損傷揮發(fā)物信號(hào)在棗樹間的傳遞及其作用研究

范艷玲，楊曉婷，李新崗，高文海

(1 西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院，陜西省林業(yè)綜合重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100；2 甘肅省定西市臨洮農(nóng)業(yè)學(xué)校，甘肅 臨洮 730500)

損傷揮發(fā)物信號(hào)在棗樹間的傳遞及其作用研究

范艷玲1，2，楊曉婷1，李新崗1，高文海1

(1 西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院，陜西省林業(yè)綜合重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100；2 甘肅省定西市臨洮農(nóng)業(yè)學(xué)校，甘肅 臨洮 730500)

【目的】 損傷揮發(fā)物信號(hào)能夠誘導(dǎo)植物增強(qiáng)對(duì)害蟲防御的反應(yīng)，探究3種損傷揮發(fā)物信號(hào)(綠葉揮發(fā)物GLVs、茉莉酸甲酯誘導(dǎo)揮發(fā)物 MeJA-VOCs和蟲害植物揮發(fā)物HIPVs)是否對(duì)鄰近棗樹具有激發(fā)作用?！痉椒ā?在田間條件下，研究3種損傷揮發(fā)物信號(hào)(GLVs、MeJA-VOCs和HIPVs)對(duì)棗樹蛋白酶抑制劑(PI)、多酚氧化酶(PPO)和脂氧合酶(LOX)活性的影響，并用GC-MS分析健康棗樹、剪葉棗樹和蟲害棗樹揮發(fā)物的差異?！窘Y(jié)果】 3種損傷信號(hào)處理均可顯著提高(同株)鄰近枝或鄰近株P(guān)I、PPO和LOX活性，表明損傷信號(hào)激起了臨近棗樹的防御反應(yīng)，啟動(dòng)了棗樹的十八烷信號(hào)途徑。GLVs處理?xiàng)棙涞姆烙磻?yīng)可持續(xù)48 h，而MeJA-VOCs和HIPVs處理可持續(xù)5 d以上。對(duì)棗樹揮發(fā)物的研究發(fā)現(xiàn)，剪葉損傷和蟲害棗樹揮發(fā)物組分和含量明顯增加，其中樅油烯、乙酸-4-己烯醇酯和3,6,6-三甲基雙環(huán)[3，1，1]庚-2-烯是棗樹損傷后的特異組分，乙酸-4-己烯醇酯是蟲害棗樹的特異揮發(fā)物?！窘Y(jié)論】 棗樹能夠識(shí)別鄰近棗樹通過空中傳遞的損傷信號(hào)，提高棗樹自身的防御水平。

損傷揮發(fā)物；棗樹；信號(hào)傳遞；防御反應(yīng)；激發(fā)作用；棗鐮翅小卷蛾

植物能夠“偷聽”(eavesdroping) 到鄰近蟲害植物的“報(bào)警”信號(hào)(signal cascade)，激活自身的防御[1-3]。也就是說，蟲害植物揮發(fā)物(herbivore-induced plant volatiles,HIPVs)，即損傷信號(hào)(wound signal)不僅能起到間接防御的作用[4]，也可激活和增強(qiáng)臨近植物的防御水平[2,5-7]。Ton等[7]發(fā)現(xiàn)，暴露在蟲害玉米(Zeamays)揮發(fā)物下并不能直接激活玉米的防御基因，但可以激起這些基因在隨后的蟲害中更加強(qiáng)烈或更早地被誘導(dǎo)，從而降低甜菜夜蛾(Spodopteraexigua)幼蟲的危害及其發(fā)育，增加對(duì)害蟲寄生蜂(Cotesiamarginiventris)的吸引。Kessler等[1]也證實(shí)，損傷北美艾灌(Artemisiatridentata)可引起臨近煙草(Nicotianaattenuata)相關(guān)防御基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，但并沒有發(fā)現(xiàn)直接防御物質(zhì)(如尼古丁和蛋白酶抑制劑)的增加；但當(dāng)煙草天蛾(Manducasexta)幼蟲在激活的植株上取食時(shí)，蛋白酶抑制劑快速增加，這種防御反應(yīng)降低了天蛾幼蟲的危害、增加了小幼蟲的死亡率。上述研究表明，對(duì)臨近蟲害植物揮發(fā)物(信號(hào))的反應(yīng)，使植物提高了自身的適合度(fitness)。損傷信號(hào)是植物受害的暗示，植物利用這些信號(hào)喚起自身的防御而獲益[8]。

