全 文 ：植物生理学报 Plant Physiology Journal 2011, 47 (9): 913~917 913
收稿 2011-07-13　　修定 2011-08-08
资助 杭州市农业重点科研项目(20101032B41)。
* 通讯作者(E-mail: qczou@yahoo.com.cn; Tel: 0571-83713887)。
外源茉莉酸甲酯对非生物胁迫下蝴蝶兰幼苗叶绿素荧光和抗氧化指标的
影响
邹清成*, 朱开元, 刘慧春, 周江华, 马广莹
浙江省农科院花卉研究开发中心, 浙江萧山311202
摘要: 通过盆栽试验, 研究了外源茉莉酸甲酯(MeJA)处理对低温、干旱和极端高温胁迫下蝴蝶兰幼苗叶绿素荧光参数和抗
氧化指标的影响。结果表明, 较高浓度的MeJA (150和200 μmol·L-1)提高了非生物胁迫下蝴蝶兰幼苗叶片最大光化学效率
(Fv/Fm)和实际光化学效率(ΦPSII), 降低了叶片相对电导率, 还使得超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶
(POD)活性升高, 丙二醛(MDA)含量降低。表明MeJA作为一种生物调节剂, 一定浓度的处理对蝴蝶兰幼苗抗逆性的提高具
有明显效果。
关键词: 茉莉酸甲酯; 蝴蝶兰; 叶绿素荧光; 抗氧化指标
Effect of Exogenous Methyl Jasmonate on Chlorophyll Fluorescence and Antioxi-
dant Characteristics in the Leaves of Phalaenopsis amabilis under Abiotic Stress
ZOU Qing-Cheng*, ZHU Kai-Yuan, LIU Hui-Chun, ZHOU Jiang-Hua, MA Guang-Ying
Research & Development Center of Flower, Zhejiang Academy of Agricultural Sciences, Xiaoshan, Zhejiang 311202, China
Abstract: Pot experiment was conducted to investigate the effect of exogenous methyl jasmonate (MeJA) on
chlorophyll fluorescence and antioxidant characteristics in the leaves of Phalaenopsis amabilis under abiotic
stress. The results showed that exogenous MeJA increased photochemical efficiency of photochemical II (Fv/
Fm), actual photochemical efficiency (ΦPSII), reduced relative electrical conductivity and malondialdehyde
(MDA) content, and increased superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), peroxidase (POD) activity, and the
best effective concentration of MeJA pretreatment was 150, 200 μmol·L-1. The data presented in the paper sug-
gested that MeJA treatment might enhance the ability to adapt to abiotic stress for Phalaenopsis amabilis.
Key words: methyl jasmonate; Phalaenopsis amabilis; chlorophyll fluorescence; antioxidant characteristics
