全 文 ：植物生理学通讯 第 45卷 第 9期，2009年 9月 881
收稿 2009-06-13 修定 　2009-08-24
资助 江西师范大学青年教师成长基金。
* 通讯作者(E-mail: dengzy@ncu.edu.cn; Tel: 0791-8304402)。
茉莉酸甲酯对水稻幼苗抗冷性的影响
段小华 1,2, 邓泽元 1,*, 宾金华 3
1南昌大学生命科学学院食品科学与技术国家重点实验室, 南昌 330047; 2江西师范大学生命科学学院江西省亚热带植物资
源重点实验室, 南昌 330022; 3华南师范大学生命科学学院, 广州 510631
提要: 测定茉莉酸甲酯(MJ)对冷胁迫条件下水稻幼苗生长和与抗冷性相关生理生化指标影响的结果表明: 较高浓度的MJ
(10-3 mol·L-1)明显抑制冷胁迫下的水稻幼苗生长, 增加细胞膜的渗透性; 浓度低一些的MJ (10-4、10-5、10-6、10-7 mol·L-1)对
冷胁迫下水稻幼苗的生长和细胞膜有不同程度的保护作用, 其中以10-5 mol·L-1 MJ的效果为佳。10-5 mol·L-1 MJ处理的叶中
叶绿素降解程度小, 可溶性糖、可溶性总蛋白和脯氨酸的含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢
酶(CAT)的活性均增加, 丙二醛(MDA)含量降低, 因而水稻幼苗的抗冷性提高。
关键词: 茉莉酸甲酯; 水稻; 抗冷性
Effects of Methyl Jasmonate on Cold Resistance of Rice (Oryza sativa L.) Seed-
lings
DUAN Xiao-Hua1,2, DENG Ze-Yuan1,*, BIN Jin-Hua3
1State Key Laboratory of Food Science and Technology, College of Life Sciences, Nanchang University, Nanchang 330047, China;
2Jiangxi Subtropical Plant Key Laboratory, College of Life Sciences, Jiangxi Normal University, Nanchang 330022, China; 3College
of Life Sciences, South China Normal University, Guangzhou 510631, China
Abstract: The growth and several physiological and biochemical indexes related to cold resistance of rice
(Oryza sativa) seedlings were determined. The result showed that methyl jasmonate (MJ) at the concentration
of 10-3 mol·L-1 inhibited significantly the growth of rice seedlings and enhanced membrane osmosis. However,
MJ at the concentration of 10-4, 10-5, 10-6 or 10-7 mol·L-1 protected the growth of rice seedlings and cell membrane,
especially that at the concentration of 10-5 mol·L-1. Of the leaves of rice seedlings treated with MJ at the concen-
tration of 10-5 mol·L-1, the degradation degree of chlorophyll was lower than that without treatment with MJ, the
contents of soluble sugar, soluble protein and proline, and the activities of superoxide dismutase (SOD), peroxi-
dase (POD) and catalase (CAT) increased, and malondialdehyde (MDA) content decreased, thus the cold resis-
tance of rice seedlings was enhanced.