茉莉酸(JA)或茉莉酸甲酯(MeJA)是蟲害植物的信號(hào)物質(zhì)，由亞麻酸(linolenic acid,LA)經(jīng)十八烷(octadecanoids)信號(hào)途徑而來。在質(zhì)體中，亞麻酸先經(jīng)脂氧合酶(LOX)形成13-過氧化氫亞麻酸(13-HPLA)，再經(jīng)氧化丙二烯合酶/環(huán)化酶形成十二氧合植物二酸(12-oxophytodienoic acid，12-OPDA)；12-OPDA轉(zhuǎn)移到過氧化物酶體中，最終形成JA[9]。另外，脂氧合酶途徑可形成綠葉揮發(fā)物(GLVs)，即13-HPLA經(jīng)過氧化氫酶(HPL)、乙醇脫氫酶等形成3-己烯醛(Z-3-6:AL)、3-己烯醇(Z-3-6:OL)、乙酸-3-己烯酯(Z-3-6:AC)及其衍生物[6,10]。對(duì)棗樹揮發(fā)物的研究發(fā)現(xiàn)，不同發(fā)育階段棗樹揮發(fā)物不同，幼葉期棗樹揮發(fā)物有23種，棗鐮翅小卷蛾(AncylissativaLiu)蟲害揮發(fā)物21種，機(jī)械損傷揮發(fā)物25種，主要為萜類揮發(fā)物和綠葉揮發(fā)物，其中乙酸-4-己烯醇酯是蟲害后新增含量最多的揮發(fā)物[11]。

HIPVs或GLVs作為蟲害后植物間通訊的信號(hào)物質(zhì)(損傷信號(hào))發(fā)揮著重要作用。用不同濃度的損傷信號(hào)處理植物，可以誘導(dǎo)健康植物防御相關(guān)基因的表達(dá)和揮發(fā)物的釋放。然而，這些反應(yīng)與實(shí)際的蟲害或JA誘導(dǎo)相比要弱一些[2,12]。Turling等[8]認(rèn)為，蟲害揮發(fā)物信號(hào)可以被同種植物或其他種植物所利用，強(qiáng)烈的信號(hào)能立即激活植物的防御，而低濃度的信號(hào)分子只能喚起植物的防御。范艷玲等[13]研究發(fā)現(xiàn)，棗鐮翅小卷蛾(又名棗粘蟲)蟲害揮發(fā)物可以引起臨近棗樹的直接防御。本研究繼續(xù)以棗樹(ZizyphusjujubaMill.)和棗鐮翅小卷蛾為試驗(yàn)系統(tǒng)，研究3種損傷信號(hào)(GLVs、茉莉酸甲酯誘導(dǎo)揮發(fā)物MeJA-VOCs和HIPVs)對(duì)鄰近棗樹直接防御的作用，即測(cè)試蛋白酶抑制劑(PI)和多酚氧化酶(PPO)的變化，研究脂氧合酶(LOX)的動(dòng)態(tài)(因?yàn)長(zhǎng)OX是十八烷信號(hào)途徑和脂氧合酶途徑共同前體的催化酶)，探討損傷信號(hào)的傳遞及其對(duì)鄰近棗樹的作用。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在西北農(nóng)林科技大學(xué)清澗紅棗試驗(yàn)站(37°07′N，110°07′E)，該試驗(yàn)站位于陜西省清澗縣牛家灣村，距縣城2 km，海拔900 m，年平均降水量500 mm，年平均溫度9.6 ℃。

1.2 試驗(yàn)材料

1.2.1 植物材料與蟲源 供試棗樹選用2年生木棗嫁接苗，株高60 cm，株行距均為50 cm×1 m。供試棗鐮翅小卷蛾3齡幼蟲采自清澗縣馬家河棗園，帶回試驗(yàn)站用鮮棗葉飼養(yǎng)，接蟲前饑餓24 h。