蝴蝶兰(Phalaenopsis amabilis Bl.)具有极高的
观赏和经济价值, 是目前国内外花卉市场上最畅销
的高档花卉之一。由于其属于热带花卉, 对环境条
件要求较高。低温、干旱和极端高温等非生物胁
迫都严重影响植株的生长, 需要在现代化温室中种
植, 耗能巨大, 生产成本和品质都深受影响。蝴蝶
兰在非生物胁迫下生长和品质的变化, 有相关文献
进行了报道, 如刘学庆等(2007)对不同品种的蝴蝶
兰进行了耐冷性研究, 结果表明叶绿素含量、最大
光化学效率(Fv/Fm)及超氧化物歧化酶(SOD)活性对
温度变化敏感, 能够及时反应出蝴蝶兰在低温胁迫
下的变化状况。杨华庚等(2011), 杨华庚和陈慧娟
(2009)研究了不同蝴蝶兰品种对高温胁迫的生理
反应, 贺嘉等(2011)探讨了高温胁迫对蝴蝶兰试管
苗形态及叶片抗氧化特性的影响。喷施植物生长
调节剂提高植株对非生物胁迫的抗逆性, 方法简单
有效 , 在多种植物中得到广泛应用 (蔡昆争等
2006)。茉莉酸甲酯(MeJA)作为一种新型植物生长
调节物质在植物界广泛存在, 能对植物的生长发育
起调节作用, 在植物抵抗逆境和适应胁迫的保护系
统中具有十分重要的作用(Pak等2009)。有报道表
明, MeJA处理可提高水稻叶片(段小华等2009;
Hung等2006)、拟南芥叶片(Suhita等2004)和杨树
(An等2006)的耐冷性, 也能使水稻遭受干旱胁迫的
程度有所缓解(董桃杏等2010, 2009); 在高温胁迫
下, MeJA通过提高抗氧化物酶活性缓解高温胁迫
对红掌幼苗的生长发育的影响(韩忻彦等2009; 曹
冬梅等2007)。应用植物生长调节剂提高蝴蝶兰对
非生物胁迫的抗逆性 , 相关报道较少 , 乔永昶
植物生理学报914
(2010)报道低温处理过程中, B9能够提高蝴蝶兰叶
片的耐冷能力, 顾丽嫱(2011)研究证明外源壳聚糖
(CTS)可以通过提高蝴蝶兰幼苗保护酶活性和增加
渗透调节物质含量来减少干旱胁迫的影响。MeJA
在蝴蝶兰非生物胁迫中的应用未见报道。
本研究以蝴蝶兰幼苗为材料, 在低温、干旱
和极端高温等非生物胁迫下 , 采用不同浓度的
MeJA喷施幼苗, 测定叶绿素荧光参数和抗氧化指
标, 探讨MeJA减轻蝴蝶兰非生物胁迫的效果, 在实
际温室大棚栽培管理中有针对性的提高蝴蝶兰幼
苗的抗逆性, 降低生产成本, 也为进一步理解MeJA
在响应逆境胁迫中的生理机制提供基础。
材料与方法
1 试验材料
试验采用生产上主栽的蝴蝶兰品种‘V31’的组
培苗, 苗龄12个月左右, 生长健壮, 具有3~4张叶片。
2 试验方法
选择生长一致的植株分别进行以下3种处理
试验:
(1)低温胁迫: 以0, 50, 100, 150, 200 μmol·L-1
MeJA溶液喷施幼苗, 至叶片完全湿润为止, 在人工
气候箱于6 ℃低温培养, 每浓度处理5盆, 每盆1株,
重复3次。
(2)高温胁迫: 以0, 50, 100, 150, 200 μmol·L-1
MeJA溶液喷施幼苗, 至叶片完全湿润为止, 在人工
气候箱于38 ℃高温培养, 每浓度处理5盆, 每盆1株,
重复3次。
(3)干旱胁迫: 采用20%的PEG6000浇灌盆栽基
质, 模拟干旱, 同时以0, 50, 100, 150, 200 μmol·L-1
MeJA溶液喷施幼苗, 至叶片完全湿润为止, 在其它条
件正常下培养。每浓度处理5盆, 每盆1株, 重复3次。
以上各处理均以人工玻璃温室中生长温度
25 ℃左右, 肥水管理正常的幼苗为对照(CK)。处
理2 d后, 选择倒数第一片叶测定叶绿素荧光参数
叶片最大光化学效率(Fv/Fm)和实际光化学效率
(ΦPSII), 同时取相同叶位的功能叶测定叶片相对电
导率和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、
过氧化物酶(POD)活性及丙二醛(MDA)含量。
3 分析测定
用PAM-2500型便携式荧光仪(Walz, Effeltrich,
Germany)测定上位叶最大光化学效率Fv/Fm及实际
光化学效率ΦPSII, 测定方法参照吴雪霞等(2009)。
