茉莉酸甲酯和水楊酸對(duì)壇紫菜生長(zhǎng)與抗逆性的影響

侯賽男, 鄒同雷, 汪芳俊, 孫 雪, 徐年軍

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茉莉酸甲酯和水楊酸對(duì)壇紫菜生長(zhǎng)與抗逆性的影響

侯賽男, 鄒同雷, 汪芳俊, 孫 雪, 徐年軍

(寧波大學(xué)海洋學(xué)院, 浙江省海洋生物工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 浙江寧波315211)

為了探討植物激素在藻類生理與抗逆方面的作用, 本文比較了不同濃度的茉莉酸甲酯(MJ)和水楊酸(SA)對(duì)壇紫菜()生長(zhǎng)、藻膽蛋白、可溶性蛋白、脯氨酸含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響。結(jié)果顯示100mmol/L SA 的添加可使壇紫菜生長(zhǎng)率達(dá)到對(duì)照組的1.57倍, 而MJ對(duì)藻的生長(zhǎng)影響不顯著。50mmol/L MJ和100mmol/L SA顯著促進(jìn)了壇紫菜藻膽蛋白和可溶性蛋白的積累。50mmol/L MJ和100mmol/L SA添加后在48 h脯氨酸含量分別為對(duì)照組的2.67倍和1.75倍。25~50mmol/L MJ對(duì)壇紫菜的F/F和(II)影響不顯著, 而100mmol/L SA則可以提高這兩個(gè)葉綠素?zé)晒鈪?shù)。該研究表明適當(dāng)濃度的MJ和SA可以促進(jìn)壇紫菜生長(zhǎng), 提高其光合能力, 在一定程度上增強(qiáng)壇紫菜的抗逆性。

壇紫菜(); 茉莉酸甲酯; 水楊酸; 生長(zhǎng); 抗逆性

壇紫菜()屬紅毛菜綱(Bang-io-ph--yceae)、紅毛菜科(Bangiaceae)的一種紅藻, 是我國(guó)重要的海藻養(yǎng)殖品種。紫菜味道鮮美, 蛋白質(zhì)含量高,含有多種營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì), 是優(yōu)質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)保健食品[1], 還具有抗衰老、降血脂、抑制腫瘤和癌細(xì)胞活性等功效[2], 是人類開(kāi)發(fā)利用的重要經(jīng)濟(jì)海藻。紫菜主要生長(zhǎng)在淺海潮間帶, 其生長(zhǎng)受自然環(huán)境影響較大, 如遇強(qiáng)臺(tái)風(fēng)、暴雨或持續(xù)高溫天氣, 海水鹽度和溫度變化會(huì)嚴(yán)重影響紫菜的產(chǎn)量和品質(zhì)。

茉莉酸類物質(zhì) (jasmonates, JAs)是一類脂肪酸衍生物, 主要包括茉莉酸 (jasmonic acid, JA)和其甲基化產(chǎn)物茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, MeJA或MJ)等。JAs不僅廣泛存在于高等植物, 在藻類中也都有發(fā)現(xiàn), 如綠藻門(mén)的杜氏藻和小球藻(sp.)、紅藻門(mén)的石花菜()、裸藻門(mén)的纖細(xì)(), 甚至是藍(lán)細(xì)菌中也檢測(cè)到了相關(guān)的代謝組分[3]。JAs常作為信號(hào)物質(zhì)調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程, 并且在高溫、干旱、高鹽、重金屬、病原菌感染等生物和非生物脅迫條件下, JAs還可以調(diào)節(jié)植物對(duì)逆境的防御反應(yīng), 增強(qiáng)植物的抗逆性[4]。有研究發(fā)現(xiàn), 外源MJ能夠提高杜氏鹽藻過(guò)氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性, 誘導(dǎo)次級(jí)代謝產(chǎn)物β-胡蘿卜素的積累[5]。在小球藻 (sp.)培養(yǎng)液中添加10–8~10–6mol/L的JA, 可引起藻細(xì)胞數(shù)目的增加, 類胡蘿卜素、葉綠素和蛋白含量顯著提高[6]。Piotrowska-Niczyporuk等還發(fā)現(xiàn)JA可以誘導(dǎo)普通小球藻()對(duì)UV射線、重金屬和活性氧簇的抗性反應(yīng)[7]。