1.2.2 儀器與試劑 主要儀器有UV-1700型紫外分光光度計(jì)；冷凍離心機(jī)(Sigma公司)；Trace DSQ氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)(Thermo-Finnigan公司)；固相微萃取(Solid Phase Micro Extraction,SPME)(Supleco公司)，萃取頭選用100 μm聚二甲基硅氧烷(PDMS)；QC-1 B型氣體采樣儀(北京市勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)研究所)；硅膠管(北京市房山區(qū)黎明橡膠制品廠)；微波爐專用塑料袋(40 cm×50 cm)等。

主要試劑有二氯甲烷(色譜純，美國(guó)TEDIA公司)；95%茉莉酸甲酯、α-胰蛋白酶和亞麻酸(Sigma公司)。

1.3 試驗(yàn)處理與樣品采集

1.3.1 損傷信號(hào)傳遞 本試驗(yàn)設(shè)同株不同二次枝間通氣和不通氣、異株二次枝間通氣和對(duì)照二次枝共4個(gè)處理。

(1)同株不同二次枝間通氣處理。2009-05棗樹展葉期(下同)，用微波爐專用塑料袋將晉棗植株的第4個(gè)二次枝(自植株頂部算起，下同)與其上部鄰近的第3個(gè)二次枝(即鄰近枝)套上，用硅膠管相連(如圖1所示)。將10頭饑餓24 h的3齡棗鐮翅小卷蛾幼蟲接到第4個(gè)二次枝(即蟲害枝)上取食，用氣體采樣儀將蟲害枝揮發(fā)物抽到鄰近枝，氣體流速100 mL/min，通氣3 d后，將幼蟲取下，清理蟲糞，接著采集蟲害枝及鄰近枝葉片，采后迅速放入液氮罐中，然后轉(zhuǎn)入-80 ℃冰箱中保存，用于酶活性測(cè)定。

(2)同株不同二次枝間不通氣處理。與(1)不同之處在于二次枝間不用硅膠管連接，單獨(dú)用氣泵抽氣，以免枝間氣體交換。

(3)異株二次枝間通氣處理。與(1)不同之處是鄰近枝為鄰近植株的第3個(gè)二次枝。

(4)對(duì)照二次枝。二次枝不接蟲，也不與其他二次枝通氣連接。

1.3.2 損傷揮發(fā)物激起棗樹防御反應(yīng)的研究 該試驗(yàn)設(shè)GLVs、MeJA-VOCs和HIPVs 3種處理，防御酶(PI、PPO和LOX)活性測(cè)定參考范艷玲等[13]的方法。

(1)GLVs處理。GLVs處理參照Engelberth等[6]的方法。選生長(zhǎng)一致的2年生木棗16株，平均分為8組，每組2株，用塑料袋套住每組的其中一株，取2 g剪碎的木棗幼葉置于袋內(nèi)進(jìn)行GLVs處理(GLVs處理株)。為保持試驗(yàn)條件的一致性，每組的另一株也用塑料袋套住作為對(duì)照株，分別在處理0，1，2，4，8，12，24和48 h后，采集棗吊頂部葉片約0.2 g，迅速放入液氮中，然后置于-80 ℃超低溫冰箱中保存，用于酶活性測(cè)定。

(2)MeJA-VOCs處理。該試驗(yàn)采用暴露法處理[7,13]。選生長(zhǎng)一致的2年生木棗18株，分為6組，每組3株，分別設(shè)MeJA處理株、鄰近株和對(duì)照株，間距2 m以上。暴露法處理為：MeJA處理株用塑料袋整株套住，內(nèi)放1棕色小瓶，瓶?jī)?nèi)裝浸有MeJA 200 μL和體積分?jǐn)?shù)95%乙醇2 mL的脫脂棉，處理24 h后，移走棕色小瓶，用硅膠管將MeJA處理株與鄰近株連接，用氣泵將MeJA處理株氣體抽到鄰近株上，氣體流速100 mL/min，分別在誘導(dǎo)0，1，2，3，4和5 d后，采集MeJA處理株、鄰近株和對(duì)照株葉片。采樣處理同上。