Key words: methyl jasmonate; rice; cold resistance
水稻是低温敏感植物, 低温是影响水稻种植和
产量的因素之一。因此, 提高水稻抗冷能力一直是
人们关注的问题。茉莉酸(jasmonic acid, JA)及茉
莉酸甲酯(methyl jasmonate, MJ)在调节植物胁迫反
应和发育过程中有多种生理作用(Fung等 2004)。
其在植物抗性的作用大多集中在抗病性、抗虫性
和抗旱性的研究(何红卫等2004; 刘庆安等2008; 董
桃杏等 2007)。有报道认为, MJ对采后黄瓜、香
蕉以及小麦幼苗的抗低温能力有一定的诱导作用
(韩晋和田世平 2006; 齐付国等 2006; 王海波等
2008)。而其对水稻抗冷性的研究还未见报道, 为
此本文探讨MJ对水稻幼苗抗冷性的影响。
材料与方法
水稻(Oryza sativa L.)品种 ‘先农 11’, 购自南
昌市种子公司, 保存于干燥器中备用。MJ由华南
师范大学生命科学学院宾金华先生实验室提供。
选择饱满一致的水稻种子, 浸于 10% H2O2中
消毒 30 min, 用蒸馏水冲洗数次, 放入恒温培养箱
(25 ℃)中催芽 5 d。选择发芽一致的种子播于直径
为 15 cm的塑料口杯(内装入洗净、烘干的沙子和
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营养液)中, 放入光照培养箱(25 ℃/16 h光照, 光照
强度为 400 μmol·m-2·s-1; 20 ℃/8 h黑暗, 湿度为
75%)中培养。总共播 24杯, 每杯播 10粒。水稻
幼苗长至二叶一心后, 将 24杯幼苗随机分成 6组,
每组 4杯, 分别用浓度为 0、10 - 3、10 - 4、10 - 5、
10-6、10-7 mol·L-1 MJ溶液处理1 d, 放入冰箱[(6±1) ℃,
黑暗]中进行冷胁迫处理 2 d, 然后放回光照培养箱
(5 ℃/16 h光照, 光照强度为 400 μmol·m-2·s-1; 20 ℃/
8 h黑暗, 湿度为 75%)中恢复生长 3 d后, 观察每
组水稻幼苗生长状况, 计算存活率, 测定细胞膜的
相对透性, 选出MJ的最佳处理浓度。以最佳浓度
的MJ作处理, 以蒸馏水为对照, 分别按上述方法
处理水稻幼苗, 并从MJ溶液处理幼苗 1 d后每天
于同一时间分别取样, 测定与幼苗抗冷性相关的生
理指标。
细胞质膜透性测定用电导率法( Ache r e 等
2004), 超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)
活性测定用氮蓝四唑法(卢静君等2004), 过氧化氢
酶(catalase, CAT)活性测定用紫外分光光度法(曾韶
西等 1991)。过氧化物酶(peroxidase, POD)活性的
测定用愈创木酚法, 可溶性蛋白含量测定用考马斯
亮蓝G-250法, 丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量
测定用硫代巴比妥酸法, 游离脯氨酸含量测定用茚
三酮比色法, 可溶性总糖含量测定用蒽酮比色法, 以
上均参考张志良和瞿伟菁(2003)书中的方法。叶
绿素含量采用 80%丙酮提取法(刘峰等 2001)。每
处理测定重复 3次, 取平均值。
用 F检验判断处理与对照叶片之间各项指标
的差异显著性。F>F0.05时, 处理与对照之间的差异
为显著性差异, 以 *表示; F>F0.01时, 处理与对照之
间的差异为极显著差异, 以 **表示。
结果与讨论
1 不同浓度MJ对低温胁迫下水稻幼苗生长和膜相
对透性的影响
低温条件下植物细胞受到破坏的最初部位是
细胞膜(李美茹等2000)。从表1可知, 较高浓度MJ
(10-3 mol·L-1)处理的水稻幼苗的膜电解质渗透率与
不作MJ处理的相比没有明显差异, 但植株矮小, 叶
色变浅, 叶尖枯干, 存活率低(表 1); 浓度低一些(10-4、
10-5、10-6、10-7 mol·L-1)的MJ处理的水稻, 其幼
苗的膜渗透率比不作MJ处理的低, 且生长也较好,
其中以10-5 mol·L-1 MJ溶液处理的水稻幼苗膜渗透
率最低, 与不作MJ处理的差异达极显著水平, 成
活率的差异达显著水平。表明相对较高浓度的MJ
加剧水稻幼苗细胞膜受冷胁迫的破坏程度, 而浓度
低一些的MJ可减轻水稻幼苗细胞膜受冷胁迫的破
坏程度, 其中尤以 10-5 mol·L-1 MJ的效果为佳。因
此以下实验的MJ浓度均采用 10-5 mol·L-1。
表 1 MJ对水稻幼苗低温胁迫后成活率和膜电渗透率的影响
Table 1 Effects of MJ on survival percentage and electrolyte
