外源茉莉酸和茉莉酸甲酯诱导植物抗虫作用及其机理

综述了茉莉酸(jasmonic acid, JA)和茉莉酸甲酯(methyl jasmo nate, MJA)的分子结构和应用其诱导的植物抗虫作用及其机制。植物受外源茉莉酸或茉莉酸甲酯刺激后,一条反应途径是由硬脂酸途径激活防御基因,另一条途径是直接激活防御基因。防御基因激活后导致代谢途径重新配置,并可能诱导植物产生下列4种效应：（1）直接防御,即植物产生对害虫有毒的物质、抗营养和抗消化的酶类,或具驱避性和妨碍行为作用的化合物;（2）间接防御,即产生吸引天敌的挥发物;（3）不防御,即无防御反应;（4）负防御,即产生吸引害虫的挥发物。     

茉莉酸对小麦幼苗UV-B抗性的生理学效应研究

以小麦品种‘西农88’(Triticum aestivum L.,cv.Xinong 88)为材料,研究了外源施加不同浓度茉莉酸(1、2.5、5、10 mmol/L)对UV-B辐射(1.5 kJ·m-2·d-1)下小麦幼苗光合色素、抗氧化酶、丙二醛、游离脯氨酸、紫外吸收物、花青素、根系活力等生理指标以及对其生长的影响,探讨了茉莉酸在UV-B辐射胁迫中的可能作用及其作用机制.研究结果表明,外源茉莉酸对小麦幼苗生理指标产生显著影响,并且表现出浓度效应,其中较低浓度的茉莉酸(1 mmol/L和2.5 mmol/L)能明显提高小麦幼苗的UV-B抗性.表现为低浓度茉莉酸显著提高UV-B辐射下小麦幼苗叶片中的总叶绿素含量、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性.并且外源施加的茉莉酸还能够增加小麦幼苗的游离脯氨酸含量,降低脂质过氧化水平,提高花青素含量,增强根系活力.可见,茉莉酸通过提高小麦幼苗的抗氧化酶活性,增加渗透调节物含量以及保护性色素含量,从而缓解膜脂过氧化程度和提高防御物质含量,进而增强植物抵抗UV-B辐射胁迫的能力,保证小麦幼苗正常生长.     

外源茉莉酸对UV-B胁迫下小麦抗氧化系统影响的时间和浓度效应

增强的紫外线-B(UV-B)辐射会对植物的抗氧化系统造成破坏,而很多研究已经证明茉莉酸(JA)具有缓解某些胁迫效应的作用。为了解JA对UV-B辐射胁迫下小麦抗氧化系统影响的时间和浓度效应,本研究中小麦幼苗接受增强的UV-B辐射前分别用不同浓度JA(1mmol/L,2.5mmol/L,5mmol/L,7.5mmol/L,10mmol/L)进行预处理,然后研究其在UV-B辐射3h、6h、9h、12h、15h、18h内丙二醛(MDA),过氧化物酶(POD),过氧化氢酶(CAT),脯氨酸,紫外吸收物(黄酮类及相关酚,花青素),光合色素(叶绿素a:Chla;叶绿素b:Chlb;类胡萝卜素:Car)浓度的变化。单因素方差分析表明:UV-B辐射对各个指标的影响表现出随时间变化明显的波动,并且不同浓度的外源JA显现出不同的效应。外源JA能够缓解UV-B辐射第3小时、第12小时和第18小时所造成的脂质过氧化损伤,这与适中浓度的JA(2.5mmol/L,5mmol/L,7.5mmol/L)所诱导的黄酮及相关酚类物质、花青素以及脯氨酸含量的提高有关,而与POD和CAT无关。此外,若UV-B辐射时间小于18h,JA可通过增加光合天线系统体积的方式来减轻UV-B辐射对天线系统的破坏效应,但这种调控作用随辐射时间延长而降低。     

