外源信號物質(zhì)MeJA誘導糖槭葉部營養(yǎng)物質(zhì)含量的變化*

滑 莎 繼 丹 劉 欣 劉恒旭 馬曉乾

（黑龍江省森林保護研究所，哈爾濱 150081）

糖槭（Acer saccharum）是我國東北地區(qū)主要的綠化樹種，極具觀賞價值，但在園林綠化生產(chǎn)中，光肩星天牛對其危害比較嚴重，而普通的化學農(nóng)藥防治會對環(huán)境造成巨大的污染，因此急需環(huán)境友好型的防治措施。植物的抗性是植物在自然界長期適應周圍環(huán)境的過程中，在受到生物因子或非生物因子侵擾時表現(xiàn)的一種自我防御的特性，從而實現(xiàn)自我保護的目的[1-3，14]。寄主植物中營養(yǎng)物質(zhì)的情況是植食性昆蟲寄主選擇的物質(zhì)基礎，具有決定性的作用。寄主植物在受到病蟲害侵入時，體內(nèi)會產(chǎn)生多途徑的代謝變化，從而形成誘導防御，如酚類物質(zhì)、防御相關酶活性及營養(yǎng)物質(zhì)的變化[4,15]。茉莉酸甲酯（MeJA）是植物體內(nèi)和個體間傳遞的重要化學信號物質(zhì)，在植物體內(nèi)具有調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育作用[5-10,16-17]，同時還能作為信息素信號在植物與植食性昆蟲間、植食性昆蟲種間和種內(nèi)傳遞[11-13]。

大量研究證明，利用外源信號物質(zhì)茉莉酸類化合物可以誘導植物產(chǎn)生防御反應，從而增強植物抗性[16-19]。本研究通過對糖槭局部噴施茉莉酸甲酯（MeJA）后，測定其葉部營養(yǎng)物質(zhì)含量變化情況，旨在揭示外源信號物質(zhì)MeJA誘導糖槭葉部防御反應的差異，分析外源信號物質(zhì)MeJA誘導對糖槭葉部蛋白質(zhì)總量、可溶性糖及游離氨基酸含量的差異和變化，探究外源信號物質(zhì)對糖槭營養(yǎng)物質(zhì)的調(diào)節(jié)作用，并為危害糖槭的主要害蟲與糖槭營養(yǎng)物質(zhì)的相互依賴關系奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

MeJA購自Sigma公司，蛋白質(zhì)、可溶性糖及總氨基酸測定試劑盒均購于南京建成生物制劑公司。

1.2 試驗方法

用16 L超純水中含2 mL的丙酮水溶液，配制1 mM·L-1MeJA丙酮水溶液，2014年8月7日（晴天）上午11時，在黑龍江省哈爾濱市行道綠化帶上隨機選取4棵糖槭樹，其中1棵作為對照(CK)，要與其它3棵試驗用樹距離10 m以上，防止交互作用。選擇朝陽一側(cè)的樹枝，其中3棵試驗用樹噴施MeJA丙酮水溶液進行誘導處理，CK噴施丙酮水溶液,分別在誘導處理 3、6、12、21、24、48 和 96 h 時采集標本，置入便攜式冰箱帶回室內(nèi)，轉(zhuǎn)入-40℃冰箱待用。測定前將采集糖槭樹葉剪碎，稱取0.100～0.900 g，移入研缽研磨成勻漿，后移入5mL離心管中，放置于－20℃冰箱保存，待測。

1.3 營養(yǎng)物質(zhì)含量的測定

蛋白質(zhì)、可溶性糖及游離氨基酸含量參照試劑盒上的方法進行測定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析

利用SPSS22.0及Excel軟件對所得試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源信號物質(zhì)MeJA局部誘導糖槭葉部蛋白質(zhì)含量時序的變化

通過局部噴施外源信號物質(zhì)MeJA后，糖槭葉部蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)增加的趨勢，在不同時間內(nèi)具有一定的差異性（圖1）。糖槭葉部蛋白質(zhì)含量在誘導處理3h時，與CK相比變化不明顯；當誘導處理6 h時，含量為0.484 9 mg/mL，較CK的0.386 9 mg/mL有了明顯的增加；誘導處理9 h時與誘導處理6 h時的含量水平基本一致；在誘導處理12 h時，含量為0.382 8 mg/mL，也明顯高于CK的0.290 4 mg/mL；在誘導處理21 h時，含量為0.320 0 mg/mL，較CK的0.348 9 mg/mL有所降低；當誘導處理24 h時，含量為0.5317mg/mL，明顯高于CK為0.295 4 mg/mL；誘導處理48 h和96 h時，也明顯高于CK。局部噴施外源信號物質(zhì)MeJA后，誘導處理24 h時，蛋白質(zhì)含量變化最大，相較CK及其他試驗誘導處理時間，蛋白質(zhì)含量值最高；同時，不同時間點MeJA處理和CK蛋白質(zhì)含量均表現(xiàn)出一定的波動性，這可能是由于采集時間、溫度、濕度和光照等環(huán)境因子造成的，但從整個試驗時間點的選取及所得到的數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)MeJA處理后，在不同時間內(nèi)，糖槭葉部蛋白質(zhì)均不同程度的增加。

