第34卷第l期2015年1月种子(S e e d)V01．34 No．1 J a I I．2015
盐胁迫下茉莉酸(JA)及茉莉酸甲酯(MeJA)对棉花
种子萌发及种苗生化特性的影响
杨艺，常丹，王艳，张富春(新疆生物资源基因工程重点实验室，新疆大学生
命科学与技术学院，乌鲁木齐830046)
摘要：盐胁迫能够抑制棉花种子的萌发，影响棉花的生长。探讨棉花种子和种苗在盐胁迫下茉莉酸(JA)和茉莉酸甲酯(MeJA)对棉花种子萌发、幼苗生长、水分含量、根系活力、脯氨酸和氧化损伤的影响，有助于阐明植物激素对棉花种子萌发的调控机制。结果表明：在300mm oL／L Nac l处理下，添加0．025弘m oL／L JA和0．25pm oL／L MeJA均使种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数全面提高；JA和MeJA最高促进种子根伸长了25．74 mm，根系活力最高提高了17．3 pg／(g“)，同时使棉花幼苗的脯氨酸含量上升了6．69弘g／g，丙二醛含量降低了5．27 mmoL／g。说明JA和MeJA能够显著缓解盐胁迫对棉花种子伤害，促进棉花种子的萌发和幼苗生长，JA和MeJA处理组整体作用效果较一致。本研究结果可为 JA和MeJA在棉花生产中的合理使用提供科学依据。关键词：棉花；盐胁迫；茉莉酸甲酯；茉莉酸；种子萌发；种苗生长
中图分类号：Q945．78；s 562 文献标志码：A 文章编号：1001—4705(2015)01旬008J D7
Effeets of Exogenous JA and MeJA on Seed Ge瑚ination and Seeding
Physiological Characteristics of G∞s，piMm危i瑙配tMm Under Salt
Stress
Fu-ch岫
禹王洞简介Y A N G Y i，C H A N G Dan，WANG Y a n，Z H A N G
(Xinjiang Key Laborator y of Biological Resources and Genetic En百neering，
Col le ge of Life Scienee and Technology，Xinjiang University，U11lmqi 830046，China) Abstr ac t：Sal t stress c a n inhibit the ed gemination and gro叭h of the cottoa．The e妊．ects of jasmonic acid (JA)and methyl jasmonic acid(MeJA)on ed ge瑚ination，edling growth，water content，mo t actiVity，pmline and oxidative d ama ge in cotton(Gossypium hirsutum)were investigated under the salt stress，it will
be helpful to elucidate the regulatory mechan ism of plant ho肿ones o n the ge册ination of co tto n eds．The
results indicated that the ed gemination rate，gemination potentiality，genIlination index，and Vigor in de x wer e whole improved with adding 0．025肛moL／L，0．25肛moL／L JA an d 2．5 pmoL／L MeJA，Ie sp ect iV ely，und er the trea tme nt of 300 moL／L NaCl．JA and Me J A promoted the ed ro o t extensi on by25．74 mm，roo t actiVit y incre ad by 17．3弘g／(g·h)，at the sam e time，th e proline c o n t e n t of c o t t o n edl ing inc rea d b y 6．69弘g／g，mal ond iald ehyd e c o n t e n t reduced by 5．