外源茉莉酸甲酯诱导大麦对叶斑病抗性的研究

[目的]初步探讨不同浓度外源茉莉酸甲酯（MeJA）诱导大麦抗叶斑病效应差异及其分子机制,为应用MeJA防治大麦叶斑病提供理论依据。[方法]以‘蒙啤麦3号’大麦品种幼苗为材料,设置不接菌（无菌水处理叶片）、接菌（无菌水处理叶片接种麦根平脐蠕孢菌）和接菌+MeJA（0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mmol/L MeJA喷施叶片后接菌）3组处理,于三叶期调查叶斑病发病情况并据此筛选最适MeJA浓度,然后测定不接菌、接菌及接菌++ MeJA（最适浓度）处理不同处理时间叶片的抗氧化酶、抗病相关酶活性、丙二醛、渗透调节物质含量以及相关基因表达水平。[[结果]]：（1）叶面喷施外源MeJA提高了大麦对叶斑病的抗性,1.5 mmol/L MeJA处理叶片的病情指数较对照显著降低19.03%,诱导抗性效果最佳;（2）与单独接菌处理相比,1.5 mmol/L MeJA处理大麦叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、几丁质酶和β-,1,3-葡聚糖酶活性均显著提高,而其丙二醛、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量显著降低,同时其受MeJA调控转录因子及编码抗病相关酶的基因表达量显著上调。[结论]外源喷施1.5 mmol/L MeJA通过调节抗病相关酶活性和渗透调节物质含量,以及调控抗病相关酶基因及茉莉酸信号途径关键转录因子基因表达,进而提高大麦植株的叶斑病抗病性。     

拟南芥芥子酸酯对UV-B辐射的响应

芥子酸酯(sinapate esters)是拟南芥和其他十字花科植物中大量存在的一类具有紫外吸收作用的羟基肉桂酸衍生物,有研究表明其紫外吸收能力甚至强于类黄酮。以模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)为实验材料,通过施加低强度(40 μW/cm²)、相对长时间(7 d)的UV-B辐射,考察了拟南芥幼苗和成苗芥子酸酯组分(芥子酰葡萄糖、芥子酰苹果酸)和含量及合成途径关键酶编码基因表达水平对UV-B辐射的响应。经过7 d的UV-B辐射处理,拟南芥幼苗和成苗的芥子酰葡萄糖、芥子酰苹果酸含量均高于对照植株,芥子酸酯表现为响应UV-B辐射而积累。无论是幼苗还是成苗,叶片中芥子酰苹果酸的含量都要比芥子酰葡萄糖高出一个数量级,而且在UV-B处理过程中观察到芥子酰葡萄糖含量减少而芥子酰苹果酸含量增加,催化芥子酰葡萄糖生成芥子酰苹果酸的芥子酰葡萄糖苹果酸转移酶编码基因的表达水平也显著提高,说明芥子酰苹果酸在拟南芥叶片响应UV-B辐射过程中起重要作用并优先合成。另外,拟南芥幼苗中两种芥子酸酯的含量是成苗中的数十倍之多,芥子酸酯合成途径关键酶编码基因fah1和sng1的相对表达量也显著高于成苗。同时,在响应UV-B辐射的过程中,幼苗中芥子酰葡萄糖、芥子酰苹果酸含量的变化幅度(分别是7.01％、6.05％)远远低于成苗叶片中芥子酰葡萄糖、芥子酰苹果酸含量的变化幅度(分别是21.88％、70.63％),这可能意味着拟南芥叶片中芥子酸酯对于UV-B辐射的防护作用,幼苗属于组成型防御(constitutive defense),而到成苗则转变为诱导型防御(inducible defense)。     

茉莉酸作用的分子生物学研究

茉莉酸及其衍生物茉莉酸甲酯等统称为茉莉酸盐,是广泛存在于植物中的一种生长调节物质,在植物细胞中起着非常重要的作用,介绍了茉莉酸生物合成过程中关键酶基因的克隆、表达及调控,并对茉莉酸的一些突变体进行了分析,结果显示茉莉酸在发育及防御尤其是在雄性不育及抗病虫害方面起着非常重要的作用,同时综述了茉莉酸信号转导的最新成果。     