2.2 外源信號物質(zhì)MeJA局部誘導糖槭葉部可溶性糖含量時序的變化

通過局部噴施外源信號物質(zhì)MeJA后，在不同時間糖槭葉部可溶性糖含量較CK呈現(xiàn)出降低的現(xiàn)象，但每個試驗時間點降低幅度具有一定的差異性（圖2）。糖槭葉部可溶性糖含量在噴施MeJA誘導處理3h時，為4.8215mg/g，較CK的4.5084mg/g降低了0.3131mg/g；在誘導處理6h時，含量為3.9420mg/g，CK的為3.283 2 mg/g，降低了0.658 8 mg/g，降低比較明顯；在誘導處理后9、21、24和48 h時，可溶性糖含量較CK降低都比較明顯，分別降低1.8047mg/g、0.9200mg/g、1.3852mg/g和2.6694mg/g；在誘導處理后96 h時，MeJA處理與CK的可溶性糖含量基本接近。與CK相比較，在誘導處理48 h時，可溶性糖含量降低幅度最大；在整個試驗的不同時間點，經(jīng)MeJA處理的糖槭葉部可溶性糖含量具有一定的波動性，在誘導處理6 h時，含量最低，誘導處理12 h時最高，這種波動性與CK的波動性基本一致，但與CK相比較，可溶性糖含量降低的幅度在不同的時間點，表現(xiàn)出一定的差異性。

圖1 外源信號物質(zhì)MeJA誘導糖槭葉部蛋白質(zhì)含量的時序變化

圖2 外源信號物質(zhì)MeJA誘導糖槭葉部可溶性糖含量的時序變化

2.3 外源信號物質(zhì)MeJA局部誘導糖槭葉部氨基酸含量時序的變化

通過局部噴施外源信號物質(zhì)MeJA后，在持續(xù)不同時間利用茚三酮試劑顯色法測得糖槭葉部氨基酸含量，與CK相比較，表現(xiàn)出不同程度的增加，而這種增加在不同時間內(nèi)具有一定差異（圖3）。在噴施MeJA處理后，游離氨基酸含量與CK比較，在誘導處理3、21、48和96 h時增加很明顯，且在誘導處理21 h時增加幅度最大；在誘導處理6 h和9 h時含量增加較明顯，而在誘導處理12 h和24 h增加不明顯。同時還可以看出，在選取的不同時間點獲得的氨基酸含量呈現(xiàn)出一定的波動現(xiàn)象，而這種現(xiàn)象在MeJA處理及CK試驗結(jié)果中都出現(xiàn)，且兩者波動基本一致。

圖3 外源信號物質(zhì)MeJA誘導糖槭葉部氨基酸含量的時序變化

3 結(jié)論與討論

MeJA是植物體內(nèi)傳遞外界不利因素及啟動消除這種不利因素的激素物質(zhì)，在植物生長過程中，扮演著重要的作用。而諸多研究證實，植物在受到生物或非生物因子侵擾時，體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)等也會呈現(xiàn)出一定的變化產(chǎn)生抗性[19－20,22]，噴施外源信號物質(zhì)MeJA和昆蟲取食誘導寄主植物形成的抗性基本一致。在自然界中，植物主要是通過根際、氣管和滲透調(diào)節(jié)體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)等一系列的變化，從而來適應生境中帶來的一系列不利因素，消弱或抑制對其生長發(fā)育的影響[22]。植食性昆蟲對寄主植物的選擇，其營養(yǎng)物質(zhì)的差異及變化具有決定性作用，如余德億等人通過研究證實，榕管薊馬的危害程度與榕樹不同品種葉片營養(yǎng)物質(zhì)含量關系十分密切[21]。該項研究結(jié)果也表明，局部噴施MeJA誘導了糖槭葉部營養(yǎng)物質(zhì)發(fā)生了一定的變化，蛋白質(zhì)和氨基酸含量均呈現(xiàn)出一定的增加現(xiàn)象，而可溶性糖含量呈現(xiàn)出降低的現(xiàn)象。這與Scott等[11]發(fā)現(xiàn)被危害的寄主植物蛋白質(zhì)含量高于健康植物一致；也表明局部噴施MeJA誘導了糖槭葉部可溶性糖不同程度的降低[22]。通過外源信號物質(zhì)誘導糖槭營養(yǎng)物質(zhì)的變化情況，有助于揭示危害糖槭的主要害蟲與糖槭營養(yǎng)物質(zhì)間相互依賴的關系，從而通過探討通過育種或者其他策略改變寄主營養(yǎng)物質(zhì)組成，深入研究寄主植物營養(yǎng)物質(zhì)的變化或營養(yǎng)物質(zhì)的差異性對植食性昆蟲取食的影響具有重要的實踐意義及理論價值。

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