27 mmoL／g．JA and Me JA c a n significantly alleViated salt stre ss o n c o t t o n ed dam age， pro mote d the c o t t o n ed ge珊ination and edling gmwth，and the tI-e a t m e n t efkct of M e JA and JA was co nsiste nt．The study results pr ovi de d a scientific basis for the rational u of JA and MeJ A
in c o t t o n pmduction．
Key words：G∞唧iMm^i瑙u￡“m L；salt stress；jasmonic aicd；methyl jasmonat；ed
geHnination；
eding#即wth
我国盐渍土总面积占全国可利用土地面积的化，严重影响农作物的产量‘∽1。棉花(‰s印iMm 4．88％，并且每年约有30万hm2的耕地发生次盐渍砌3眦Ⅱm L．)是重要的经济作物，在国民经济中占有重
收稿日期：2014—06—22 基金项目：国家自然科学基金一新疆联合基金重点项目(编号：u1303282)资助。作者简
介：杨艺(1989一)，女，在读硕士研究生，主要从事植物分子生物学研究；E-mail：563226049@qq．com。通讯作
者：张富春(1962一)，男，博士，教授，主要从事分子生物学研究；E—mail：zfcxju@grnail．com。
·8·
万方数据
研究报告杨艺等：盐胁迫下茉莉酸(JA)及茉莉酸甲酯(MeJA)对棉花种子萌发及种苗生化特性的影响
要战略地位。新疆是我国最大的产棉省区，植棉产值700 mmoL／L的Nacl胁迫溶液)的培养皿中，蒸馏水培占
种植业总产值的65％一70％旧1。近年的研究发现，养的种子为对照，种子上面覆盖2层滤纸(加有与底
植物激素茉莉酸(JA)及其甲酯(MeJA)参与了植物的部相应浓度的2 mL胁迫溶液)保湿于(25±2)℃培养抗
逆反应Hj J。箱中萌发。光暗周期为光照16h／d，光照度为以茉莉酸(Jasmonic Aicd，JA)和茉莉酸甲酯56肛moL／(m·s)，隔天揭开保湿滤纸，底部加入2 mL (MetIIyl Jasmonat，MeJA)为代表的茉莉酸类物质对应浓度的胁迫处理液，最后在保湿滤纸上再加入(JAs)是广泛存在于高等植物体内的一种新型植物生 2 mL胁迫处理液，使其保持湿润，持续胁迫，直
至萌发
长调节物质，在调节植物生长发育、光合特性、抗逆反终止。每处理播种20粒，4次重复。应等方面起着
重要的作用，因此通过外源喷洒JA及1．2．2 JA和MeJA对棉花种子的处理MeJA在一定
程度上能减缓盐胁迫对植株造成的伤害，棉花种子用上述方法消毒后，分别采用不同浓度
有效提高植株的抗逆境的能力∞娟]。庞延军等一。研究JA(蒸馏水、0．025肛moL／L、O．25 pmoL
／L、2．5弘moL／表明，以相对盐害率判断，盐胁迫下，质量浓度为25 pmoL／L和250 pmoL／L)和MeJA(蒸馏水、
L、
0．025
5×10～mg／L和5×10一m∥L的MeJA对水稻种子肛moL／L、0．25灿moL／L、2．5肛moL／L、25 pmoL／L和250萌发有明显的促进作用，质量浓度为2×106mg／L和pmoL／L)处理液浸种36 h，而后播种到底部垫有2层滤5×10一mg／L的MeJA对水稻种子萌发无明显的促进纸(加有4 mL 300 mm oL／L Nacl胁迫溶液)的
培养皿作用。Yoon等¨刮研究了MeJA对盐胁迫下大豆的影中，300 mmoL／L Nacl处理的种子为对照，种子
上面覆
响，结果表明，外施MeJA对大豆的盐胁迫有明显的缓盖2层滤纸(加有2mL 300m mo L／L Nacl的胁迫溶
液) 解作用，增加脯氨酸含量，降低光合速率和蒸腾作用按1．2．1条件在培养箱中萌发，直至萌发终止，每处理等。Ann等¨u研究表明，盐胁迫下外源MeJA处理水播种20粒，4次重复。稻种子可明显促进水稻种子根
的伸长。Rezai等¨副研1．2．3根长的测定究发现，外源MeJA可以通过增加
叶片的叶绿素含量，萌发处理后以胚根大于种子长度的1／2为指标，