(3)HIPVs處理。試驗(yàn)方法同MeJA處理。區(qū)別在于MeJA處理株改為蟲害株，用10頭3齡棗鐮翅小卷蛾幼蟲取食24 h，然后移出幼蟲。

1.4 棗樹揮發(fā)物的采集與分析

1.4.1 揮發(fā)物的采集 在棗樹展葉期，隨機(jī)選取長(zhǎng)勢(shì)一致的健康棗樹3株，用塑料袋罩住，一株作為對(duì)照，一株用2 g剪碎棗樹葉片處理24 h，另一株則讓棗鐮翅小卷蛾3齡幼蟲取食24 h，之后每株選取3個(gè)處理?xiàng)椀?，放?50 mL的三角瓶?jī)?nèi)，用固相微萃取頭吸附1 h，接著用GC-MS進(jìn)行分析。

1.4.2 GC-MS分析 進(jìn)樣口溫度250 ℃，起始溫度40 ℃，停留2.5 min后以8 ℃/min升到250 ℃。色譜柱為SE-54毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm ID，膜厚0.25 μm)，載氣為氦氣，純度>99.999%，流速1 mL/min，分流比50∶1。質(zhì)譜條件：EI離子流，電離能70 eV。各成分通過與譜庫(kù)(NIST 2002版)標(biāo)準(zhǔn)化合物的質(zhì)譜圖核對(duì)并分析后進(jìn)行定性，根據(jù)峰面積歸一化法進(jìn)行定量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

所有樣品測(cè)試均重復(fù)3次，所得數(shù)據(jù)用SAS/ Win(v8)軟件進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，用單因素方差分析法(ANOVA)分析處理間的差異顯著性，用SigmaPlot 10.0繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 棗樹損傷信號(hào)的傳遞途徑

圖2顯示，被棗鐮翅小卷蛾幼蟲取食后，不論是同株還是異株棗樹，與蟲害二次枝通氣的鄰近枝(A2和C2)的PI、PPO和LOX 3種酶活性均顯著高于不通氣的鄰近枝(B2)，且3種酶活性均與對(duì)照二次枝(CK)差異極顯著(P<0.01)。同一植株內(nèi)，與蟲害枝未通氣的鄰近枝(B2)3種酶活性略高于對(duì)照枝，與CK差異不顯著；與蟲害枝通氣的鄰近枝(A2)3種酶活性高于對(duì)照株，差異極顯著(P<0.01)。這表明被棗鐮翅小卷蛾幼蟲取食后，蟲害棗樹揮發(fā)物(損傷信號(hào))在空中具有傳遞性，可引起鄰近枝葉片防御酶活性顯著增加，啟動(dòng)了茉莉酸信號(hào)途徑(LOX活性顯著增加)。而株內(nèi)通氣的鄰近枝(A2)3種酶活性要高于異株通氣的鄰近枝(C2)，并且株內(nèi)不通氣的鄰近枝(B2)3種酶活性也高于對(duì)照株，推測(cè)株內(nèi)系統(tǒng)誘導(dǎo)[10]或維管束系統(tǒng)在這種損傷信號(hào)傳遞中也有作用[14]。

2.2 不同損傷信號(hào)對(duì)棗樹防御反應(yīng)的作用

2.2.1 GLVs 圖3顯示，GLVs處理2年生棗樹后，其PI、PPO和LOX 3種酶活性均顯著增加。GLVs處理1，2，8，12和24 h時(shí)，PI活性均與CK差異顯著(P<0.05)，且處理2和24 h時(shí)差異達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。GLVs處理?xiàng)棙浜?，PPO活性迅速增加，在處理2 h時(shí)達(dá)到最高(為CK的72.52 %)，4 h后開始下降，但仍與CK差異極顯著；在處理24 h時(shí)又出現(xiàn)一個(gè)微弱高峰，隨后迅速下降。LOX活性變化趨勢(shì)與PI基本一致，但變化幅度較PI更劇烈。上述結(jié)果表明，GLVs顯著激發(fā)了鄰近棗樹的防御反應(yīng)。從LOX的活性變化來看，與誘導(dǎo)防御一致，其也啟動(dòng)了棗樹的十八烷信號(hào)途徑[6,15]。