水楊酸(salicylic acid, SA)也是普遍存在于植物體內(nèi)的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì), 在植物的生長(zhǎng)發(fā)育和抵抗外界不良環(huán)境影響方面具有重要作用。研究發(fā)現(xiàn), 植物在受到病原菌侵染時(shí)能夠通過(guò)合成SA啟動(dòng)防御反應(yīng), 誘導(dǎo)病原相關(guān)蛋白的積累, 這對(duì)于植物建立自身和系統(tǒng)獲得性抗性至關(guān)重要[8]。用1mmol/L SA對(duì)六棱鳶尾()幼苗的根預(yù)處理24 h, 可有效緩解重金屬鎘引起的干質(zhì)量、光合速率、抗氧化酶活性等生理指標(biāo)的下降, 保護(hù)鎘導(dǎo)致的氧化性損傷[9]。在藻類中, SA可降低鹽脅迫下鹽生杜氏藻 ()β-胡蘿卜素的積累量[10]。外源添加SA可以提高菊花江蘺 ()的抗低溫能力[11]。水楊酸還可提高龍須菜()的生長(zhǎng)速率, 增加其抗氧化酶活性和脯氨酸含量, 同時(shí)減少丙二醛的積累, 增強(qiáng)藻體對(duì)高溫的抗性[12-13]。

目前, 有關(guān)茉莉酸甲酯和水楊酸在紫菜生長(zhǎng)與抗逆性方面的研究還未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。本文使用不同濃度的茉莉酸甲酯和水楊酸對(duì)壇紫菜進(jìn)行短期培養(yǎng), 比較壇紫菜的生理指標(biāo) (生長(zhǎng)速率、藻膽蛋白和可溶性蛋白含量)、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì) (脯氨酸含量)以及葉綠素?zé)晒馓匦缘确矫娴淖兓? 從而明確這兩種植物激素在壇紫菜生長(zhǎng)和抗逆性中的作用, 為壇紫菜健康養(yǎng)殖提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料的采集與處理

實(shí)驗(yàn)藻于2015年10月采集自浙江省寧波市鄞州區(qū)瞻岐鎮(zhèn)近海養(yǎng)殖基地, 為本地養(yǎng)殖種壇紫菜, 日齡35 d左右, 長(zhǎng)度約5~15cm。用軟毛刷輕輕刷去藻體表面雜藻和泥沙后再用滅菌海水多次沖洗, 放于光照培養(yǎng)箱中暫養(yǎng)。溫度(23±1)℃, 光照強(qiáng)度2 000~ 3 000 lx, 光周期L︰D (12 h︰12 h), 使用的培養(yǎng)液為自然過(guò)濾海水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 外源植物激素處理

根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果, 在培養(yǎng)液中添加外源MJ母液使其終濃度分別為0、25、50、100和200mmol/L; 添加外源SA母液使其終濃度分別為0、50、100、200和400mmol/L。放入2.0 g (鮮質(zhì)量)生長(zhǎng)狀態(tài)良好的壇紫菜, 培養(yǎng)24 h后棄去添加激素的培養(yǎng)液, 清洗掉殘余植物激素后更換正常培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)至72 h。每組3個(gè)平行, 800 mL水體充氣培養(yǎng), 其他培養(yǎng)條件同1.1。