提高植株的含水量，促进根的伸长等方式来缓解Nacl 每天统计发芽个数，隔天测量种子的根长，直至萌发数
对辣椒生长的胁迫作用。不再改变则终止萌发(第9天)。第4天计算发芽
势，
茉莉酸类物质对植物生长具有极为广谱的生理效第9天计算发芽率、发芽指数和活力指数。
应，有研究报道显示，MeJA对盐胁迫下水稻种子萌发发芽势(％)=种子发芽试验初期(第4天)全部有调节作用，但JA和MeJA对盐胁迫下棉花种子的萌正常发芽种子数／供试种子数×100％；
发和生化特性的影响及两者作用效果的比较均尚未见发芽率(％)=发芽终期全部正常发芽的种子数／
报道。以新疆主栽品种棉花新陆早17为实验材料，研供试种子×100％；
究外源施加JA及MeJA对盐胁迫下棉花种子萌发、种
发芽指数=艺GL／Dt；
苗生长、脯氨酸含量及叶片氧化损伤的影响，旨在探讨
式中，Gt为t天的发芽数，Dt为相应的发芽试验
茉莉酸和茉莉酸甲酯对棉花抗逆性的调控作用，为JA
天数；
和MeJA在生长和抗逆方面提供思路，也为JA及MeJA
活力指数=发芽指数×种苗长度(全长)；
更广泛的应用提供理论依据。
相对盐害率(％)=(对照发芽率一处理发芽率)／
1材料与方法
对照发芽率×100％。
1．1材料1．2．4根系和植株相对水含量的测定实验材料为棉花品种新陆早17种子，由新疆农业待萌发终止分别取棉花种苗和其新鲜的根，用吸
科学院经济作物研究提供。水纸吸干表面水分，称其鲜重(wF)；然后将其放入蒸1．2方法馏水中浸泡数小时，期间不断称重，直至达到恒重为其1．2．1棉花种子盐胁迫处理及萌发率的统计饱和鲜重(WT)；最后将材料放入150℃的烘箱中，烘挑选籽粒饱满大小一致的棉花种子，用70％的乙干至恒重，然后分别称干重(wD)，试验均重复4次。
醇消毒1 min，蒸馏水冲洗3—4次，用15％过氧化氢相对水含量(％)=(WF—wD)／(WT—WD)×
浸种5 h，蒸馏水冲洗3～4次，分别播种到底部垫有100％：
南京梧桐网
2层滤纸(分别加有4 mL 100 m moL／L、200 m moL／L、自然饱和亏=l一相对水含量。
300 mmoL／L、400 mmoL／L、500 mmoL／L、600 mmoL／L、
·9·万方数据
第34卷第1期2015年1月
种子(Se ed )
V01．34
No ．1
J 蚰．2015
1．2．5根活力、游离脯氨酸、MDA 含量及渗透势的 24．14％；对于MeJA ，与NaCl 对照组相比，0．25肛
moL ／
测定
L 和2．5肛moL ／L MeJA 处理的种子萌发率、发芽势、
发
取第9天种苗根部，采用眦法测定种苗根活
芽指数和活力指数均显著升高(p<0．05)，且显著促
力，取整株幼苗测定游离脯氨酸、MDA 含量及渗透势， 进棉花种子萌发的最适浓度为0．25 pmoL ／L ，发芽率分 游离脯氨酸含量采用磺基水杨酸提取、酸性茚三酮染 别达到61．67％、46．67％、16．51和86．27，分别比 色法测定，MDA 含量采用硫代巴比妥酸法测定[11’12|，
Nacl 对照组高26．67％、18．24％、5．42、56．85，且该浓 渗透势采用组织研磨器破碎种苗细胞，用冰点渗透压 度MeJA 处理的种子相对盐害率最小，为36．21％，比 仪测定组织液的渗透压。所用试剂均为分析纯，试验 NaCl 对照低27．58％；其它浓度JA 和MeJA 虽然对种 均重复3次。 子萌发仍有促进作用，但随着浓度的升高促进程度逐 1．3统计分析 渐减弱，整体而言，MeJA 的作用效果较好，且当JA 浓uc3846
用Microsoft Excel 2003和prism 5．O 分析软件进 度升高至250肛moL ／L 时，棉花种子的萌发受到显著的 行多重比较及差异显著性分析，采用ANOVA 的方法 抑制作用，其相对盐害率也高于NaCl 处理组。 比
较均值之间的差异，若差异显著，则采用Turkey’s
test 进行多重比较(p<0．05)。图或表中，同一列中不 同字母表示0．05水平的差异性，且所有数据均表示为
一 80
誉
平均值±标准差。
{；l}
2结果
藩
40
2．1盐胁迫对棉花种子萌发的影响 利用不同浓度NaCl 进行胁迫，随着NaCl 浓度的 0
O
1 00
200
cad命令300
400
500
600
700
升高棉花种子的萌发率逐渐降低，直到600 mmoL ／L
浓度(啊∞I／L)
时，萌发率为零，当Nacl 浓度在300 mmoL ／L 时，萌发 图1 不同浓度NaCl 对棉花种子萌发的影
