外源MeJA對(duì)花生主要農(nóng)藝性狀和抗氧化酶活性的影響

周定緯，劉佳佳，李培培，馬倩，鞏方平，李忠峰，馬興立，張幸果，殷冬梅

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南 鄭州 450002）

茉莉酸甲酯（MeJA）是一種和損傷有聯(lián)系的植物類(lèi)激素與信號(hào)分子，普遍存在于植物體內(nèi)［1］。外源刺激可以引起植物防御基因的表達(dá)，使植物產(chǎn)生抵抗能力，產(chǎn)生和外部機(jī)械損傷及自然界中蟲(chóng)類(lèi)進(jìn)食類(lèi)似的作用［2-6］。各種研究表明，將茉莉酸類(lèi)化合物加入植物體內(nèi)能夠誘導(dǎo)蛋白酶抑制劑和各種多酚氧化酶的大量產(chǎn)生，從而影響自然界中動(dòng)物對(duì)植物各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用，還可以提升植物過(guò)氧化物酶、殼聚糖酶等具有抵抗能力蛋白的活性，致使生物堿和酚酸類(lèi)次生代謝產(chǎn)物的累積，增加揮發(fā)性信號(hào)物質(zhì)的產(chǎn)生，形成防御型結(jié)構(gòu)［7-10］。外源噴施茉莉酸甲酯可以減輕水分脅迫下花生幼苗（比如三葉期）幼葉含水量的降低，顯著提高花生幼苗的抗旱能力［11-13］。施用茉莉酸甲酯處理的花生幼苗，在一定水分脅迫條件下，體內(nèi)超氧化物歧化酶和過(guò)氧化氫酶活性的降幅比對(duì)照相應(yīng)酶的降幅?。?4］。

花生是我國(guó)主要的油料和經(jīng)濟(jì)作物，是高質(zhì)量植物油脂和優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)來(lái)源［14］，具有較高的營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值［15］，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中具有重要地位［11-14］。不同程度的干旱脅迫會(huì)對(duì)花生的生育進(jìn)程、主莖高、葉面積系數(shù)、地上部干物質(zhì)積累和莢果干重等造成不同程度影響，花針期干旱對(duì)花生生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響相對(duì)較大［16］。研究表明，茉莉酸（酯）類(lèi)物質(zhì)是與抗性密切相關(guān)的植物生長(zhǎng)物質(zhì)，它作為內(nèi)源信號(hào)分子參與植物在機(jī)械傷害、病蟲(chóng)害、干旱、鹽脅迫、低溫等條件下的抗逆反應(yīng)［17］。前人研究大都是基于利用MeJA誘導(dǎo)植物產(chǎn)生化學(xué)防御，以此來(lái)提高植物的抗性［18-20］。為了提高花生的抗旱性，減少干旱對(duì)花生產(chǎn)量的影響，進(jìn)一步了解茉莉酸調(diào)控植物代謝的響應(yīng)機(jī)制，本試驗(yàn)采用本課題組培育的兩個(gè)花生品種，探討外源MeJA對(duì)花生主要農(nóng)藝性狀和抗氧化酶活性的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

花生為本課題組培育的優(yōu)良品種H2014和H1315。茉莉酸甲酯（MeJA）購(gòu)買(mǎi)于Solarbio公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)于2019年5—9月在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教園區(qū)毛莊花生種植區(qū)開(kāi)展。試驗(yàn)設(shè)4個(gè)MeJA濃度處理，即在花生七葉期分別噴施濃度為150（C1）、300（C2）、450（C3）、600（C4）μmol／L Me-JA溶液，以噴清水為對(duì)照（CK），每處理重復(fù)3次，分別于四個(gè)生育時(shí)期：開(kāi)花期、下針期、結(jié)莢期、飽果成熟期（記為T(mén)1、T2、T3、T4）進(jìn)行農(nóng)藝性狀調(diào)查并取樣，測(cè)定POD、SOD活性和MDA、可溶性蛋白、可溶性糖含量，并于收獲時(shí)進(jìn)行測(cè)產(chǎn)。

1.3 測(cè)定方法

SOD活性采用氮藍(lán)四唑光化還原法測(cè)定，POD活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定，MDA含量采用硫代巴比妥酸法測(cè)定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)染色法測(cè)定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定［21］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016軟件整理，SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和顯著性檢驗(yàn)，GraphPad Prism 8作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度MeJA對(duì)兩個(gè)花生品種農(nóng)藝性狀的影響