1.2.2 壇紫菜生長(zhǎng)的測(cè)定

挑選生長(zhǎng)狀態(tài)良好且長(zhǎng)勢(shì)相近的壇紫菜葉狀體, 裁到6 cm初始長(zhǎng)度, 在海水中恢復(fù)1 d。第2天分組處理開(kāi)始正式實(shí)驗(yàn), 每組放5條壇紫菜葉狀體。用不同濃度的MJ或SA培養(yǎng)液處理壇紫菜24 h后棄去培養(yǎng)液, 清洗掉殘余植物激素后更換正常培養(yǎng)液培養(yǎng)至72 h, 測(cè)定壇紫菜葉狀體的長(zhǎng)度(cm)。采用公式1= (–0)/計(jì)算壇紫菜的絕對(duì)生長(zhǎng)率 (absolute growth rate, AGR)[14]。和0分別為時(shí)間和開(kāi)始時(shí)間的葉狀體長(zhǎng)度,為時(shí)間(d)。

1.2.3 藻膽蛋白含量測(cè)定

激素處理及藻體培養(yǎng)同1.2.1, 在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程的0、24、48和72 h分別取0.125 g壇紫菜, 參考張學(xué)成等[15]的方法測(cè)定藻膽蛋白含量。整個(gè)測(cè)定過(guò)程在0~4℃下進(jìn)行且盡量避光。用721分光光度計(jì)測(cè)定在498、614和651 nm波長(zhǎng)下的吸光度, 分別計(jì)算各藻膽蛋白和總藻膽蛋白的含量 (mg/g, 鮮質(zhì)量)。

1.2.4 可溶性蛋白含量測(cè)定

激素處理及藻體培養(yǎng)同1.2.1, 在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程的0、24、48和72 h分別取樣, 采用考馬斯亮藍(lán)法[16]測(cè)定壇紫菜中可溶性蛋白含量 (試劑盒購(gòu)自蘇州科銘生物公司)。

1.2.5 脯氨酸含量測(cè)定

激素處理及藻體培養(yǎng)同1.2.1, 在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程的0、24、48和72 h分別取樣, 采用磺基水楊酸法[17]測(cè)定脯氨酸含量。在520 nm波長(zhǎng)下測(cè)吸光度, 通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算脯氨酸含量。

1.2.6 葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定

激素處理及藻體培養(yǎng)條件同1.2.1, 在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程的0、12、24、48和72 h分別取樣。對(duì)各樣品藻體先進(jìn)行20 min暗處理, 然后用Water-PAM便攜式調(diào)制脈沖熒光儀(WALZ, Germany)測(cè)定葉綠素?zé)晒鈪?shù)[18]: PSII (光系統(tǒng)Ⅱ)最大光能轉(zhuǎn)換效率 (vm)、PSII實(shí)際光能轉(zhuǎn)換效率 [(II)]。

1.2.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析

利用GraphPad Prism 5.0進(jìn)行作圖與數(shù)據(jù)處理, 采用SPSS13.0中的單因素方差分析中的Duncan進(jìn)行顯著性分析,<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 茉莉酸甲酯和水楊酸對(duì)壇紫菜生長(zhǎng)的影響

隨著MJ和SA濃度的增加, 壇紫菜的絕對(duì)生長(zhǎng)率(AGR)都呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì) (圖1)。如圖1A所示, 4個(gè)濃度 (25~200mmol/L) MJ處理組藻體絕對(duì)生長(zhǎng)率分別是對(duì)照組的1.09、1.26、0.97和0.80倍, 但差異都不顯著。其中50 μmol/L MJ組紫菜的絕對(duì)生長(zhǎng)率達(dá)到最大值, 但也僅與200mmol/L MJ組差異顯著, 與其他組差異不顯著。

水楊酸由低到高濃度添加后, 各處理組的壇紫菜絕對(duì)生長(zhǎng)率分別是對(duì)照組的1.21、1.57、1.08和0.76倍 (圖1B)。其中, SA濃度為100mmol/L時(shí)壇紫菜的絕對(duì)生長(zhǎng)率最高, 與其他組差異顯著。與茉莉酸甲酯相比, 100mmol/L SA處理組的絕對(duì)生長(zhǎng)率最大值 (0.18 cm/d)高于50mmol/L MJ組的絕對(duì)生長(zhǎng)率 (0.15 cm/d),可見(jiàn)外源SA對(duì)壇紫菜生長(zhǎng)的影響更為顯著。