响
率骤然降低，为36．67％，接近萌发率一半，因此选取
该浓度为胁迫抑制萌发的节点，作为棉花种子萌发的 2．3盐胁迫下外源JA 及MeJA 对棉花种苗水分含量
胁迫浓度进行JA 和MeJA 处理(图1)。
的影
响
2．2盐胁迫下外源JA 及MeJA 对棉花种子萌发的 JA 和MeJA 对盐胁迫下棉花根和种苗的水分含量
影响
的影响不同(表2)。对于根而言，0．25弘moL ／L 、2．5
盐胁迫下添加JA 和MeJA 对棉花种子的萌发均
肛moL ／L 、2．5弘m 彬L 、25弘m 彤L JA 和、0．25弘moL ／L 、
有不同的促进作用(表1)。与NaCl 对照组相比，
2．轧m 彬L ，25 pmoL ／L MeJA 处理的种子与
NaCl 对照
向右0．025 pmoL ／L JA
处理下，种子的萌发率、发芽势、发芽
组相比相对含水量显著增加(p<O ．05)，且显著增加
指数和活力指数显著升高(p<0．05)，分别达到
水分含量的JA 和MeJA 的最适浓度均为2．5弘moL ／L ， 58．33％、51．67％、18．63和95．05，比NaCl 对照高
相对含水量分别达到94．05％和91．30％，比
NaCl 对
23．33％、23．34％、7．54和65．63，并且该浓度JA 处理 照高19．96％和17．21％，并且2．5肛moL ／L JA 和
MeJA
的种子相对盐害率最小，为39．65％，比NaCl 对照低 的处理也可以显著降低根的自然饱和亏，其它浓度JA
表1 盐胁迫下不同浓度的J A 和M e J A 对棉花种子萌发的影
响
万方数据
研究报告 杨艺等：盐胁迫下茉莉酸(JA)及茉莉酸甲酯(MeJA)对棉花种子萌发及种苗生化特性的影响
和MeJA 虽然对根的相对含水量和自然饱和亏都有促 照组相比无显著性差异，其它浓度的JA 和
MeJA 处理 进作用，但随着浓度的升高促进程度变弱。 的种子与Nacl 对照相比根长均显著伸长
(p<0．05)， 对于种苗而言，仅2．5pmoL ／L JA 和MeJA 处理的 JA 促进根长的最佳浓度为O ．025肛moL ／L ，根长为51．1 种子与NaC l 对照相比相对含水量显著增加(p<
mm ，比NaCl 对照长24．59 mm ；促进种子根长的MeJA
0．05)，分别达到71．34％和71．29％，比Nacl 对照高 最佳浓度是0．25肛moL ／L ，根长为52．25 mm ，比
NaCl
9．58％和9．53％，且自然饱和亏显著降低，其它浓度 对照长25．74 mm ；250弘moL ／L MeJA 的处理组表现出 JA 和MeJA 对种苗的相对含水量和自然饱和亏均有促
对根长的抑制作用，但与NaCl 对照组相比无显著性
进作用，但随浓度的升高促进程度相对越弱，且250
差异。
弘moL ／L MeJA
对种苗的相对含水量有抑制作用，但无
JA 和MeJA 的处理可以提高棉花种子在盐胁迫下
显著性差异。
的根系活力(图3)。所有浓度JA 和MeJA 处理的
种
2．4盐胁迫下外源JA 及MeJA 对棉花种苗根长和根
子与NaCl 对照组相比种子的根系活力均能显著提高 活力的影响
(p<0．05)，其中促进种子根系活力JA 的最适浓度是 盐胁迫下JA 和MeJA 的处理可促进棉花种子根 O ．25肛moL ／L ，根系活力为40．98肛g ／(g·h)，与NaCl 的伸长。除250肛moL ／L JA 和MeJA 的处理和Nacl 对
对照组相比提高了16．68肛g ／(g·h)，而MeJA
促进种
表2盐胁迫下不同浓度的JA 和M eJ A 对棉花种苗水分含量的影
响
担堑盒壅量f 延堡2(暨2
担盟盒壅量f 弛苗2(丝)
目然塑塑ii 廷握2(丝2电影编剧
自签位麴重(挫苴)f 鱼》
处理浓度
JA
MeJA
JA
MeJA
JA
MeJA
JA
M e J A
Na c l+0肚m o l ／L
74．09±2．29
74．09±2．29 61．76±1．53 61．76±1．53 bc 19．25±1．72 19．25±1．72 ab 38．24±1．53 38．24±1．53
ab Nacl+0．025‘moI／L 88．07±1．1 ab 83．77±0．39 abc 66．05±2．19 abc 67．“±2．29 abc 11．93±1．13 ab 16．23±0．39 abc 33．95±2．19 ab 32．26±2．29 a b c