茉莉酸作用的分子生物学研究

茉莉酸及其衍生物茉莉酸甲酯等统称为茉莉酸盐,是广泛存在于植物中的一种生长调节物质,在植物细胞中起着非常重要的作用。介绍了茉莉酸生物合成过程中关键酶基因的克隆、表达及调控,并对茉莉酸的一些突变体进行了分析,结果 显示茉莉酸在发育及防御尤其是在雄性不育及抗病虫害方面起着非常重要的作用,同时综述了茉莉酸信号转导的最新成果。     

一氧化氮对UV-B辐射增强条件下燕麦幼苗氧化损伤的缓解作用

以燕麦品种“定燕2号”和“晋燕14号”为研究材料,研究紫外线B（ultraviolet rays-B, UV-B）辐射增强条件下,一氧化氮（nitric oxide, NO）供体硝普钠（sodium nitroprusside, SNP）对燕麦幼苗活性氧含量、膜脂过氧化和抗氧化物质含量的影响。结果表明：NO能够降低UV-B辐射增强条件下“定燕2号”和“晋燕14号”的超氧阴离子（superoxide radical, O₂^·-）产生速率、羟自由基（hydroxyl free radical, OH^·）、过氧化氢（hydrogen peroxide, H₂O₂）和丙二醛（malondialdehyde, MDA）含量。UV-B辐射时间为6 h,施加SNP时,“定燕2号”的超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）活性和过氧化物酶（peroxidase, POD）活性、“晋燕14号”的SOD活性高于其他处理组;UV-B辐射时间为3 h,施加SNP时,“定燕2号”、“晋燕14号”的抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase, APX）活性显著高于0 h、12 h处理组。UV-B辐射时间为6 h,“定燕2号”的脱氢抗坏血酸（dehydroascorbic acid, DHA）含量显著高于其他处理组;而UV-B辐射时间为0 h,“晋燕14号”的DHA 含量显著高于其他处理组。NO对UV-B辐射增强下“定燕2号”和“晋燕14号”抗氧化性影响的综合测评均为：3 h>6 h>12 h>0 h。本研究结果为NO在燕麦育种、抗氧化机制等提供理论依据。     

外源茉莉酸甲酯对辣椒烟粉虱的影响

化学农药仍是目前蔬菜烟粉虱Bemisia tabaci防控的重要措施,研发有效的非化学措施防控烟粉虱是蔬菜绿色生产亟待解决的问题。本文以苏椒15号（感性品种）和新苏椒五号（抗性品种）辣椒Capsicum annuum L.为对象,通过在辣椒上喷施茉莉酸甲酯,研究外源茉莉酸甲酯对烟粉虱发育历期、存活率、消化酶活性和田间烟粉虱种群动态的影响。研究发现,取食茉莉酸甲酯处理的辣椒后烟粉虱的发育历期显著延长、存活率明显下降。其中取食感性品种辣椒和抗性品种辣椒的烟粉虱发育历期分别延长7.66 d和9.66 d,存活率分别下降10.5%和9.89%;取食感性品种辣椒的烟粉虱主要是延长卵期、4龄若虫期和伪蛹期,而取食抗性品种辣椒的烟粉虱各历期均延长。外源茉莉酸甲酯对烟粉虱体内消化酶的活性也有明显的影响,取食茉莉酸甲酯处理的辣椒后烟粉虱的消化酶活性显著下降,取食感性品种辣椒和抗性品种辣椒24 h后,胰蛋白酶活力分别较对照下降了61.86%和45.0%,糜蛋白酶活性分别较对照下降了47.29%和40.11%。大田辣椒上喷施茉莉酸甲酯后,烟粉虱的种群数量迅速下降,但在抗性品种和感性品种上烟粉虱的校正虫口减退率没有明显的差异。研究发现,外源茉莉酸甲酯处理,可以延缓烟粉虱的发育速率,降低胰蛋白酶和糜蛋白酶的活性,对田间烟粉虱种群也有较好的控制作用。     