由表1可知，不同濃度的MeJA均對(duì)花生品種H2014的生長(zhǎng)產(chǎn)生促進(jìn)作用，4個(gè)處理的主莖高均高于CK，且隨著MeJA濃度的升高，主莖高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，其中濃度為300 μmol／L的MeJA對(duì)H2014主莖高的促進(jìn)作用最為顯著，比CK增加34.1%。莖粗、主莖節(jié)數(shù)，4個(gè)處理與CK相比稍有增加，百果重僅C4處理略有降低，但無(wú)明顯差異。4個(gè)處理的單株果數(shù)、百仁重隨著MeJA濃度的升高呈先升高后下降的趨勢(shì)，各處理與CK間無(wú)明顯差異。

表1 不同濃度MeJA對(duì)H2014農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀的影響

由表2可知，不同濃度的MeJA對(duì)花生品種H1315的生長(zhǎng)也產(chǎn)生一定程度的促進(jìn)作用。4個(gè)處理的主莖高均高于CK，且隨著MeJA濃度的升高，主莖高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，其中濃度為450μmol／L的MeJA對(duì)主莖高促進(jìn)最為顯著，比CK增加18.1%。莖粗、主莖節(jié)數(shù)、分枝數(shù)、百果重和百仁重，各處理與CK之間均無(wú)顯著差異。單株果數(shù)隨著MeJA濃度升高呈先升高后下降的趨勢(shì)，450μmol／LMeJA處理顯著高于對(duì)照，其余處理與CK無(wú)顯著差異。

表2 不同濃度MeJA對(duì)H1315農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀的影響

2.2 不同濃度MeJA對(duì)兩個(gè)花生品種POD活性的影響

由圖1可知，花生品種H2014的POD活性隨生育時(shí)期的推進(jìn)表現(xiàn)為先升高后下降。噴施Me-JA各處理隨著MeJA濃度的增加，POD活性表現(xiàn)為先升高后降低。T1時(shí)期，與CK 相比300 μmol／L MeJA處理的POD活性顯著降低，其它處理與CK差異不顯著。T2時(shí)期，150μmol／LMeJA處理的POD活性顯著降低，而其它處理較CK顯著增加。T3時(shí)期，與CK 相比，150、300、600 μmol／LMeJA處理的POD活性均顯著降低，而450μmol／L MeJA處理顯著增加，各處理之間存在顯著差異。T4時(shí)期，與對(duì)照相比4種MeJA濃度處理的POD活性均顯著降低。

圖1 花生H2014不同生育時(shí)期POD活性

由圖2可知，花生品種H1315的POD活性除450μmol／LMeJA處理外均表現(xiàn)為隨生育時(shí)期的推進(jìn)先升高后下降，T1、T2、T4時(shí)期均以450 μmol／L MeJA處理POD活性最高，T3時(shí)期以300 μmol／L MeJA處理最高。T1時(shí)期，與CK相比4種MeJA處理的POD活性均顯著增加。與CK相比，T2時(shí)期各處理的POD活性均顯著增加，但各處理之間差異不顯著。T3時(shí)期，與CK相比300 μmol／L MeJA處理的POD活性最高且差異顯著，150μmol／LMeJA處理顯著增加，450μmol／LMe-JA處理與CK基本一致，600μmol／L MeJA處理顯著降低。T4時(shí)期，與CK相比4種處理的POD活性均顯著增加，其中450μmol／L MeJA處理下POD活性最高。

圖2 花生H1315不同生育時(shí)期POD活性

2.3 不同濃度MeJA對(duì)兩個(gè)花生品種MDA含量的影響

由圖3可知，花生品種H2014的MDA含量隨生育期的推進(jìn)變化不大。T1時(shí)期，與CK相比300μmol／L MeJA處理的MDA含量差異不大，而150、450、600μmol／L MeJA處理均顯著增加。T2時(shí)期，與CK相比450μmol／L MeJA處理的MDA含量差異不大，而其它3個(gè)MeJA處理均顯著增加。T3時(shí)期，各處理之間均無(wú)顯著差異。T4時(shí)期，與CK相比300μmol／L MeJA處理下的MDA含量顯著增加，150、450μmol／L MeJA處理顯著降低，600μmol／LMeJA處理差異不大。

由圖4可知，花生品種H1315的MDA含量，在同一生育時(shí)期隨著MeJA濃度的增加，多表現(xiàn)為先升高后降低。T1時(shí)期，450μmol／L MeJA處理的MDA含量最高且與CK差異顯著，而150、300、600μmol／L MeJA處理的MDA含量與CK相比顯著降低。T2時(shí)期，450μmol／L MeJA處理的MDA含量最高且與CK差異顯著，150、300μmol／L處理與CK差異不大。T3時(shí)期，300μmol／LMeJA處理的MDA含量與CK相比顯著減少，其它3個(gè)處理均顯著增加。T4時(shí)期，與CK 相比，300 μmol／LMeJA處理的MDA含量顯著增加，其它3個(gè)處理則顯著減少。