NaCl+O ．25删出L 88．70±7．39 ab 87．10±3．1l ab 65．9l ±1．57 a bc 69．90±4．17丑b 11．30±7．39 8b 12．90±3．1l bc 34．09±1．57 ab 30．10±4．17 bc
NaCl+2．5脚彬L 94．05±3．26
91．30±0．5l 71．34±2．23 71．29±1．34
5．95±3．26 b 8．70±0．5l
28．66±2．23 b 28．71±1．34 NaCl+25“m 出L 85．70±2．65 ab 90．01±5．04 ab 65．57±2．12 abc“．16±2．48 8bc 14．30±2．65 ab 9．99±5．04 bc 34．43±2．12 ab 35．84±2．48 8b c Na cl +250肚m o L ，L 83．09±2．69 bc 75．19±4．94 bc 63．22±2．94 bc 60．45土3．86 16．9l ±2．69 ab 24．8l±4．94 36．78±2．94 ab 39．55±3．86
●300舸帖l ，一L Nac
80
80
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盐胁迫下不同浓度的J ^和、1rJ ^对棉花种苗根长的影响
60 60
40 40
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[(÷暑)／暑3R 烘醛
[(L {．暑)、，暑3R 烘蜂
处理
处理
图3盐胁迫下不同浓度的JA 和M eJ A 对棉花种苗根活力的影响
万方数据
第34卷第1期2015年1月种子(S e e d)V01．34 No．1 J锄．2015
子根系活力的最佳浓度为2．5肛moL／L，根系活力为表3盐胁迫下不同浓度的JA和M eJA对
棉花
41．60肛g／(g“)，与NaCl对照组相比提高了17．3 种苗脯氨酸含量的
影响
肛g／(g·h)，但随着JA和MeJA浓度的升高对种子根处理浓度望重垫系活力的提高程度也随之减小。(pm oVL)300 mmo L，L NaCl+JA300蚴oL／L N a C l+M e J A 2．5盐胁迫下外源JA及MeJA对棉花种苗脯氨酸
含量和渗透势的影响盐胁迫下JA和MeJA的处
理可增加棉花种苗的
脯氨酸含量(图4)。0．25肛moL／L、2．5肛moL／L
和25 肛moL／L JA和MeJA处理的种子与NaCl对照相
比脯氨酸含量均显著上升(p<0．05)，显著提高种
苗脯氨酸
含量的JA和MeJA最佳浓度均为2．5坤moL／L，JA处理2．6盐胁迫下外源JA及MeJA对棉花种苗
丙二醛
组脯氨酸含量为24．02 pg／g，相较NaCl对照组增加了(MDA)含量的影
响
6．58肛g／g，而MeJA处理组脯氨酸含量为24．13肛g／g，在盐胁迫下所有浓度JA和MeJA的处理均可显
较NaCl对照组增加了6．69弘g／g；其它浓度JA和MeJA 著降低棉花种苗的MDA含量(图5)，显著促进MDA
虽然也能增加种苗的脯氨酸含量，但随着浓度的升高含量降低的JA和MeJA的最适浓度均为2．5弘moL／L，
增加量也随之减少。与NaCl对照相比分别降低了5．27 moL／g和4．77
盐胁迫下JA和MeJA的处理可以影响棉花种苗moL／g。的渗透势(表3)。除0．025肛moL／L和250
JA 3讨论和MeJ A其它所有浓度J A和
pmoL／L
MeJ A处理的种子与JA和MeJA作为一种植物信号转导分子可以在植NaCl对照相比渗透势均显著降低(p<0．05)，显著降物体内运输，当植物受到伤害及胁迫时体内茉莉酸类低种苗渗透势JA和MeJ A的最佳浓度均是0．25 物质的合成显著升高，诱导抗逆相关基因的表达，产生
肛moL／L，JA和MeJA处理组种苗渗透势较NaCl对照分特异的蛋白质，从而起到防御作用¨5'16J。植物激素含
别降低了0．24 MPa和0．19 MPa。
量少，具高效性，不直接参与代谢，但对生物体起新陈
代谢、生长发育调节作用ⅢJ。很多研究表明，微量的∞∞
∞∞
加加
碧蓝的天空∞伯
一芒一暑／∞3唰知瀣脉篷一羞v一芒∞3棚扣谣_!季蘸
00
处理处理
图4盐胁迫下不同浓度的J A和IⅥr J A对棉花种苗脯氨酸含量的影
响
O O
宝宝突然发烧88
66
万方数据
