全 文 ：植物生理学通讯 第 46卷 第 11期, 2010年 11月 1155
收稿 2010-07-26 修定 　2010-08-24
* 通讯作者(E-mail: qfg200173@163.com; Tel: 0379-
6 4 2 8 2 3 4 0 )。
低温胁迫下MeJA对小麦幼苗内源激素含量的影响
齐付国 1,*, 王红亮 2, 柳兴丞 1
1河南科技大学农学院, 河南洛阳 471003; 2新乡学院数学系, 河南新乡 453000
提要: 本文研究了茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, MeJA)和低温处理对小麦幼苗生长和内源激素 ABA 和GA含量的影响。
100 μmol·L-1 MeJA喷施叶面后, 常温下能促进苗的生长, 而低温下则抑制苗的生长, 提高抗寒性。与此同时, 两种培养温度
下叶片中内源ABA含量比对照都显著提高, 而GA含量在常温条件下显著提高, 但在低温条件下则反而降低。MeJA处理
促进了ABA/GA比值的提高, 低温处理的促进作用更为显著。
关键词: 小麦; MeJA; 低温; 植物激素
Effect of MeJA on Contents of Endogenous Hormones in Wheat Seedling un-
der Cold Stress
QI Fu-Guo1,*, WANG Hong-Liang2, LIU Xing-Cheng1
1College of Agriculture, Henan University of Science and Technology, Luoyang, Henan 471003, China; 2Department of Mathematics,
Xinxiang University, Xinxiang, Henan 453000, China
Abstract: The effects of treatments with MeJA or low temperature on growth and content of ABA and GA in
wheat seedlings were investigated. Spray of 100 μmol·L-1 MeJA on leaves promoted the growth of shoots at
normal, but inhibited the growth at low temperature, indicating the increase in cold resistance. MeJA treatment
could significantly increase ABA content at both temperature treatments and remarkably increase GA content at
normal, but conversely decrease GA content at low temperature. MeJA treatment increased the ABA/GA ratio,
and the effect was more obvious at low temperature.
Key words: wheat; MeJA; low temperature; plant hormone
适宜的温度是植物生存的基本环境条件, 而低
温则能够限制植物的生长并引起植物的伤害和死
亡, 从而造成农作物的减产, 是一种全球性的自然
灾害。
植物激素在植物抗寒力调控中起了重要作用
(罗正荣 1989), 它们可能通过某种平衡状态 (如
ABA/GA)启动抗寒基因表达或对维持膜结构功能起
作用。目前植物激素与抗寒性关系的研究, 一方面
是从抗寒基因本身的结构、定位、表达和调控等
方面入手探索植物激素调控抗寒力的分子机理, 另
一方面是系统地研究不同物种、品种在抗寒锻炼
和脱锻炼过程中内源激素动态规律, 以期使用植物
生长调节剂作为人工增强作物抗寒力的新途径。
茉莉酸(jasmonic acid, JA)及其甲酯为主的茉
莉酸类是一类新型植物物质, 它广泛存在于高等植
物以及某些真菌之中, 在对病、虫、机械伤害等
的反应中可调节植物防卫基因的表达, 提高植物的
抗逆性, 并在植物的形态建成中起重要作用(Koda
1997; Creelman和Muller 2005)。
以前的研究表明MeJA也可以促进作物的抗寒
性(齐付国等 2006; 段小华等 2009)。然而MeJA是
怎样提高小麦抗寒性的, 它对小麦内源脱落酸、赤
霉素以及其他激素含量的影响如何, 目前并不清楚,
本文对此进行了研究。
材料与方法
供试小麦(Triticum aestivum L.)品种为 ‘金都
40’ (冬小麦)和 ‘辽春 17’ (春小麦), 由辽宁省农业
科学院作物研究所提供。种子在盛有蛭石的塑料
盆(直径 10 cm×高 30 cm)中萌发, 每周用Hoagland
营养液浇灌 2次。幼苗在控制环境条件下生长, 温
度为(20±2) ℃, 光强为250 μmol·m-2·s-1 (PAR), 相对
湿度为 50%~60%, 光照时间为 14 h·d-1。
种子播种 7 d后, 以每盆 20株接种苗, 分为 2
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组, 处理组用100 μmol·L-1 MeJA进行叶面喷施1次,
对照组用清水代替。第 8天, 把处理和对照组的各
一部分转移到(4±1) ℃的培养箱中生长, 剩下的在
20 ℃下生长。
2周后每种处理随机取10株, 测量苗和根的长
度, 计算每株的根冠比, 并测定内源激素含量。植
物内源激素的提取在Xu等(1998)的方法上加以改
进。样品中内源激素的含量使用酶联免疫吸附测
定法(ELISA)进行测定, 试剂盒由中国农业大学作物
化控中心提供。
试验数据以重复为统计单位, 采用 SPSS (ver.
