外源MeJA對花生主要農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

（河南農業大學農學院，河南 鄭州 450002）

茉莉酸甲酯（MeJA）是一種和損傷有聯系的植物類激素與信號分子，普遍存在于植物體內［1］。外源刺激可以引起植物防御基因的表達，使植物產生抵抗能力，產生和外部機械損傷及自然界中蟲類進食類似的作用［2-6］。各種研究表明，將茉莉酸類化合物加入植物體內能夠誘導蛋白酶抑制劑和各種多酚氧化酶的大量產生，從而影響自然界中動物對植物各種營養物質的利用，還可以提升植物過氧化物酶、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次生代謝產物的累積，增加揮發性信號物質的產生，形成防御型結構［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，體內超氧化物歧化酶和過氧化氫酶活性的降幅比對照相應酶的降幅小［14］。

花生是我國主要的油料和經濟作物，是高質量植物油脂和優質蛋白質來源［14］，具有較高的營養和藥用價值［15］，在國民經濟和社會發展中具有重要地位［11-14］。不同程度的干旱脅迫會對花生的生育進程、主莖高、葉面積系數、地上部干物質積累和莢果干重等造成不同程度影響，花針期干旱對花生生長發育及產量的影響相對較大［16］。研究表明，茉莉酸（酯）類物質是與抗性密切相關的植物生長物質，它作為內源信號分子參與植物在機械傷害、病蟲害、干旱、鹽脅迫、低溫等條件下的抗逆反應［17］。前人研究大都是基于利用MeJA誘導植物產生化學防御，以此來提高植物的抗性［18-20］。為了提高花生的抗旱性，減少干旱對花生產量的影響，進一步了解茉莉酸調控植物代謝的響應機制，本試驗采用本課題組培育的兩個花生品種，探討外源MeJA對花生主要農藝性狀和抗氧化酶活性的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

花生為本課題組培育的優良品種H2014和H1315。茉莉酸甲酯（MeJA）購買于Solarbio公司。

1.2 試驗設計

本試驗于2019年5—9月在河南農業大學科教園區毛莊花生種植區開展。試驗設4個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，以噴清水為對照（CK），每處理重復3次，分別于四個生育時期：開花期、下針期、結莢期、飽果成熟期（記為T1、T2、T3、T4）進行農藝性狀調查并取樣，測定POD、SOD活性和MDA、可溶性蛋白、可溶性糖含量，并于收獲時進行測產。

1.3 測定方法

SOD活性采用氮藍四唑光化還原法測定，POD活性采用愈創木酚法測定，MDA含量采用硫代巴比妥酸法測定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍染色法測定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定［21］。

1.4 數據分析

數據采用Microsoft Excel 2016軟件整理，SPSS 22.0軟件進行統計分析和顯著性檢驗，GraphPad Prism 8作圖。

2 結果與分析

2.1 不同濃度MeJA對兩個花生品種農藝性狀的影響

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

表1 不同濃度MeJA對H2014農藝性狀和產量性狀的影響

由表2可知，不同濃度的MeJA對花生品種H1315的生長也產生一定程度的促進作用。4個處理的主莖高均高于CK，且隨著MeJA濃度的升高，主莖高呈現先上升后下降的趨勢，其中濃度為450μmol／L的MeJA對主莖高促進最為顯著，比CK增加18.1%。莖粗、主莖節數、分枝數、百果重和百仁重，各處理與CK之間均無顯著差異。單株果數隨著MeJA濃度升高呈先升高后下降的趨勢，450μmol／LMeJA處理顯著高于對照，其余處理與CK無顯著差異。

表2 不同濃度MeJA對H1315農藝性狀和產量性狀的影響

2.2 不同濃度MeJA對兩個花生品種POD活性的影響

由圖1可知，花生品種H2014的POD活性隨生育時期的推進表現為先升高后下降。噴施Me-JA各處理隨著MeJA濃度的增加，POD活性表現為先升高后降低。T1時期，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時期，與對照相比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處理外均表現為隨生育時期的推進先升高后下降，T1、T2、T4時期均以450 μmol／L MeJA處理POD活性最高，T3時期以300 μmol／L MeJA處理最高。T1時期，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不同生育時期POD活性

2.3 不同濃度MeJA對兩個花生品種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變化不大。T1時期，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時期，與CK相比450μmol／L MeJA處理的MDA含量差異不大，而其它3個MeJA處理均顯著增加。T3時期，各處理之間均無顯著差異。T4時期，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，在同一生育時期隨著MeJA濃度的增加，多表現為先升高后降低。T1時期，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時期，300μmol／LMeJA處理的MDA含量與CK相比顯著減少，其它3個處理均顯著增加。T4時期，與CK 相比，300 μmol／LMeJA處理的MDA含量顯著增加，其它3個處理則顯著減少。