叶片相对电导率的测定参考田丹青等(2010)
的方法。植株样品叶片用自来水冲洗干净, 再用蒸
馏水漂洗后, 用滤纸吸干, 然后用剪刀剪碎, 称取
0.3 g置于小烧杯中, 加30 mL蒸馏水, 于室温下静置
1 d, 其间数次用玻棒不停搅拌, 用电导仪(DDS-
320)测其电导率E1, 然后沸水浴30 min, 自然凉至
室温后测其电导率E 2 , 相对电导率 ( % ) = E 1 /
E2×100。
抗氧化酶活性的测定: 酶液提取参考朱祝军
等(1998)的方法, SOD活性测定参照氯化硝基四氮
唑蓝(NBT)还原法; POD活性测定采用愈创木酚比
色法; CAT活性测定采用H2O2紫外吸收法(Cakmak
和Marschner 1992); MDA含量测定参照李合生
(2000)的方法。
所有数据采用DPS统计软件的Duncan新复极
差法进行多重比较, 采用Excel绘图。
实验结果
1 不同浓度MeJA对非生物胁迫下蝴蝶兰幼苗叶
绿素荧光参数的影响
叶绿素荧光参数可作为逆境条件下植物抗逆
反应的指标之一(陈建明等2006)。从图1可以看出,
在非生物胁迫下, 蝴蝶兰幼苗叶片最大光化学效
率Fv/Fm和实际光化学效率ΦPSII都显著降低, 各处
理均已导致了光合机构的部分失活或破坏。但38 ℃
高温对幼苗的破坏程度要低于6 ℃低温和干旱处
理, 说明蝴蝶兰作为热带花卉, 对高温具有一定的
抗性, 低温和干旱对幼苗的损伤较大。随着MeJA
浓度的升高, 喷施处理后蝴蝶兰叶片Fv/Fm和ΦPSII
都不同程度提高, 说明MeJA喷施处理能导致光合
机构活性恢复。150, 200 μmol·L-1MeJA喷施处理
后, 蝴蝶兰幼苗的Fv/Fm和ΦPSII与正常生长状态下
差异不显著, 表明在非生物胁迫下喷施较高浓度
的MeJA可以提高Fv/Fm和ΦPSII, 增强蝴蝶兰幼苗的
抗逆性。
2 不同浓度MeJA对非生物胁迫下蝴蝶兰幼苗叶
片相对电导率的影响
细胞膜透性是反映细胞膜损伤的主要指标之
一。胁迫造成细胞膜系统损伤后, 膜透性增大, 叶
邹清成等: 外源茉莉酸甲酯对非生物胁迫下蝴蝶兰幼苗叶绿素荧光和抗氧化指标的影响 915
片相对电导率增加。从图2可以看出, 3种胁迫下
蝴蝶兰幼苗叶片相对电导率显著增加, 喷施MeJA
后相对电导率减小。随着MeJA浓度升高, 相对电
导率不断减小。在正常生长状态下(CK)和喷施
150, 200 μmol·L-1 MeJA的蝴蝶兰幼苗叶片之间相
对电导率差别不显著, 表明在胁迫下喷施MeJA可
降低蝴蝶兰幼苗的细胞膜透性, 提高膜系统的稳
定性, 从而提高蝴蝶兰的抗逆境能力。
3 不同浓度MeJA对非生物胁迫下蝴蝶兰幼苗叶
片活性氧代谢的影响
SOD、CAT、POD是植物体内清除活性氧的
重要细胞保护酶类, 其活性高低可以反映植物对
逆境胁迫的适应能力。从图3可以看出, 在非生物
图1 外源MeJA处理对非生物胁迫下蝴蝶兰幼苗叶绿素荧光参数的影响
Fig.1 Effect of exogenous MeJA on chlorophyll fluorescence characteristics of Phalaenopsis amabilis under abiotic stress
图3 外源MeJA处理对非生物胁迫下蝴蝶兰幼苗叶片活性氧代谢的影响
Fig.3 Effect of exogenous MeJA on active oxygen metabolism of Phalaenopsis amabilis under abiotic stress
图2 外源MeJA处理对非生物胁迫下蝴蝶兰幼苗
叶片相对电导率的影响
Fig.2 Effect of exogenous MeJA on relative electrical con-
ductivity of Phalaenopsis amabilis under abiotic stress
植物生理学报916
胁迫下, 蝴蝶兰叶片的SOD、CAT和POD活性都显
著降低, 喷施MeJA后, 随着MeJA浓度的提高, 氧化
酶活性都逐渐增加。在干旱和高温胁迫下, 喷施
150和200 μmol·L-1 MeJA, 氧化酶活性与正常生长