圖4 花生H1315不同生育時(shí)期MDA含量

2.4 不同濃度MeJA對(duì)兩個(gè)花生品種可溶性蛋白含量的影響

由圖5可知，花生品種H2014的可溶性蛋白含量隨生育期的推進(jìn)總體表現(xiàn)為先升高后下降。同一時(shí)期（T4除外）噴施MeJA各處理，隨著Me-JA濃度的增加可溶性蛋白含量也表現(xiàn)為先升高后降低。T1時(shí)期，與CK相比300、600μmol／L MeJA處理的可溶性蛋白含量均顯著增加，150、450μmol／L MeJA處理無(wú)顯著變化。T2時(shí)期，與CK相比300μmol／L MeJA處理的可溶性蛋白含量顯著增加，150μmol／L MeJA處理無(wú)顯著變化，450、600μmol／L MeJA處理均顯著降低。T3時(shí)期，450μmol／L MeJA處理的可溶性蛋白含量比CK顯著增加，其它處理則均無(wú)顯著變化。T4時(shí)期，與CK相比150、300、450μmol／L MeJA處理的可溶性蛋白含量均顯著降低，600μmol／L處理的無(wú)顯著變化。

圖5 花生H2014不同生育時(shí)期可溶性蛋白含量

由圖6可知，花生品種H1315的可溶性蛋白含量隨生育期的推進(jìn)也表現(xiàn)為先升高后下降趨勢(shì)。同一時(shí)期隨著MeJA濃度的增加可溶性蛋白含量基本也表現(xiàn)為先升高后降低。T1時(shí)期，與CK相比4個(gè)處理的可溶性蛋白含量均顯著增加，其中300μmol／L MeJA處理的最高。T2時(shí)期，150、300μmol／L MeJA處理的可溶性蛋白含量均比CK顯著增加，而450、600μmol／L MeJA處理的與CK差異不顯著。T3時(shí)期，4個(gè)處理可溶性蛋白含量均顯著增加，其中450μmol／L MeJA處理的最高。T4時(shí)期，450μmol／L MeJA處理的可溶性蛋白含量顯著增加，600μmol／L MeJA處理的顯著下降，其它2個(gè)處理與CK差異不顯著。

圖6 花生H1315不同生育時(shí)期可溶性蛋白含量

2.5 不同濃度MeJA對(duì)兩個(gè)花生品種SOD活性的影響

由圖7可知，花生品種H2014的SOD活性隨生育期的推進(jìn)總體表現(xiàn)為先升高后下降。同一時(shí)期（T2除外）噴施MeJA各處理，隨著MeJA濃度的增加SOD活性也表現(xiàn)為先升高后降低。T1時(shí)期，與CK相比600μmol／L MeJA處理的SOD活性顯著降低，其它3個(gè)MeJA處理均無(wú)顯著變化。T2時(shí)期，與CK相比150、300、450μmol／L MeJA處理的SOD活性均無(wú)顯著變化，600μmol／L Me-JA處理顯著降低。T3時(shí)期，與CK相比450、600 μmol／LMeJA處理的SOD活性無(wú)顯著變化，150、300μmol／LMeJA處理顯著降低。T4時(shí)期，與CK相比150μmol／L MeJA處理的SOD活性顯著降低，300μmol／L MeJA處理顯著增加，450、600 μmol／LMeJA處理均無(wú)顯著變化。

圖7 花生H2014不同生育時(shí)期SOD活性

由圖8可知，花生品種H1315的SOD活性隨生育期的推進(jìn)總體表現(xiàn)為先升高后下降。T1時(shí)期，與CK相比，300、450μmol／LMeJA處理的SOD活性顯著增加，150μmol／L MeJA處理顯著降低，600μmol／L MeJA處理無(wú)顯著差異。T2時(shí)期，與CK相比，300、600μmol／L MeJA處理的SOD活性顯著增加，150μmol／L MeJA處理無(wú)顯著差異，450 μmol／LMeJA處理顯著降低。T3時(shí)期，與CK相比300、450、600μmol／L MeJA處理的SOD活性顯著增加，150μmol／L MeJA處理無(wú)顯著差異。T4時(shí)期，與CK相比，300μmol／L MeJA處理的SOD活性顯著增加，450、600μmol／LMeJA處理顯著降低，150μmol／LMeJA處理無(wú)顯者差異。