圖4 花生H1315不同生育時期MDA含量

2.4 不同濃度MeJA對兩個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總體表現為先升高后下降。同一時期（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為先升高后降低。T1時期，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處理無顯著變化。T2時期，與CK相比300μmol／L MeJA處理的可溶性蛋白含量顯著增加，150μmol／L MeJA處理無顯著變化，450、600μmol／L MeJA處理均顯著降低。T3時期，450μmol／L MeJA處理的可溶性蛋白含量比CK顯著增加，其它處理則均無顯著變化。T4時期，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處理的無顯著變化。

圖5 花生H2014不同生育時期可溶性蛋白含量

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也表現為先升高后下降趨勢。同一時期隨著MeJA濃度的增加可溶性蛋白含量基本也表現為先升高后降低。T1時期，與CK相比4個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時期，4個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個處理與CK差異不顯著。

圖6 花生H1315不同生育時期可溶性蛋白含量

2.5 不同濃度MeJA對兩個花生品種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總體表現為先升高后下降。同一時期（T2除外）噴施MeJA各處理，隨著MeJA濃度的增加SOD活性也表現為先升高后降低。T1時期，與CK相比600μmol／L MeJA處理的SOD活性顯著降低，其它3個MeJA處理均無顯著變化。T2時期，與CK相比150、300、450μmol／L MeJA處理的SOD活性均無顯著變化，600μmol／L Me-JA處理顯著降低。T3時期，與CK相比450、600 μmol／LMeJA處理的SOD活性無顯著變化，150、300μmol／LMeJA處理顯著降低。T4時期，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處理均無顯著變化。

圖7 花生H2014不同生育時期SOD活性

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

圖8 花生H1315不同生育時期SOD活性

2.6 不同濃度MeJA對兩個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表現為先升高后下降。同一時期（T1除外）隨著MeJA濃度的增加可溶性糖含量也表現為先升高后降低。T1時期，與CK相比150μmol／L MeJA處理的可溶性糖含量無顯著差異，其它3個MeJA處理均顯著降低。T2時期，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個處理均顯著降低，其中150μmol／L MeJA處理最低。T4時期，與CK相比，300μmol／L MeJA處理的可溶性糖含量差異不顯著，其余3個處理均顯著降低。

圖9 花生H2014不同生育時期可溶性糖含量

由圖10可知，花生品種H1315的可溶性糖含量隨生育期的推進表現為先升高后下降。同一時期隨著MeJA濃度的增加可溶性糖含量也表現為先升高后降低。T1時期，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個處理均顯著降低。T2時期，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顯著差異。T3時期，與CK相比4個處理可溶性糖含量均顯著增加，其中300μmol／L MeJA處理最高。T4時期4個處理與對照相比均無顯著差異。

圖10 花生H1315不同生育時期可溶性糖含量

3 討論與結論

利用外源激素處理植物進而誘導植物產生次級代謝產物，是近年來國內外研究的常用手段。MeJA是一種常見的外源生長調節物質，在植物生長發育過程中起著重要作用，是增強農作物自身抗逆能力的關鍵活性物質［22-24］。MeJA通過誘導植物防御細胞內信號轉導途徑來誘導植物的次級代謝，這其中包括抗氧化的一些酶類［25-27］。所以進一步了解茉莉酸調控植物代謝的響應機制對于農業生產具有重要的應用價值。

本研究表明，適宜濃度的MeJA處理對花生抗氧化酶類活性有明顯的促進作用，兩個花生品種對MeJA均有響應，這與李紅利［25］、潘瑞熾［26］等的研究結果相似。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MeJA的敏感程度不同。同一時期隨著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為先升高后降低趨勢，這一結果與晏姿［27］、熊潔［28］等的研究結果一致，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。兩個花生品種POD、SOD活性和可溶性蛋白含量均是在結莢期達到最大，說明花生這一時期抗氧化能力較強。H2014的MDA含量在整個生育期內變化不大，而H1315的MDA含量在整個生育期內先升高后降低，生育期內變化較大且在下針期達到最高，表明不同品種之間MDA含量存在差異。可溶性糖含量H2014在結莢期最高，H1315的可溶性糖含量在下針期和結莢期都相對較高。本試驗初步研究了花生在外源MeJA條件下主要農藝性狀及抗氧化酶活性的變化，品種間呈現不同的響應程度，其調控表達機制尚需進一步研究。