2.2 茉莉酸甲酯和水楊酸對(duì)壇紫菜藻膽蛋白含量的影響

2.2.1 茉莉酸甲酯對(duì)壇紫菜藻膽蛋白含量的影響

不同濃度MJ處理24 h時(shí)(圖2), 壇紫菜葉狀體的PE、PC、APC含量均有增加, 更換正常培養(yǎng)液后, 各藻膽蛋白含量仍持續(xù)增加, 在48 h達(dá)到最大值, 72 h時(shí)雖然含量有所下降, 但仍高于0 h。在24 h, MJ濃度為50mmol/L組的PE、PC、APC含量分別是1.86、1.26、0.74 mg/g鮮質(zhì)量, 為各濃度處理組中的最高值, 分別是各自對(duì)照組的1.38倍、1.26倍、1.48倍 (<0.05)。在48 h, MJ各濃度處理組中3種藻膽蛋白含量也均高于對(duì)照組, 且差異顯著 (200mmol/L處理組的PC含量除外)。至72 h, 50mmol/L MJ組的PE和APC含量仍高于對(duì)照, PC含量在各組間差異不顯著。

a、b等不同字母表示差異顯著, 下同

a, b, and other letters indicate significant difference, the same as in the next sections

a、b等不同字母表示同一取樣時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)差異顯著

a, b, and other letters indicate significant difference at similar time points

不同濃度MJ處理后壇紫菜總藻膽蛋白含量隨時(shí)間和MJ濃度變化均呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì) (表1)。添加25~100mmol/L MJ培養(yǎng)24 h時(shí), 壇紫菜總藻膽蛋白積累量分別比對(duì)照組高出24.48%、33.57%、22.38%(<0.05), 但200mmol/L MJ組對(duì)總藻膽蛋白含量影響不大。恢復(fù)正常培養(yǎng)后, 各MJ濃度處理組總藻膽蛋白含量在48 h仍高于對(duì)照組, 在72 h僅50mmol/L MJ組藻膽蛋白含量仍高于對(duì)照組。

表1 茉莉酸甲酯處理對(duì)壇紫菜總藻膽蛋白含量的影響

注: 表中a、b等不同字母上標(biāo)表示同一取樣時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)差異顯著 (<0.05)

2.2.2 不同濃度水楊酸對(duì)壇紫菜藻膽蛋白含量的影響

在不同濃度外源SA作用下, 壇紫菜藻膽蛋白含量變化情況如圖3, PE、PC、APC的含量在整個(gè)培養(yǎng)時(shí)期都呈現(xiàn)不斷增加的趨勢(shì)。在24 h, 不同濃度SA處理組PE含量變化不大, 但PC和APC含量受SA影響較大, 其中100mmol/L SA組PC和APC含量分別是對(duì)照組的1.29倍和1.60倍 (<0.05)?；謴?fù)正常培養(yǎng)后, 在48 h和72 h, 各藻膽蛋白含量仍持續(xù)增加, 中間濃度 (100和200mmol/L) SA處理組的PE、PC、APC的含量較高。

壇紫菜總藻膽蛋白含量受SA影響趨勢(shì)與各藻膽蛋白含量變化一致 (表2)。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng), 壇紫菜藻膽蛋白含量不斷增加。至72 h, 各處理組藻體總藻膽蛋白含量分別比對(duì)照組高出26.67%、66.67%、58.60%和40%, 與對(duì)照組含量差異顯著。與MJ處理相比, SA對(duì)紫菜藻膽蛋白含量增加的影響更為顯著。

表2 水楊酸處理對(duì)壇紫菜總藻膽蛋白含量的影響

注: 表中a、b等不同字母上標(biāo)表示同一取樣時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)差異顯著 (<0.05)