情况下差异不显著; 在低温胁迫下, 喷施MeJA后
氧化酶活性增加, 但是在喷施200 μmol·L-1 MeJA
后, 只有SOD活性和CK差异不显著, CAT活性和CK
差异显著(5%), POD活性和CK差异极显著(1%)。
说明MeJA喷施处理, 能提高蝴蝶兰幼苗叶片的氧
化酶活性, 从而更加有效的清除活性氧, 保护叶片
细胞免受伤害。同时图3也说明蝴蝶兰作为热带
花卉, 对低温胁迫最为敏感, 喷施一定浓度的MeJA
后, 氧化酶活性升高, 但与CK相比差异显著。
4 不同浓度MeJA对非生物胁迫下蝴蝶兰幼苗MDA
含量的影响
从图4可以看出, 非生物胁迫下蝴蝶兰叶片中
MDA含量最高, 喷施一定浓度的MeJA后MDA含量
都降低。在干旱胁迫下, 喷施50 μmol·L-1 MeJA, 叶
片中MDA含量极显著下降, 喷施150和200 μmol·L-1
MeJA, 叶片中MDA含量已经于正常生长下(CK)差
异不显著。在高温胁迫下 , 喷施100 μmol ·L -1
MeJA, MDA含量下降显著, 200 μmol·L-1 MeJA,
MDA含量与CK差异不显著。在低温胁迫下, 随着
喷施MeJA浓度升高, 叶片MDA含量下降, 但是当
MeJA浓度为200 μmol·L-1时, MDA含量与CK依然
差异显著。说明MeJA喷施后诱导蝴蝶兰幼苗叶片
抗氧化物质含量的增加, 提高了其抗逆性。
讨　　论
叶绿素荧光动力学方法可以快速、灵敏、无
损伤地研究和探测各种逆境对植物光合生理的影
响(Bilska和Sowinski 2010; Ibáñez等2010; Liu和
Pang 2010)。活性氧代谢失调是环境胁迫下植物
收到伤害的主要原因之一。当植物受到逆境胁迫
时, 体内活性氧增生, 在一定程度上诱导了活性氧
清除酶类的升高及抗氧化物质含量的增加, 从而
更加有效地清除活性氧, 保护植物细胞免受伤害
(Dwyer等2009; Malecka等2009)。刘学庆等(2007)
对不同品种的蝴蝶兰进行了耐冷性研究, 结果表
明叶绿素含量、最大光化学效率(Fv/Fm)及超氧化
物歧化酶(SOD)活性对温度变化敏感, 能够及时反
应出蝴蝶兰在低温胁迫下的变化状况, 可作为鉴
定蝴蝶兰耐冷性强弱的指标。乔永昶(2011)试验
证明蝴蝶兰在低温胁迫期间, 施用B9能够通过降
低活性氧的含量、膜过氧化程度和细胞膜透性,
提高可溶性糖和可溶性蛋白含量来抵抗低温的胁
迫作用增强其抗寒性。因此, 叶绿素荧光参数和
氧化酶活性都能作为蝴蝶兰抗性生理研究的重要
指标。本实验结果表明, 在低温、干旱和极端高
温的非生物胁迫条件下, 喷施一定浓度的MeJA,
蝴蝶兰幼苗叶绿素荧光参数(Fv/Fm和ΦPSII)和氧化
酶活性都发生变化, 且变化与MeJA的浓度相关。
在较高的MeJA浓度(150, 200 μmol·L-1)喷施下, 蝴
蝶兰幼苗抗逆境能力提高, 各项生理指标与CK相
比差异不显著, 说明MeJA作为一种生物调节剂对
蝴蝶兰幼苗抗逆性的提高具有明显效果。在实际
温室大棚栽培管理中, 可以喷施一定浓度的MeJA
来提高蝴蝶兰幼苗的抗逆性 , 从而降低生产成
本。
MeJA是传导逆境信号及启动抗逆基因表达
的生理活性物质, 是农作物提高自身抗逆能力的
重要活性物质(Pak等2009)。MeJA在植物抵抗逆
境和适应胁迫的保护系统中具有重要作用, 能诱
导植物基因表达水平的变化, 产生茉莉酸类诱导
蛋白, 由它们启动防御系统, 诱导与植物抗逆有
关的产物(Horbowicz等2011)。本实验虽然表明
一定浓度的MeJA预处理能提高蝴蝶兰的抗逆性,
但是具体诱导作用机理 , 还有待进一步实验证
明。
图4 外源MeJA处理对非生物胁迫下蝴蝶兰
幼苗叶片MDA含量的影响
Fig.4 Effect of exogenous MeJA on MDA content of
Phalaenopsis amabilis under abiotic stress
邹清成等: 外源茉莉酸甲酯对非生物胁迫下蝴蝶兰幼苗叶绿素荧光和抗氧化指标的影响 917
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