2.2.2 MeJA-VOCs 由圖4可以看出，MeJA處理24 h后，處理株與鄰近株連續(xù)通氣5 d，鄰近株P(guān)I、PPO和LOX 3種酶活性較CK顯著增加，但低于MeJA處理株。鄰近株P(guān)I活性在處理第1天就顯著增加，第3天達(dá)到最高點(diǎn)(1.348 U/(g·min))，與CK差異極顯著(P<0.01)；隨后開始下降，第5天已接近對(duì)照株水平。鄰近株P(guān)PO活性則在處理第2天達(dá)到峰值(2.152 U/(g·min))，隨后開始下降，第5天仍明顯高于對(duì)照株。鄰近株LOX的變化趨勢(shì)與PI相近，也是在處理第3天達(dá)到峰值(7.728 U/(g·min))，與CK差異極顯著(P<0.01)。上述結(jié)果表明，MeJA處理后，處理?xiàng)棙溽尫诺膿]發(fā)物作為損傷信號(hào)可通過空氣傳遞到鄰近棗樹，激發(fā)鄰近棗樹的防御反應(yīng)，啟動(dòng)棗樹的十八烷信號(hào)途徑，并且這種防御反應(yīng)可持續(xù)5 d以上。與MeJA處理?xiàng)棙湎啾龋徑鼦棙浞烙磻?yīng)的強(qiáng)度相對(duì)較低，持續(xù)時(shí)間也較短。

2.2.3 HIPVs 由圖5可以看出，棗鐮翅小卷蛾取食24 h后，蟲害株和鄰近株連續(xù)通氣5 d，鄰近株P(guān)I、PPO和LOX 3種酶活性均較CK顯著增加，但低于蟲害株。鄰近株在處理后1～3 d PI活性不斷增加，隨后開始下降，且在處理第2 天與CK差異極顯著(P<0.01)，第3天差異顯著(P<0.05)。鄰近株P(guān)PO活性在處理5 d內(nèi)基本保持在一個(gè)較高水平，變化趨勢(shì)較平緩，第1，3，4，5 天PPO活性與CK差異顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)。鄰近株的LOX活性在處理后1～2 d顯著增加，與CK差異極顯著(P<0.01)，且第2天LOX活性超過了蟲害株，第3天LOX活性急劇下降，第5天基本接近對(duì)照株水平。這表明HIPVs作為損傷信號(hào)通過空氣傳遞到鄰近棗樹，激發(fā)了鄰近棗樹的防御(PI和PPO)反應(yīng)，從而啟動(dòng)十八烷信號(hào)途徑(LOX)，且這種防御反應(yīng)可持續(xù)5 d以上。與蟲害棗樹相比，鄰近棗樹防御反應(yīng)的強(qiáng)度相對(duì)較低，持續(xù)時(shí)間也較短。

2.3 棗樹損傷揮發(fā)物(信號(hào))成分的比較

由圖6可以看出，健康棗樹揮發(fā)物組分及含量與剪葉損傷處理和棗鐮翅小卷蛾蟲害棗樹顯著不同。剪葉損傷后，α-水芹烯、桉樹醇、(Z)-3-己烯醇、α-法呢烯、樅油烯、3,6,6-三甲基雙環(huán)[3,1,1]庚-2-烯和(Z)-丁酸-3-己烯酯含量升高，莰烯、α-蒎烯和(Z)-羅勒烯含量降低；而蟲害后，莰烯、α-水芹烯、桉樹醇、(Z)-3-己烯醇、(Z)-丁酸-3-己烯酯的含量明顯升高，(Z)-羅勒烯、α-法呢烯、甲氧基苯基肟和水楊酸甲酯含量降低。其中樅油烯、乙酸-4-己烯醇酯和3,6,6-三甲基雙環(huán)[3,1,1]庚-2-烯是棗樹受到損傷后新釋放的化合物，而乙酸-4-己烯醇酯是蟲害或損傷棗樹新釋放的特異揮發(fā)物，與Yang等[11]的研究結(jié)果基本一致。