2.3 茉莉酸甲酯和水楊酸對(duì)壇紫菜可溶性蛋白含量的影響

不同濃度MJ和SA的添加對(duì)壇紫菜可溶性蛋白積累的影響比較顯著 (圖4)。從MJ處理24 h至恢復(fù)培養(yǎng)2 d的過(guò)程中, 壇紫菜可溶性蛋白含量隨時(shí)間延長(zhǎng)表現(xiàn)為先增加后減少。在24 h, 50和200mmol/L MJ處理組藻的可溶性蛋白含量分別為16.96和17.04 mg/g, 是對(duì)照組藻的1.31倍和1.32倍(<0.05); 在48h, 25~200mmol/L MJ組藻體內(nèi)蛋白含量不斷增加, 分別為對(duì)照組藻的1.30倍、1.65倍、1.47倍和1.52倍, 且與對(duì)照有顯著性差異, 其中50mmol/L MJ處理組可溶性蛋白含量最高 (21.55 mg/g鮮質(zhì)量)。72 h壇紫菜蛋白含量有所下降, 25~100mmol/L MJ處理組的蛋白含量仍高于對(duì)照。

不同濃度SA處理下, 壇紫菜可溶性蛋白含量變化與MJ處理時(shí)稍有不同 (圖4B)。SA處理24 h時(shí), 100~400mmol/L SA添加后藻的可溶性蛋白含量分別比對(duì)照組高出31.45%、39.45%和57.56%(<0.05); 恢復(fù)正常培養(yǎng)后, 48 h和72 h各濃度水楊酸組藻體可溶性蛋白含量仍保持在較高水平。

2.4 茉莉酸甲酯和水楊酸對(duì)壇紫菜脯氨酸含量的影響

壇紫菜藻體內(nèi)脯氨酸含量受外源MJ和SA影響顯著 (圖5)。不同濃度MJ處理24 h后, 25~100mmol/L MJ處理組藻體脯氨酸含量高于對(duì)照組, 分別為對(duì)照組的1.74、2.43和1.43倍?；謴?fù)正常培養(yǎng)后, 脯氨酸含量在48 h達(dá)到最高水平, 25~100mmol/L MJ組脯氨酸質(zhì)量比分別為17.25、21.19和14.12mg/g, 分別比對(duì)照組高出117.01%、166.51%和77.61% (<0.05)。至72 h, 各處理組脯氨酸含量都有明顯降低, 但25和50mmol/L MJ處理組仍高于對(duì)照。

SA處理組與MJ處理組藻體脯氨酸含量變化趨勢(shì)基本相同 (圖5B), SA處理組脯氨酸含量的增加幅度明顯小于MJ組。在24 h, 50和100mmol/L SA組脯氨酸含量分別是對(duì)照的1.39倍和1.55倍 (<0.05); 48h這兩組藻的脯氨酸含量仍高于對(duì)照組, 分別是對(duì)照的1.5倍和1.75倍 (<0.05); 但72 h時(shí), 各組間壇紫菜脯氨酸含量已無(wú)明顯差異。

2.5 茉莉酸甲酯和水楊酸對(duì)壇紫菜葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?/p>

2.5.1 茉莉酸甲酯對(duì)壇紫菜葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?/p>

不同濃度MJ作用下壇紫菜PSII最大光能轉(zhuǎn)換效率 (vm)和實(shí)際光能轉(zhuǎn)換效率 [(II)]的變化如圖6所示。壇紫菜vm變化趨勢(shì)受MJ影響不太明顯, 在24 h, 隨MJ濃度增加各處理組vm分別為對(duì)照的1.01、0.96、0.94和0.86倍, 其中只有200mmol/L MJ組明顯低于對(duì)照?；謴?fù)正常培養(yǎng)后, 各添加MJ組藻的vm逐漸升高; 至72 h時(shí), 各處理組與對(duì)照組vm已無(wú)區(qū)別。