圖8 花生H1315不同生育時(shí)期SOD活性

2.6 不同濃度MeJA對(duì)兩個(gè)花生品種可溶性糖含量的影響

由圖9可知，花生品種H2014的可溶性糖含量隨生育期的推進(jìn)表現(xiàn)為先升高后下降。同一時(shí)期（T1除外）隨著MeJA濃度的增加可溶性糖含量也表現(xiàn)為先升高后降低。T1時(shí)期，與CK相比150μmol／L MeJA處理的可溶性糖含量無(wú)顯著差異，其它3個(gè)MeJA處理均顯著降低。T2時(shí)期，與CK相比，300、450μmol／L MeJA處理的可溶性糖含量顯著增加，150、600μmol／L MeJA處理顯著降低。T3時(shí)期，與CK相比，450μmol／L MeJA處理的可溶性糖含量顯著增加，其余3個(gè)處理均顯著降低，其中150μmol／L MeJA處理最低。T4時(shí)期，與CK相比，300μmol／L MeJA處理的可溶性糖含量差異不顯著，其余3個(gè)處理均顯著降低。

圖9 花生H2014不同生育時(shí)期可溶性糖含量

由圖10可知，花生品種H1315的可溶性糖含量隨生育期的推進(jìn)表現(xiàn)為先升高后下降。同一時(shí)期隨著MeJA濃度的增加可溶性糖含量也表現(xiàn)為先升高后降低。T1時(shí)期，與CK 相比，300 μmol／LMeJA處理的可溶性糖含量增加但差異不顯著，其它3個(gè)處理均顯著降低。T2時(shí)期，與CK相比300μmol／LMeJA處理的可溶性糖含量顯著增加，450、600μmol／L MeJA處理顯著降低，150 μmol／L MeJA處理可溶性糖含量無(wú)顯著差異。T3時(shí)期，與CK相比4個(gè)處理可溶性糖含量均顯著增加，其中300μmol／L MeJA處理最高。T4時(shí)期4個(gè)處理與對(duì)照相比均無(wú)顯著差異。

圖10 花生H1315不同生育時(shí)期可溶性糖含量

3 討論與結(jié)論

利用外源激素處理植物進(jìn)而誘導(dǎo)植物產(chǎn)生次級(jí)代謝產(chǎn)物，是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究的常用手段。MeJA是一種常見(jiàn)的外源生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起著重要作用，是增強(qiáng)農(nóng)作物自身抗逆能力的關(guān)鍵活性物質(zhì)［22-24］。MeJA通過(guò)誘導(dǎo)植物防御細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑來(lái)誘導(dǎo)植物的次級(jí)代謝，這其中包括抗氧化的一些酶類(lèi)［25-27］。所以進(jìn)一步了解茉莉酸調(diào)控植物代謝的響應(yīng)機(jī)制對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

本研究表明，適宜濃度的MeJA處理對(duì)花生抗氧化酶類(lèi)活性有明顯的促進(jìn)作用，兩個(gè)花生品種對(duì)MeJA均有響應(yīng)，這與李紅利［25］、潘瑞熾［26］等的研究結(jié)果相似。H2014在300μmol／L MeJA處理下的主莖高增加最為顯著，而H1315則是在450μmol／L MeJA處理下的主莖高增加最為顯著，表明不同品種對(duì)MeJA的敏感程度不同。同一時(shí)期隨著MeJA濃度的增加，POD、SOD活性和可溶性蛋白、可溶性糖含量總體也表現(xiàn)為先升高后降低趨勢(shì)，這一結(jié)果與晏姿［27］、熊潔［28］等的研究結(jié)果一致，即適宜濃度的MeJA噴施可以增加可溶性蛋白和可溶性糖含量，提高POD、SOD活性。兩個(gè)花生品種POD、SOD活性和可溶性蛋白含量均是在結(jié)莢期達(dá)到最大，說(shuō)明花生這一時(shí)期抗氧化能力較強(qiáng)。H2014的MDA含量在整個(gè)生育期內(nèi)變化不大，而H1315的MDA含量在整個(gè)生育期內(nèi)先升高后降低，生育期內(nèi)變化較大且在下針期達(dá)到最高，表明不同品種之間MDA含量存在差異?？扇苄蕴呛縃2014在結(jié)莢期最高，H1315的可溶性糖含量在下針期和結(jié)莢期都相對(duì)較高。本試驗(yàn)初步研究了花生在外源MeJA條件下主要農(nóng)藝性狀及抗氧化酶活性的變化，品種間呈現(xiàn)不同的響應(yīng)程度，其調(diào)控表達(dá)機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。