12.0)软件进行双因素方差分析, 差异显著则进行
LSD 多重比较。
实验结果
1 MeJA处理对小麦根长和苗长的影响
从表 1可以看出, 未经MeJA处理, 在正常温
度下生长 2周后, 2个品种间的根长并无明显差异,
地上部分则差异显著, 春性的 ‘辽春 17’的苗长要
明显大于 ‘金都 40’。在 4 ℃下生长 2周后, ‘金都
40’的根长显著大于 ‘辽春17’, 而苗长差异不显著。
经过MeJA处理后, 20 ℃条件下, ‘金都 40’和
‘辽春17’的根长比对照减少, 而2个品种的苗都比
对照高。因此经MeJA处理后根冠比比对照低, 说
明MeJA处理在常温下可以促进苗的生长, 而对根
有一定抑制作用。低温下MeJA处理后可以增加
根长, 但 2个品种都不显著。MeJA处理可以显著
降低低温下 ‘金都 40’的苗长, 对 ‘辽春 17’则不明
显。低温下MeJA可以增加根冠比, 在 2个品种中
表现一样。
2 MeJA处理对小麦ABA含量的影响
从图 1可以看出, 4 ℃条件下生长的 ‘金都40’
小麦叶片中 ABA 含量比常温下的有显著升高。
MeJA处理后, 20 ℃下生长的小麦叶片中ABA含量
比未处理的显著增加。低温下MeJA处理后 ‘金都
40’小麦叶片中ABA含量显著高于未处理的, 也比
表 1 MeJA处理对不同品种小麦根长和苗长的影响
Table 1 Effect of MeJA on length of shoots and roots in wheat seedlings
20 ℃ 4 ℃
小麦品种 处理
根长 /cm 苗长 /cm 根冠比 根长 /cm 苗长 /cm 根冠比
‘金都 40’ 对照 16.4±1.49a 18.3±1.24c 0.90±0.06a 14.5±0.65a 16.2±0.23a 0.90±0.06b
MeJA 16.2±0.85a 22.4±0.61b 0.72±0.03b 14.7±0.32a 14.6±0.53b 1.00±0.03a
‘辽春 17’ 对照 15.7±0.55a 23.4±0.30b 0.67±0.03c 11.9±0.68b 16.3±0.39a 0.73±0.02d
MeJA 15.3±0.64a 24.2±0.65a 0.63±0.01c 12.6±0.32b 15.1±0.47a 0.83±0.02c
　　同一列不同小写字母表示在 P< 0 .0 5 水平差异显著。下图同此。
图 1 低温和MeJA对小麦ABA含量的影响
Fig.1 Effects of low temperature and MeJA on ABA content in wheat plants
金都: ‘金都 40’喷施清水; 金都 +MeJA: ‘金都 40’喷施 100 μmol·L-1 MeJA; 辽春: ‘辽春 17’喷施清水; 辽春 +MeJA: ‘辽春 17’喷
施 100 μmol ·L-1 MeJ A。下图同此。
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常温条件下MeJA处理组要高。说明低温和MeJA
都能诱导ABA含量的增加。‘辽春17’叶片中ABA
含量的变化趋势和 ‘金都 40’相似。常温条件下生
长的小麦叶片中ABA含量要远远低于4 ℃条件下
小麦的ABA含量。MeJA处理后, 常温下ABA的
含量比未处理的高, 但是低温下MeJA处理后的
ABA含量却比未处理的低, 可能低温驯化对春性小
麦中ABA的影响要比MeJA的诱导作用大。
低温下生长的‘金都40’根中ABA含量要明显
高于正常温度下生长的小麦。MeJA处理后, 2种
温度条件下ABA含量都显著增加。低温下 ‘辽春
17’根中ABA含量比常温条件要高。MeJA处理可
以显著增加ABA含量, 在低温条件下效果更明显。
3 MeJA处理对小麦GA含量的影响
如图 2所示, 低温条件下生长的 ‘金都 40’叶
片中GA含量明显比正常条件下的要低。MeJA处
理后, 常温条件下可显著提高叶片中GA含量, 但
是在低温生长条件下MeJA处理后GA含量比未处
理的反而降低。低温条件下 ‘辽春 17’叶片中GA
的含量降低, MeJA处理在正常温度下可以提高GA
含量, 而在低温下则使 GA含量降低。