外源MJ添加后,(II)變化趨勢(shì)與vm相似, 在激素處理24 h, 25~50mmol/L MJ處理對(duì)藻體(II)影響不大, 較高濃度 (100和200mmol/L)處理組的(II)則迅速減小至對(duì)照的0.74倍和0.49倍(<0.05)。更換培養(yǎng)液恢復(fù)正常培養(yǎng)后,(II)值迅速升高, 48 h后各組藻的(II)都恢復(fù)正常水平。該結(jié)果表明低濃度MJ對(duì)壇紫菜影響不大, 而較高濃度MJ使壇紫菜受到一定的脅迫, 但更換培養(yǎng)液后迅速恢復(fù)到正常生理狀態(tài)。

2.5.2 水楊酸對(duì)壇紫菜葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

外源SA處理壇紫菜葉狀體, PSII最大光能轉(zhuǎn)換效率 (vm)和實(shí)際光能轉(zhuǎn)換效率(II)的變化與MJ處理時(shí)有所不同 (圖7)。50~200mmol/L SA處理組vm不斷增加, 24 h達(dá)到最大值, 其中100mmol/L SA組vm值最大, 為對(duì)照組的1.11倍, 而400mmol/L組略低于對(duì)照 (0.95倍)。恢復(fù)正常培養(yǎng)后, 藻體生長(zhǎng)狀態(tài)逐漸恢復(fù), 至72 h各組vm恢復(fù)至處理前水平。

水楊酸對(duì)(II)的影響與對(duì)vm類似, 100mmol/L SA組壇紫菜的(II)在24 h增加至最大值, 為對(duì)照的1.09倍, 400mmol/L SA組(II)則降低為對(duì)照的0.90倍, 差異顯著?；謴?fù)正常培養(yǎng)后, 各組藻的(II)值逐漸趨于一致。該結(jié)果表明低濃度的SA (50~100mmol/L)提高了壇紫菜的光合效率, 而高濃度SA (400mmol/L)對(duì)其則有抑制作用。

3 討論

茉莉酸類物質(zhì)和水楊酸作為內(nèi)源植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑, 在植物的生長(zhǎng)發(fā)育和抗逆過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。茉莉酸類物質(zhì)可以調(diào)控植物的發(fā)芽、幼苗發(fā)育、花的形成及葉片衰老等生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程[19]。與茉莉酸類似, 水楊酸可以通過(guò)影響植物的生長(zhǎng)、產(chǎn)量、光合作用、植物水分關(guān)系等方面來(lái)調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)和發(fā)育[20]。如外源添加茉莉酸能促進(jìn)普通小球藻生長(zhǎng)、總油脂含量及飽和、單不飽和脂肪酸的積累[21]。10–5mol/L SA處理可以顯著增加小麥幼苗的葉片數(shù)量和色素含量[22]。100mmol/L SA和10mmol/L MJ可促進(jìn)雨生紅球藻 () 中蝦青素的積累, 但500mmol/L的SA或MJ則可抑制該藻的生長(zhǎng)[23]?？梢?jiàn), 兩種植物激素作用在一定劑量下可以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育, 但較高劑量時(shí)可能成為一種脅迫因素。

生長(zhǎng)是藻體生理過(guò)程變化的直接表現(xiàn)。本研究中SA對(duì)壇紫菜生長(zhǎng)的促進(jìn)作用優(yōu)于MJ, 其中100mmol/L SA處理后壇紫菜取得了最好生長(zhǎng)效果, 其絕對(duì)生長(zhǎng)率是相應(yīng)對(duì)照組的1.57倍, 且差異顯著; 而高濃度的MJ (200mmol/L)和SA (400mmol/L)可對(duì)壇紫菜生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。這與王重彬等[12]報(bào)道的促進(jìn)高溫脅迫下龍須菜生長(zhǎng)的MJ和SA最適作用濃度相同。