3 討 論

本研究結(jié)果表明，GLVs、MeJA處理或蟲害后，處理?xiàng)棙浼捌溧徑關(guān)I、PPO和LOX活性快速增加。在田間自然條件下，棗鐮翅小卷蛾取食3 d并通氣，3 d后蟲害棗樹和(通氣)鄰近棗樹3種酶活性都顯著增加，其防御可持續(xù)5 d以上[12]；本試驗(yàn)中，MeJA和蟲害處理24 h后，移開處理，使處理株和鄰近株保持通氣，處理株和鄰近株P(guān)I、PPO和LOX 3種酶活性也均顯著增加，其防御(PI和PPO)作用可持續(xù)5 d以上；3種損傷信號(hào)顯著增加了臨近棗樹LOX的活性，表明啟動(dòng)了棗樹的十八烷信號(hào)途徑[6,15]。這些結(jié)果也表明，GLVs、MeJA處理或蟲害后，棗樹釋放的特異性揮發(fā)物(即損傷信號(hào))，可被鄰近棗樹所“感知”，并作出相應(yīng)的防御反應(yīng)。說明這些損傷信號(hào)是通過空氣這一介質(zhì)在植株間傳遞的，這與該領(lǐng)域其他研究結(jié)果一致[16-18]。通氣條件下，蟲害揮發(fā)物顯著提高了鄰近株或鄰近枝PI、PPO和LOX 3種酶活性，同株二次枝3種酶活性略高于異株二次枝；而不通氣條件下，同株二次枝3種酶活性略高于對(duì)照枝，這說明蟲害后除了空氣傳遞損傷信號(hào)外，不排除系統(tǒng)誘導(dǎo)或維管系統(tǒng)的信號(hào)傳導(dǎo)[14,19-22]。

誘導(dǎo)防御(induced defense)可以使植物避免沒有害蟲時(shí)的防御投入，但植物也可能面對(duì)害蟲攻擊時(shí)因需要時(shí)間調(diào)動(dòng)防御而使植物受害。為了補(bǔ)償這一缺陷，有些植物對(duì)特異性的環(huán)境信號(hào)采用激發(fā)性防御(即激發(fā)作用 priming)對(duì)策，因?yàn)檫@種信息預(yù)示了植物面臨蟲害的危險(xiǎn)[8]。本研究結(jié)果顯示，3種損傷信號(hào)都顯著誘導(dǎo)了棗樹的直接防御，啟動(dòng)了棗樹的十八烷信號(hào)途徑。但蟲害玉米揮發(fā)物不能直接激活玉米的防御基因、增加玉米的防御水平[6-7]，而北美艾灌損傷揮發(fā)物(GLVs)只能引起臨近煙草相關(guān)防御基因表達(dá)，但不能誘導(dǎo)直接防御物質(zhì)(如尼古丁和蛋白酶抑制劑)的增加[1]，這與本研究結(jié)果不同。對(duì)木本植物楊樹(Populusdeltoides×nigra)、利馬豆(Phaseoluslinatus)等的研究發(fā)現(xiàn)，蟲害植物揮發(fā)物(HIPVs)可誘導(dǎo)臨近樹或枝葉的間接或直接防御物質(zhì)，提高臨近植物的防御水平[17-18,23]，這與本研究結(jié)果一致。

植物間損傷信號(hào)的傳遞，可能經(jīng)過信號(hào)釋放、空中傳遞、植物接收和識(shí)別4個(gè)步驟，但具體機(jī)理并不清楚[2]。而損傷信號(hào)則主要包括HIPVs中的萜類揮發(fā)物，如(E)-β-羅勒烯和(E)-4,8-二甲基-1,3,7-十碳三烯(DMNT)[12]；6碳的GLVs，如(Z)-3-己烯醛、(Z)-3-己烯醇、乙酸-(Z)-3-己烯酯、(E)-2-己烯醛，或異丁烯醛等[6,8,15,18,24]。本研究結(jié)果顯示，剪葉損傷棗樹揮發(fā)物增加了樅油烯、乙酸-4-己烯醇酯和3,6,6-三甲基雙環(huán)[3,1,1]庚-2-烯，而乙酸-4-己烯醇酯是蟲害或損傷棗樹的特異揮發(fā)物[11]。所以，GLVs、MeJA或HIPVs處理后，樅油烯、3-己烯醇、3,6,6-三甲基雙環(huán)[3,1,1]庚-2-烯和乙酸-4-己烯醇酯可能是棗樹重要的損傷信號(hào)，但這些信號(hào)化合物的具體作用還需要進(jìn)一步研究。