He-Ne激光对增强UV-B辐射下小麦幼苗膜脂过氧化的缓解作用

采用He-Ne激光(5 mW/mm2)辐照增强UV-B辐射(10.08 kJ/m2.d)的晋麦8号小麦幼苗,通过测定小麦幼苗叶片细胞质膜透性、丙二醛(MDA)的含量以及脂氧合酶(LOX)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷光苷肽过氧化物酶(GPX)的活性变化,研究He-Ne激光对增强UV-B辐射的小麦幼苗膜脂过氧化的影响。结果显示,He-Ne激光辐照可使经UV-B辐射后小麦幼苗叶片质膜相对透性、MDA含量、LOX活性降低,而使CAT、APX和GPX的活性均升高。分析表明UV-B辐射增强可导致膜脂过氧化加剧,而一定剂量的He-Ne激光能够通过促进酶促抗氧化系统酶的活性来缓解紫外线辐射下小麦幼苗的膜脂过氧化作用。     

外源茉莉酸诱导植物反应对小菜蛾生长发育的影响

Jasmonic acid (JA) is a naturally occurred growth regulator found in higher plants and a main signal molecule carrying information about injury. Its increased concentration in plants infested by herbivores can induce the wounded plants to produce defense responses which will affect herbivores. The application of exogenous JA to plants could imitate the effects of herbivores infestation. This study showed that applying exogenous JA on cabbage plants did not affect the survival of Plutella x vlostella larvae, but retarded their development and reduced the pupal weight and female fecundity.     

外源茉莉酸甲酯诱导番茄对烟粉虱的抗虫性

采用盆栽法研究茉莉酸甲酯(MeJA)处理后番茄叶片营养物质含量、次生代谢物含量和防御酶活性,以及MeJA处理对烟粉虱成虫的防治效果。结果表明:外源MeJA可以诱导番茄叶内营养物质含量的降低,用0.0225 mmol·L^-1的MeJA处理5 d后,番茄叶片中可溶性糖和蛋白质含量最低,诱导效应最强;外源MeJA可诱导番茄叶内次生代谢产物含量的升高,用0.0225 mmol·L^-1的MeJA处理5 d后,番茄叶中单宁和黄酮含量最高,诱导效应最强;外源MeJA能够诱导番茄叶内防御性酶(POD和PPO)活性升高,随着时间的延长(0～14 d),不同浓度MeJA处理后防御酶活性呈现出先上升后下降再上升的变化趋势,且用0.0225 mmol·L^-1的MeJA处理5 d后,番茄叶中POD和PPO活性最大,诱导效应最强;不同浓度的外源MeJA对烟粉虱的防效不同,用0.0225 mmol·L^-1MeJA处理5 d后,对烟粉虱的防治效果最好,防效可达86.96%;外源茉莉酸甲酯处理可以通过降低营养物质含量、提高次生代谢产...     

外源茉莉酸甲酯对小麦幼苗低温耐受性的影响

以矮抗58小麦为材料,探究在冷驯化条件下,外源茉莉酸甲酯对小麦幼苗生理生化特性及抗冻应答因子表达的影响。实验设置两组小麦幼苗,分别用双蒸水和100μmol/L茉莉酸甲酯溶液喷施4℃低温处理组,低温处理一周。生理生化结果表明,100μmol/L浓度外源茉莉酸甲酯喷施处理的小麦幼苗存活率达91%,较低温处理组显著升高,细胞内SOD、CAT和POD活性分别较双蒸水喷施对照组活性升高34%、50%和14%,胞内可溶性蛋白含量增加30%,游离脯氨酸含量提高14%,MDA含量相对下降5%,实验组与对照组间具显著性差异;实时荧光定量PCR结果表明,100μmol/L外源茉莉酸甲酯处理可显著升高冷驯化条件下小麦幼苗中抗寒应答转录因子TaCBFⅣd-B4、TaCBFⅢd-B19、TaCBFⅢc-D3和TaCBFⅢd-D19表达量,其中TaCBFⅣd-B4抗冻应答转录因子表达量最高。结果表明,100μmol/L外源茉莉酸甲酯的喷施能够增强小麦对低温胁迫的耐受能力。     