藻膽蛋白是紅藻和藍(lán)藻中特有的光合作用輔助色素蛋白, 它能夠直接捕捉吸收光能, 參與葉綠體中的光能電子鏈傳遞。此外, 藻膽蛋白還可作為藻體的儲(chǔ)備蛋白, 增強(qiáng)藻類的環(huán)境適應(yīng)能力。本文中, 不同濃度的茉莉酸甲酯和水楊酸處理后, 壇紫菜中的藻紅蛋白、藻藍(lán)蛋白、別藻藍(lán)蛋白和可溶性總蛋白的含量都有不同程度的提高, 其中50 μmol/L MJ和100mmol/L SA處理均取得了最好的提高效果。但與MJ處理相比, SA對(duì)壇紫菜藻膽蛋白含量的影響更為顯著。朱招波等[13]和王俏俏等[24]報(bào)道的10mg/mL SA處理組的龍須菜藻紅蛋白和藻藍(lán)蛋白含量顯著增加, 與本文中100mmol/L SA的濃度較為接近。

植物體內(nèi)脯氨酸含量是反應(yīng)植物抗逆性的一個(gè)重要指標(biāo), 它可以作為一種滲透調(diào)節(jié)物參與細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié), 維持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性, 保護(hù)細(xì)胞結(jié)構(gòu), 調(diào)節(jié)胞內(nèi)氧化還原電勢(shì)和凈化胞內(nèi)游離氧自由基[25]。Nazar等[26]研究發(fā)現(xiàn)施加外源0.5 mmol/L SA處理可增強(qiáng)芥菜γ-谷氨酰激酶活性, 降低脯氨酸氧化酶活性, 使脯氨酸含量增加, 增加芥菜對(duì)干旱脅迫的抗逆能力。本實(shí)驗(yàn)中, 不同濃度茉莉酸甲酯和水楊酸單獨(dú)處理壇紫菜, 藻體脯氨酸含量均有不同程度的提高, 且恢復(fù)培養(yǎng)1d后50 μmol/L MJ或100mmol/L SA處理組的促進(jìn)效果最為顯著?？傮w來(lái)看, 50 μmol/L MJ對(duì)脯氨酸含量積累的影響要大于100mmol/L SA。這與王重彬等[12]報(bào)道外源茉莉酸甲酯和水楊酸均可以不同程度地提高龍須菜脯氨酸的含量, 且50 μmol/L MJ和100mmol/L SA單獨(dú)處理促進(jìn)效果最強(qiáng)的結(jié)果一致。

葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)是一種以光合作用理論為基礎(chǔ), 利用體內(nèi)葉綠素作為天然探針, 研究和探測(cè)植物光合生理狀況及各種外界因子影響的活體測(cè)定和診斷技術(shù), 能夠跟蹤檢測(cè)藻體在高溫環(huán)境下光合結(jié)構(gòu)損傷程度[27]。在葉綠素?zé)晒鈪?shù)中,vm代表PSⅡ最大光能轉(zhuǎn)換效率, 也稱最大光化學(xué)量子產(chǎn)量, 非脅迫條件下該參數(shù)變化極小, 是研究光抑制和各種環(huán)境脅迫對(duì)光合作用影響的重要指標(biāo)。(II)代表PSⅡ?qū)嶋H光能轉(zhuǎn)換效率, 反映了PSⅡ反應(yīng)中心內(nèi)的實(shí)際光合效率[28], 是研究光合結(jié)構(gòu)生理狀態(tài)的重要參數(shù)。