leakage of rice seedlings under cold stress
浓度 /mol·L-1 幼苗成活率 /% 电解质渗透率 /%
0 7 8 3 0
10-3 32* 3 3
10-4 7 8 2 2
10-5 95* 14**
10-6 8 3 17*
10-7 8 6 19*
　　*显著差异(P≤ 0.05); **极显著差异(P≤ 0.01)。
2 MJ对冷胁迫下水稻幼苗叶中叶绿素、可溶性糖
和可溶性总蛋白含量的影响
从图 1可见: (1)低温胁迫前, MJ处理与否的
水稻幼苗叶中叶绿素含量没有明显差异, 低温胁迫
后, 不作MJ处理的叶绿素含量迅速下降, 在恢复
生长后稍有回升, 但仍处于较低水平, 而MJ处理
的叶绿素含量在整个低温胁迫和恢复过程中仍维持
较高水平, 差异达显著水平(图 1-a)。(2)低温胁迫
前, MJ处理的水稻幼苗中可溶性糖含量升高。低
温胁迫后, MJ处理与否的可溶性糖含量均明显上
升, 但处理的上升得稍微快一些。2 d后, 二者均
达到最大值。在恢复生长过程中, 二者的可溶性糖
含量稍有下降, 但不作MJ处理的下降快些(图 1-
b)。可溶性蛋白含量的变化趋势与可溶性糖含量
相似。冷胁迫 2 d和恢复过程中处理的可溶性蛋
白含量显著高于不作MJ处理的(图 1-c)。表明MJ
可通过水稻幼苗中可溶性糖和可溶性蛋白含量的提
高而增强其抗冷性。
3 MJ对冷胁迫下水稻幼苗叶中游离脯氨酸和MDA
含量的影响
从图 2可见: (1)低温胁迫前, MJ处理的水稻
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图 1 低温胁迫下和恢复生长过程中MJ对水稻幼苗叶绿
素、可溶性糖和可溶性总蛋白含量的影响
Fig.1 Effects of MJ on the contents of chlorophyll, soluble
sugar and soluble protein of rice seedlings under cold
stress and in the course of growth recovery
幼苗比不作MJ处理的脯氨酸含量明显低。低温胁
迫后, 二者的脯氨酸含量均明显上升, 但不作MJ处
理的上升得稍微慢一些。在恢复生长过程中, 尽管
两者呈摇摆不定的升降趋势, 但从总体上看, MJ处
理的水稻幼苗中脯氨酸含量始终明显较高。(2)低
温胁迫前, MJ处理与否的水稻幼苗的MDA含量基
本上相同。低温胁迫后, 二者均上升, 但MJ处理
的要比不作MJ处理的上升稍微慢一些。在恢复生
长过程中, 两者的MDA含量均下降, 但仍高于低温
胁迫前的MDA水平, 且不作MJ处理的始终高些。
4 MJ对冷胁迫下水稻幼苗中SOD、POD和CAT
活性的影响
从图 3可见: (1)冷胁迫前, MJ处理与否的水
稻幼苗中 SOD活性基本上相同。低温胁迫后, 二
者的SOD活性均明显上升, 但MJ处理的比不作MJ
处理的上升得稍微慢一些。在恢复生长过程中, 二
者的 SOD活性均下降, 但高于低温胁迫前的 SOD
活性水平, MJ处理的明显高些。表明MJ对冷胁
迫下水稻幼苗中 SOD活性有促进作用。(2) POD
活性变化趋势与SOD基本上相似。(3)低温胁迫前,
图 2 低温胁迫下和恢复生长过程中MJ对水稻幼苗
脯氨酸和MDA含量的影响
Fig.2 Effects of MJ on the contents of proline and MDA
of rice seedlings under cold stress and in the
course of growth recovery
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图 3 低温胁迫下和恢复生长过程中MJ对水稻幼苗
SOD, POD和CAT活性的影响
Fig.3 Effects of MJ on the activities of SOD, POD and CAT
of rice seedlings under cold stress and in the
course of growth recovery
MJ处理与否的水稻幼苗中CAT活性基本相同, 在
低温胁迫及恢复生长过程中, MJ处理的水稻幼苗的
CAT活性显著高于不作MJ处理的。这些结果与
齐付国等(2006)的结果一致。
总之, MJ可通过提高 SOD、POD和 CAT活
性, 以及可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸的含
量, 降低膜脂过氧化产物MDA的积累和细胞膜的
电解质渗透性, 削弱叶绿素的降解, 最终提高水稻
幼苗的抗冷能力。
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