GLVs處理后，棗樹體內(nèi)PI、PPO、LOX 3種酶活性變化劇烈，尤其是PPO和LOX，但持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短(約2 d)。而用MeJA處理或蟲害后，鄰近株3種酶活性變化較大，防御反應(yīng)持續(xù)5 d以上，明顯長(zhǎng)于GLVs處理株。這說明棗樹防御反應(yīng)的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間與損傷信號(hào)的種類和濃度有關(guān)，這與其他學(xué)者的研究結(jié)果一致[1,8]，但不同棗樹損傷揮發(fā)物的具體作用還有待進(jìn)一步研究。GLVs、MeJA-VOCs或HIPVs處理后，鄰近棗樹防御水平的增加，是否也可引誘棗鐮翅小卷蛾寄生蜂(間接防御作用)；當(dāng)受植食性昆蟲危害后，已經(jīng)被損傷信號(hào)激發(fā)了防御反應(yīng)的棗樹，能否再次提高防御水平，從而影響害蟲的正常生長(zhǎng)發(fā)育(直接防御作用)[7]，這些工作都需要進(jìn)一步研究和探討。

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Transmission and effect of wound signals on defensive response of jujubes

FAN Yan-ling1，2,YANG Xiao-ting1,LI Xin-gang1,GAO Wen-hai1

(1CollegeofForestry,KeyLaboratoryofComprehensiveForestryofShaanxiProvince,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China;2LintaoAgriculturalSchoolofDingxiMunicipolityGansuProvince,Lintao,Gansu730500,China)

Abstrcat: 【Objective】 Airborne wound signals could induce plants for enhanced defense against future insect attack,but evidence is sparse in China.The subject of this study was to examine the priming effects of wound signals (GLVs,MeJA-VOCs and HIPVs) on neighboring jujube plants.【Method】 Under field conditions,we studied the effects of three damage volatile signals (GLVs,MeJA-VOCs and HIPVs) on jujube protease inhibitor (PI),polyphenol oxidase (PPO) and lipoxygenase (LOX).We also analyzed the differences in volatile organic compounds released by healthy jujube,wound jujube and insect infected jujube using GC-MS.【Result】 PI,PPO and LOX activities of adjacent shoots or neighboring plants were significantly enhanced by treatments with these three wound volatiles,indicating that wound signals primed defensive response of neighboring plants or shoots,and activated the octadecanoid signaling pathway.Defense response could last 48 hours in GLVs treated plants,and over 5 days in MeJA-VOCs and HIPVs treated plants.Types and contents volatile components were both remarkably improved in wound-plant and insect infected plant.D-Sylvestrene,acetate 4-Hexen-1-ol and 3,6,6-Trimethyl-bicyclo[3,1,1]hept-2-ene were particular constituents after the plants were wounded while acetate 4-Hexen-1-ol was a specific volatile compound in insect infected plants.【Conclusion】 Jujube could recognize wound signals released by insect infected plants through airborne transmission and improve their defense levels.

wound signals;jujube (ZizyphusjujubaMill.);signal transmission;defensive response;priming;jujube armyworm (AncylissativaLiu)

2013-09-22

國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2013BAD20B03)；農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)專項(xiàng)(201103024)

范艷玲(1983-)，女，河南開封人，碩士，主要從事植物資源利用與保護(hù)研究。E-mail:yl5210202@163.com

李新崗(1963-)，男，陜西富平人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事誘導(dǎo)植物防御和紅棗產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究。 E-mail:xingangle@nwsuaf.edu.cn

時(shí)間:2015-01-05 08:59

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.02.017

S433.1

A

1671-9387(2015)02-0134-08

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