本研究中, 低濃度MJ對(duì)壇紫菜的vm、(II)幾乎無(wú)影響, 僅高濃度 (200mmol/L) MJ顯著降低了vm和(II)。而SA對(duì)這兩個(gè)葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響更加明顯, 如50~200mmol/L SA提高了壇紫菜的vm, 100mmol/L SA提高了(II), 400mmol/L SA則顯著降低了vm和(II)。這與王曉黎等[29]報(bào)道的外源水楊酸提高了黃瓜幼苗葉片中PSⅡ活性的結(jié)果一致。以上結(jié)果表明一定濃度的水楊酸 (如100mmol/L)可以提高壇紫菜PSⅡ中vm和(II), 使PSⅡ吸收光能中分配于光化學(xué)反應(yīng)的能量增加, 從而增強(qiáng)壇紫菜的光合能力。雖然高濃度SA和MJ 處理24 h時(shí)顯著抑制了這兩個(gè)葉綠素?zé)晒鈪?shù), 但其對(duì)壇紫菜3種藻膽蛋白含量的影響相對(duì)不明顯, 即24 h時(shí), 3種藻膽蛋白含量變化與對(duì)照組差異不顯著; 但與最適作用濃度的兩種激素 (50mmol/L MJ 和100mmol/L SA) 處理相比, 高濃度的兩種激素不同程度地抑制了壇紫菜藻膽蛋白含量的升高。可見(jiàn)相對(duì)于色素蛋白含量的變化, 葉綠素?zé)晒鈪?shù)能更快速、方便地體現(xiàn)外界脅迫對(duì)藻類光合系統(tǒng)的影響。

綜上所述, 適當(dāng)濃度的茉莉酸甲酯和水楊酸處理可提高壇紫菜的生長(zhǎng)速率, 促進(jìn)其藻膽蛋白、可溶性蛋白以及脯氨酸的積累, 增強(qiáng)PSⅡ的光能利用率, 從而有利于壇紫菜的生長(zhǎng), 并在一定程度上增強(qiáng)其抗逆性。其中, 50mmol/L MJ和100mmol/L SA的效果尤為顯著。將兩種植物激素進(jìn)行比較, 可以發(fā)現(xiàn)茉莉酸甲酯在促進(jìn)壇紫菜總蛋白含量和脯氨酸積累方面優(yōu)于水楊酸, 而水楊酸在促進(jìn)壇紫菜生長(zhǎng)、藻膽蛋白積累和葉綠素?zé)晒馓匦苑矫嫘Ч鼮轱@著。

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Effects of methyl jasmonate and salicylic acid on the growth and stress resistance of

HOU Sai-nan, ZOU Tong-lei, WANG Fang-jun, SUN Xue, XU Nian-jun

(School of Marine Sciences, Ningbo University, Key Laboratory of Marine Biotechnology of Zhejiang Province, Ningbo 315211, China)

To explore the effects of plant hormones on algal physiology and stress resistance, we compared the effects of different methyl jasmonate (MJ) and salicylic acid (SA) concentrationson the growth rate, phycobiliprotein content, soluble protein accumulation, proline content, and chlorophyll fluorescence parametersinResults revealed that the growth rate ofin the 100mmol/L SA treatment groups increased 1.57 folds compared with that in the untreated control group.MJ treatment had no significant effect on the algal growth. We demonstrated that treatment with 50mmol/L MJ and 100mmol/L SA could significantly improve the algal phycobiliprotein content and soluble protein accumulation. Compared with the untreated control, proline content increased by 2.67 and 1.75 folds at 48 h when treated with 50mmol/L MJ and 100mmol/L SA, respectively. While the treatment with 25~50mmol/L MJ had no significant effect onvmand(II), treatment with 100mmol/L SA improved both the two chlorophyll fluorescence parameters of. These results indicate that treatment with MJ and SA at appropriate dosages was beneficial to the growth, photosynthetic capacity, and stress resistance ability of.

; methyl jasmonate; salicylic acid; growth; stress resistance

S968.43

A

1000-3096(2017)01-0104-09

10.11759/hykx20160418002

2016-06-11;

2016-09-10

寧波市鄞州區(qū)農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)項(xiàng)目(HK2015000056)

侯賽男(1991-), 女, 河南平頂山人, 碩士研究生, 主要從事藻類生化與分子生物學(xué)研究, 電話 : 0574-87600170, E-mail: 1073336465@ qq.com; 孫雪(1974-), 通信作者, E-mail: sunxue@nbu.edu.cn

Jun.11, 2016

[Yinzhou District Ningbo agricultural science and technology research project, No.HK2015000056]

(本文編輯: 梁德海)