小麦 ‘金都 40’根中GA含量的变化和叶片中
不同。低温条件下生长的小麦根中 GA含量比正
常温度下小麦中的GA含量减少。但是MeJA处理
后, 低温条件下, 根中GA的含量比未处理的要高。
低温条件下生长的春性小麦 ‘辽春 17’根中GA的
含量比正常条件下生长的要低。MeJA处理后, 正
常温度下根中GA的含量比未处理的要低, 而在低
温条件下MeJA处理则可以增加根中GA的含量。
MeJA处理使低温时小麦根中GA含量增加, 可能是
形成较大的根系, 有利于保持水分平衡。
4 MeJA处理对小麦ABA/GA的影响
从图 3可以看出, 低温条件下生长的小麦 ‘金
都40’叶片中ABA/GA的值比正常条件下生长的小
图 2 低温和MeJA对小麦GA含量的影响
Fig.2 Effects of low temperature and MeJA on GA content in wheat plants
图 3 低温和MeJA对小麦ABA/GA的影响
Fig.3 Effects of low temperature and MeJA on ABA/GA in wheat plants
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麦显著增高。MeJA处理后, 不管是在正常温度还
是低温条件下, 相比未处理的都可以提高ABA/GA
的值, 这种作用在低温下更明显。和 ‘金都 40’一
样, 低温和MeJA处理都可以提高 ‘辽春17’叶片中
ABA/GA的值。
MeJA处理后, 正常温度下‘金都40’根中ABA/
GA值相比未处理的显著提高, 低温条件下略高于未
处理组, 但不显著。低温条件下 ‘ 辽春 17’ 根中
ABA/GA值比常温下生长的要高, MeJA处理后, 不
管是在正常温度下还是在低温下都可以显著提高根
中ABA/GA的值。一般认为植物体内ABA/GA的
大小比ABA含量更能代表植物的抗逆性强弱(沈漫
2005), MeJA可以提高叶片和根中ABA/GA比值, 说
明MeJA处理可以增加小麦抗寒性。
讨　　论
植物激素对植物抗寒力的调控起着重要作用
(罗正荣 1989)。特别是ABA、低温等胁迫首先引
发植物体内渗透调节的改变, 进而引起植物 ABA的
瞬间或持续性积累, 最终导致基因表达的改变以及
植物抗寒性的提高(Gusta等 2005)。本实验中, 小
麦在低温驯化和MeJA处理后ABA含量比对照显著
提高, 说明ABA与小麦抗寒性的获得和提高相关,
MeJA可能是通过调节ABA的途径来增加小麦抗寒
性的。GA是最早被认为与抗寒性有关的植物激
素, 但作用不似脱落酸显著。一般认为抗寒性强的
植物GA含量低于抗寒性弱的植物(罗正荣 1989)。
本实验中低温条件下生长的小麦叶片中GA含量明
显比正常条件下的要低, 常温条件下MeJA处理可
显著提高叶片中GA含量, 但是在低温生长条件下
MeJA处理后GA含量反而降低。这说明MeJA在
常温下可以促进生长, 而在低温下可以抑制生长, 提
高抗寒性。沈漫(2005)认为 ABA/GA增加与植物
抗寒性增强密切相关, 但不同品种或同品种不同环
境下ABA、GA对增加抗寒性的贡献不同。在本
实验中, 低温条件下生长的小麦叶片中ABA/GA的
值比正常条件下生长的小麦显著增高, MeJA处理
相比对照同样可以提高ABA/GA的值, 这种效果在
低温下更明显。其中GA含量降低对ABA/GA提高
贡献较大, 这说明在冷驯化中会有多种激素以不同
的配比和平衡来调节植物的抗寒性, 相对于脱落酸
和赤霉素的绝对含量, ABA/GA可能更能体现与抗
寒力的关系。
以上结果表明, MeJA提高小麦抗寒性与内源
ABA含量相关; ABA与GA的比值可能更能反映
MeJA在小麦适应低温过程中的作用。小麦对低温
和MeJA起作用的并非某一类激素, 而是不同激素
间的平衡。
参考文献
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影响. 植物生理学通讯, 45 (9): 881~884
罗正荣(1989). 植物激素与抗寒力的关系. 植物生理学通讯, 3 :
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