进衰老作用紧密相关。衰老也是植物躲避逆境的一种方式。本文首次以多年生木本植物杏树为材料,测试分析了水分胁迫下抗旱性强的山杏(P.sibirica L.)和抗旱性弱的龙王帽(Prunu vulgaris ‘Longwangmao’Lam.)实生苗的茉莉酸积累状况,并进一步探讨了外源茉莉酸对杏树衰老的影响,明确茉莉酸与杏树耐旱性之间的关系。在此基础上,研究水分胁迫下外施茉莉酸是否诱导糖的积累,以探索茉莉酸促进植物衰老进而提高植物耐旱能力的作用机理。 用PEG6000渗透胁迫模拟干旱处理,通过观察胁迫下和胁迫解除后抗旱性强的山杏和抗旱性弱的龙王帽实生幼苗的存活状况,以探讨水分胁迫下山杏的抗旱方式。结果表明,随水分胁迫时间延长,20%PEG6000处理3天后,抗旱性强的山杏老叶已严重萎蔫失水,但还有白色新根存在;而抗旱性弱的龙王帽老叶也已萎蔫失水,但无白色新根。复水15天后,山杏能恢复生长,而龙王帽则不能恢复生长。20%PEG6000处理山杏和龙王帽幼苗,随胁迫时问延长,二者的根和叶LOX活性呈升高趋势,并且根中LOX活性上升幅度比叶片LOX活性上升幅度明显。但是山杏根中LOX活性上升幅度没有龙王帽上升幅度明显。推测PEG渗透胁迫下山杏根的细胞质膜比龙王帽根的细胞质膜受害程度小。 自然干旱条件下,通过观察胁迫后山杏和龙王帽实生幼苗叶片衰老和胁迫解除后杏幼苗恢复生长的现象以及衰老相关指标的测定,以探讨水分胁迫诱发植物衰老与抗旱性之间的关系。结果表明:干旱胁迫下,山杏比龙王帽新叶生长停止早。并且干旱使山杏叶片比龙王帽叶片早脱落。随着自然干旱天数的增加,山杏和龙王帽成龄叶片的光合速率都逐渐下降,显著低于对照。在水分胁迫过程中,山杏成龄叶片光合速率比龙王帽叶片光合速率降低幅度人。自然干旱12天后,山杏叶片比龙王帽叶片干枯严重。复水2个月后,山杏复活而龙王帽没能成活。说明山杏在胁迫下是通过促叶衰老,以此减少水分蒸腾进而抵抗干旱的。 通过对干旱胁迫下和复水后山杏和龙王帽实生幼苗体内JA含量变化,以及外施JA后,对与叶片衰老密切相关的部分生理指标进行测定,以探讨茉莉酸与植物衰老之间的关系。发现干旱末期即停止浇水第12天,抗旱性强的山杏伴随着叶片衰老的同时其叶片茉莉酸大量积累。而抗旱性弱的龙王帽叶片没有茉莉酸的积累。整个干旱过程中山杏和龙王帽根内源JA含量都无明显变化。对于充足供水的山杏幼苗,当叶片外施JA后,在25-100μmol/L的JA浓度范围内,外施JA的叶片叶绿素浓度呈现出依JA浓度升高而降低的效应。在山杏幼苗尚未受到水分胁迫时,外源JA 50 lamol/L处理显著地诱导了叶片中叶绿素的大幅度上升;当水分胁迫下叶片中叶绿素浓度升高时,“干旱+JA”处理的叶片叶绿素浓度继续上升,保持了比单纯干旱处理更高的水平。另外,对山杏实生苗叶片喷施50 pmol/LJA,明显增加了失水诱导的MDA的含量。这些结果表明,JA可能诱导干旱胁迫下山杏叶片的衰老。 茉莉酸在加速叶片衰老的同时是否促进了叶片可溶性糖的积累,目前还不清楚。本研究测定干旱胁迫下以及胁迫解除后山杏和龙千帽实生苗叶片中糖的种类及含量水平的变化。结果表明,在植株叶片衰老之前,抗旱的山杏叶片中可溶性糖含量大量积累,而龙王帽叶片可溶性糖含量没有显著变化。在植株处于干旱胁迫诱导的叶片衰老之前,山杏叶片同化物的积累主要是山梨醇(占可溶性糖50-70%),其次是果糖和蔗糖,葡萄糖的含量没有发生变化。而此时的龙王帽叶中山梨醇、果糖、蔗糖和葡萄糖都没有积累。经过50 μmol/LJA处理的山杏叶片,增加了叶片可溶性糖的含量。这些结果说明,JA可使干旱胁迫下山杏叶片中可溶性糖含量增加,然后可能是叶片中糖含量的增加进而诱导了叶片的衰老。综上所述,本研究初步证明:叶片衰老和脱落是山杏抵御干旱胁迫方式之一。极度干旱能诱导山杏叶片茉莉酸的积累,而且干旱诱导山杏叶片产生的茉莉酸与叶片衰老有关。
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