外源钙和茉莉酸甲酯诱导番茄植株抗灰霉病研究

以‘辽园多丽’番茄幼苗为材料,研究了经钙(Ca)、钙螯合剂(EGTA)和茉莉酸甲酯(MeJA)处理后接种番茄灰霉病幼苗叶片的病情指数、活性氧(H2O2、O2.-)含量和过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性的变化。结果显示:(1)Ca、MeJA、MeJA+Ca处理番茄幼苗的灰霉病发病率分别比对照显著降低32.5%、38.0%和54.5%,而MeJA+Ca处理又显著低于Ca、MeJA处理32.6%和15.3%;MeJA+EGTA处理高于MeJA处理30.3%,但低于EGTA处理13.1%;Ca处理低于EGTA处理34.2%。(2)Ca、MeJA及MeJA+Ca处理番茄幼苗叶片中活性氧积累量高于对照,MeJA+Ca处理又高于Ca、MeJA处理;但MeJA+EGTA处理活性氧积累量低于MeJA处理,而高于EGTA处理;Ca处理的活性氧含量高于EGTA处理。(3)Ca、MeJA及MeJA+Ca处理幼苗叶片的SOD、CAT、POD的活性均比对照提高,且以MeJA+Ca处理最高;而MeJA+EGTA处理抗氧化酶活性低于MeJA处理,但高于EGTA处理;Ca处理抗氧化酶活性高于EGTA处理。研究表明,钙在茉莉酸甲酯诱导番茄抗灰霉病过程中具有重要调节作用,这种作用与钙促进茉莉酸甲酯诱导番茄活性氧积累和抗氧化酶活性有关。     

局部灼伤对小麦幼苗外源茉莉酸吸收与运转的影响

采用示踪技术探索了3H－JA的运输和分配规律及其受伤害胁迫的影响,外源3H－JA能够在小麦幼苗体内向上和向下运输,局部灼伤其运输与分配都发生了改变,从小麦根系饲喂的3H－JA,在植株内的分布量依序为根＞茎＞叶,时间较长（4h)时分配于心叶的3H0JA大大增加,当叶片受到局部灼伤时3H－JA向地上部的输出量减少,但局部灼伤可加快由心叶饲喂的3H－JA的向下运输,改变3H－JA在小麦幼苗各部位的分配比率。心叶饲喂短时间（5min)时,3H－JA主要积累在受到伤胁迫的展开叶（第2叶）中,向展开叶（第2叶）饲喂 的3H－JA向下运输的速率高于向上运输的速率。推测JA运输及分配的变化可能在植株的防御反应中起重要作用。     

外源茉莉酸诱导枸杞对枸杞蚜生长发育和繁殖的影响

为了明确外源茉莉酸对枸杞的诱导抗性及其对害虫的影响,在室内25℃条件下用3种浓度的茉莉酸喷施枸杞苗木,以喷施丙酮+蒸馏水（配比1∶599）作为对照,测定了枸杞蚜在处理后苗木上的生长发育和繁殖情况。结果表明：外源茉莉酸诱导枸杞苗木后,枸杞蚜若虫发育历期延长,成虫寿命缩短、产仔量下降,枸杞蚜体重减轻,其影响程度与茉莉酸浓度有关。0.01 mmol/L茉莉酸诱导枸杞蚜若虫期最长,为4.93 d,比对照延长1.9 d。茉莉酸诱导成虫产仔量显著减少,且浓度越高产仔量越少,0.1 mmol/L浓度下产仔量为25头,比对照少19头。3种浓度的茉莉酸诱导均使枸杞蚜成虫寿命较对照缩短3 d左右。茉莉酸诱导对枸杞蚜体重的影响从3日龄后逐渐显现,5日龄时最显著,处理组与对照组蚜虫体重相差0.128～0.184 mg,对照组蚜虫平均重0.395 mg,0.01 mmol/L处理组蚜虫重量仅0.211 mg。     

茉莉酸甲酯对紫杉醇生物合成的诱导作用

本文采用分裂素自养型中国红豆杉细胞株 ,研究了在细胞悬浮培养过程中茉莉酸甲酯 ( MJ)对紫杉醇生物合成的诱导作用。结果表明 ,以乙醇为 MJ助溶剂时 ,MJ的诱导作用以剂量为 2 0 0 μmol/L于继代培养开始时加入为最佳 ,此时紫杉醇产量较对照组提高 71.2 %。以吐温为 MJ助溶剂时 ,MJ的诱导作用以剂量为 10μmol/L于继代培养 d2 0加入为最佳 ,此时紫杉醇产量较对照组提高 2 80 .7%。此外 ,本文对 MJ的诱导作用机理进行了探讨。     

