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关于植物激素水杨酸调控小麦抗寒性研究进展

大C-会员头像-www.bzwz.com标准物质网 大C 0 540 2021-08-05
【摘要】介绍了植物激素水杨酸(Salicylicacid,SA)调控小麦抗寒性的研究概况.结果表明,一定浓度的水杨酸可以促进低温胁迫后小麦种子的萌发,抗寒性不同的小麦所需SA的最适浓度也不同,但都在0.005~0.100mmol/L之间;SA可以抑制小麦细胞膜脂过氧化,使细胞膜的完整性得到保持,并且使冬小麦细胞核的受损程度降低;外源SA可以提高渗透调节物质可溶性糖、脯氨酸以及可溶性蛋白的含量,促进蔗糖的合成,抑制蔗糖的降解,提高糖酵解代谢途径中关键酶的活性,在低温胁迫的前期促进抗坏血酸(ASA)、总ASA、谷胱甘肽(GSH)、总GSH含量的提高,在低温胁迫的后期促进抗坏血酸-谷胱甘肽(ASA-GSH)循环的进行.通过调节,SA处理使冬小麦在越冬过程中积累了更多的中间代谢产物,从而产生充足的能量以维持其在越冬期间的能量消耗,为其安全越冬提供物质和能量保障,并且在抗寒性强的小麦品种中,SA对抗寒性的调控更加明显.
  • 水杨酸(Salicylicacid,SA)也称邻羟基苯甲酸,是一种能够调控植物生长发育,并且影响环境胁迫的内源信号酚类化合物.1828年,微量的水杨糖苷被成功分离,1838年学者Piria将这种活性成分命名为SA.外源SA可以影响植物的种子萌发,还可以作为一种重要的信号分子,在植物响应生物胁迫中起重要作用.

    寒害是非生物胁迫的一种,限制着世界范围内农作物的分布以及产量.冷胁迫促进了黄瓜、小麦和拟南芥根中内源SA的积累,说明SA也参与到植物冷胁迫的响应过程中.因此,本文总结了SA对小麦抗寒性的调控,以期为揭示激素SA调控冬小麦抗寒性的机制,探索植物激素提高农作物抗寒性奠定一定的理论基础,并为田间大面积生产提供一定的实践基础.

    1SA对低温下小麦种子萌发及细胞膜稳定性的影响

    小麦经SA浸种,-5℃低温胁迫处理24h后,随着SA处理浓度的增加,种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数都呈现出先上升后下降的趋势,种苗的电导率和MDA含量则呈现出相反的变化趋势,即先下降后上升,不同品种小麦种子萌发所需的最适SA浓度不同,但都在0.005~0.100mmol/L之间.由此可见,低浓度的SA处理可以抑制小麦细胞膜脂过氧化,使细胞膜的完整性得到保持,可以在一定程度上减缓低温对种子的伤害,促进种子在低温下萌发.但是,SA浓度太高时则对小麦种子在低温下萌发有抑制作用,不同品种小麦由于抗寒性不同,种子萌发所需的最适SA浓度也不同.

    2外源SA对冬小麦生理特性的影响

    将小麦幼苗进行低温胁迫,发现经过SA预处理的小麦幼苗中可溶性糖含量、脯氨酸含量和可溶性蛋白含量均增加,MDA含量则先降低后升高,H2O2含量降低,说明SA预处理可能通过降低膜透性和提高膜系统的稳定性以及提高可溶性糖、脯氨酸和蛋白质的含量来提高小麦幼苗的抗寒性.当SA的浓度为1.5mmol/L时,小麦幼苗的抗寒性最强.SA预处理后,不同抗寒性小麦的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、PSII最大光量子产量、光化学猝灭系数等光合参数总体上都高于对照,表明外源SA对低温下的小麦幼苗在光合活性以及光保护方面起到了促进作用,而且小麦的抗寒性越强,这种影响越显著.

    3外源SA对冬小麦细胞超微结构的影响

    强抗寒冬小麦东农冬麦1号在三叶期时喷施1×10-4mol/LSA,在整个越冬期,SA预处理的冬小麦细胞核的受损程度降低,细胞的核膜边缘比较清晰,线粒体的结构也清晰并且完整,内嵴的数目和分蘖节中线粒体的数目也有所增加.在越冬期的最低温-25℃时,SA处理后的小麦茎和分蘖节的细胞核膜也受到了轻微的破坏,核膜和线粒体的外膜出现模糊不清的现象,但与对照相比,受损明显减轻;在0℃以上温度时,SA预处理的小麦茎和分蘖节细胞中前质体和淀粉粒的数目增加,分蘖节中的液泡数目也显著多于对照组.并且外源SA处理后的冬小麦茎和分蘖节中的MDA含量也都低于对照组,说明在寒地冬小麦越冬过程中,SA预处理减轻了低温对冬小麦膜系统造成的损伤,增强了低温下小麦细胞结构的稳定性,提高了冬小麦的低温适应能力及寒地冬小麦的返青率(从85%提高到91%).

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