局部灼伤对小麦幼苗外源茉莉酸吸收与运转的影响

采用示踪技术探索了3H-JA的运输和分配规律及其受伤害胁迫的影响.外源3H-JA能够在小麦幼苗体内向上和向下运输,局部灼伤其运输与分配都发生了改变.从小麦根系饲喂的3H-JA,在植株内的分布量依序为根＞茎＞叶,时间较长(4h)时分配于心叶的3H-JA大大增加.当叶片受到局部灼伤时3H-JA向地上部的输出量减少;但局部灼伤可加快由心叶饲喂的3H-JA的向下运输,改变3H-JA在小麦幼苗各部位的分配比率.心叶饲喂短时间(5min)时,3H-JA主要积累在受到伤胁迫的展开叶(第2叶)中.向展开叶(第2叶)饲喂的3H-JA向下运输的速率高于向上运输的速率.推测JA运输及分配的变化可能在植株的防御反应中起重要作用.     

不同预处理方法对牛皮杜鹃和小叶杜鹃种子萌发的影响

采用3种方法(用100、200、400、600和800 mg·L-1GA3浸种24 h、用清水浸种6、12和24 h以及用超声波处理10、20和30 min)对牛皮杜鹃(Rhododendron aureum Georgi)和小叶杜鹃(R.parvifolium Admas.)种子进行预处理,以未经预处理的种子为对照,选择发芽率、发芽势和发芽指数以及萌发时滞、萌发高峰期、发芽持续时间为分析指标,对预处理后种子的萌发状况进行了比较分析。结果表明:采用适宜的预处理方法对牛皮杜鹃和小叶杜鹃种子的萌发有促进作用;总体上看,GA3浸种的促进作用优于另外2种预处理方法。用不同质量浓度GA3浸种24 h,2种植物种子的发芽率、发芽势和发芽指数均极显著高于对照,萌发时滞和萌发高峰期均较对照缩短;其中,用400 mg·L-1GA3浸种的牛皮杜鹃种子和用600 mg·L-1GA3浸种的小叶杜鹃种子的发芽率最高,分别达到73.50%和81.00%。用清水浸种6 h的牛皮杜鹃种子和用清水浸种24 h的小叶杜鹃种子的发芽率分别显著和极显著高于对照。用功率50 W、频率40 kHz的超声波分别处理10或20 min后,2种植物种子的发芽率均极显著高于对照,其中,用超声波处理20 min的牛皮杜鹃种子和用超声波处理10 min的小叶杜鹃种子的发芽率最高。清水浸种和超声波处理对2种植物种子的萌发时滞、萌发高峰期和发芽持续时间的影响均不明显。研究结果显示:用400mg·L-1GA3浸泡24 h和用600 mg·L-1GA3浸泡24 h分别是牛皮杜鹃和小叶杜鹃种子的最优预处理方法,可极显著提高2种植物种子的发芽率并缩短发芽时间。     

外源茉莉酸甲酯诱导竹根姜对青枯菌的抗性

以竹根姜幼苗为材料,采用室内水培试验和茎基部注射接种姜青枯菌方法,探讨外源茉莉酸甲酯(MeJA)诱导竹根姜产生姜瘟病抗病性的生理生化机制。结果显示:外源MeJA处理可以显著降低竹根姜的病情指数,提高对姜瘟病的抗性,而对青枯菌的致病力没有直接的抑制作用。MeJA处理可促进竹根姜内源H2O2在前期迅速积累,同时诱导增强姜块内苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化氢酶(CAT)等防御酶以及病程相关蛋白几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的活性,促进姜块内木质素含量上升。研究表明,MeJA能通过调控竹根姜细胞内下游信号分子H2O2的水平来提高防御相关酶的活性和病程相关蛋白的表达,促进木质素的合成,提高了竹根姜的抗病性。