甲哌[XCZ108.tif；%95%95]對棉花葉片酚酸類次生代謝產(chǎn)物含量的影響

崔家麗+王巧利+鐘亮+李文杰+王俊剛

摘要：為明確甲哌[XCZ17.tif；%95%95]對棉花酚酸類次生代謝產(chǎn)物的影響，采用盆栽法室內(nèi)測定甲哌[XCZ17.tif；%95%95]處理后棉花葉片木質(zhì)素、總酚、單寧、黃酮含量的變化。結(jié)果表明，不同劑量甲哌[XCZ17.tif；%95%95]處理棉花，棉花葉片中次生代謝產(chǎn)物含量發(fā)生不同程度變化，均高于對照，且不同劑量處理的次生代謝產(chǎn)物含量最高值出現(xiàn)時間不同；4.5 g/hm2甲哌[XCZ17.tif；%95%95]誘導(dǎo)棉花合成次生代謝產(chǎn)物效果優(yōu)于其他處理組；其中，15 g/hm2甲哌處理組的木質(zhì)素含量在處理后5 d達到最大值，比對照高1.9倍；4.5 g/hm2 甲哌[XCZ17.tif；%95%95]處理組的總酚含量在處理后3 d達到最大值，比對照高116.3倍；4.5 g/hm2甲哌[XCZ17.tif；%95%95]處理的單寧含量在處理后7 d達到最大值，比對照高7倍；4.5 g/hm2甲哌[XCZ17.tif；%95%95]處理的黃酮含量在處理后7 d達到最大值，比對照高6.3倍。說明甲哌[XCZ17.tif；%95%95]處理棉花后，能夠誘導(dǎo)棉花合成次生代謝產(chǎn)物，進而增加棉花抗逆能力。

關(guān)鍵詞：棉花；甲哌[XCZ17.tif；%95%95]；次生代謝產(chǎn)物；抗逆能力

中圖分類號：S435.62文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2017）05-0099-03

次生代謝產(chǎn)物非植物生長發(fā)育所必需物質(zhì)，但其在提高植物自身保護、生存競爭能力以及協(xié)調(diào)與環(huán)境關(guān)系中充當(dāng)重要角色，與初生代謝產(chǎn)物相比，其產(chǎn)生、變化與環(huán)境有著較強的相關(guān)性和對應(yīng)性[1-2]。植物合成、利用次生代謝物質(zhì)阻止其他生物侵害，抑制與其有競爭生存關(guān)系的植物種群生長發(fā)育；次生代謝產(chǎn)物可以吸引幫助植物繁衍后代的傳粉媒介以及某些共生生物[3]。誘導(dǎo)植物產(chǎn)生次生代謝產(chǎn)物的因素包括生物因素和非生物因素，其中生物因素包括昆蟲、微生物、病原菌等的危害，如光照誘導(dǎo)植物體內(nèi)次生代謝物質(zhì)含量發(fā)生變化[4]。

甲哌[XCZ17.tif]（1，1-dimethylpiperidyliumchloride）是一種植物生長調(diào)節(jié)劑，可以在棉花不同生長時期調(diào)節(jié)棉花的生長發(fā)育，防止棉株蕾鈴脫落，增加棉花產(chǎn)量與品質(zhì)。此外，筆者所在課題組研究發(fā)現(xiàn)，甲哌[XCZ17.tif]處理后的棉花對棉蚜有忌避作用，對棉蚜種群有很好的抑制作用[5]，能增加棉花細胞耐滲透壓能力，增強棉花抗脅迫能力，提高棉花葉片的抗旱能力及其光合作用[6]。因此，本研究采用甲哌[XCZ17.tif]為外源因子，測定不同濃度甲哌[XCZ17.tif]處理棉花后葉片內(nèi)次生代謝物質(zhì)含量變化，旨在了解甲哌是否能作為外源因子誘導(dǎo)棉花產(chǎn)生抗性次生代謝物質(zhì)，為棉花的病蟲害防治提供理論支撐。

1材料與方法

1.1棉花材料

新陸早55號。

[HTK]1.2試驗設(shè)計[HT]

棉花幼苗于溫度為（26±1）℃的光照培養(yǎng)箱內(nèi)培育，待棉苗長至3張真葉時進行試驗。甲哌[XCZ17.tif]設(shè)置5個濃度梯度：CK，0 g/hm2；T1，4.5 g/hm2；T2，7.5 g/hm2；T3，10.5 g/hm2；T4，15 g/hm2。經(jīng)甲哌[XCZ17.tif]處理后1、3、5、7、9 d采集棉花幼苗相同部位葉片進行次生代謝物質(zhì)含量的測定。

1.3樣品制備

取供試棉花品種植株頂部完全展開的嫩葉（3張真葉期），置70 ℃干燥箱中12 h，烘干后取出粉碎成干粉，過80目篩，置于-20 ℃冰箱內(nèi)密封保存?zhèn)溆谩?/p>

1.4樣品液制備

稱取樣品干粉0.2 g，置于具塞試管中，加入4 mL 45%乙醇溶液，經(jīng)超聲波提取30 min后，5 000 r/min離心10 min，取上清液為待測液。

1.5次生代謝物含量的測定方法

總酚含量采用Folin酚還原法、黃酮含量采用三氯化鋁法，具體參照Ahmad的方法[7]；單寧含量的測定采用香草醛反應(yīng)法[8]；木質(zhì)素含量的測定采用乙酰溴法[9]；木質(zhì)素含量與D280 nm成正比，以1 g鮮樣在280 nm處的吸光度表示木質(zhì)素相對含量。

1.6數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件SPSS 20.0處理試驗數(shù)據(jù)，采用 Duncans 法進行方差分析和多重比較（α=0.05），采用Excel繪制試驗數(shù)據(jù)圖。

2結(jié)果與分析

2.1不同甲哌[XCZ109.tif]濃度處理對棉花葉片木質(zhì)素含量的影響

由圖1可知，處理后1 d，對照組木質(zhì)素含量顯著低于處理組，10.5 g/hm2和15 g/hm2處理組之間差異不顯著（P=0072），7.5 g/hm2處理組含量最高，比對照組高3.1倍；處理后3 d，處理組木質(zhì)素含量均與對照組差異顯著，15 g/hm2處理組木質(zhì)素含量最高，比對照高1.3倍，4.5 g/hm2次之，比對照高0.9倍；處理后7、9 d，處理組與對照組之間基本差異顯著，均以4.5 g/hm2甲哌[XCZ17.tif]處理組木質(zhì)素含量最高，處理后9 d對照組與10.5 g/hm2處理組差異不顯著（P=0.786）。

2.2不同甲哌[XCZ109.tif]濃度處理對棉花葉片總酚含量的影響

由圖2可知，對照組與各處理組間在時間動態(tài)下均差異顯著（P<0.05）；處理后1 d，7.5、10.5 g/hm2處理組總酚含量顯著高于對照組，分別比對照高326.5、315.5倍，但2處理組之間差異不顯著（P=0.322）；在處理后3 d，4.5 g/hm2處理組誘導(dǎo)效果最為顯著，達8.21 mg/g，比對照高116.3倍，且總酚含量隨處理濃度增加而降低；在處理后5 d，各處理組總酚含量低于處理后1、3 d，但對照組含量升高，達0.64 mg/g，分別比處理后1、3 d高31.0、8.1倍，10.5 g/hm2和15 g/hm2處理組之間總酚含量差異不顯著（P=1.0）；在處理后7、9 d，均以4.5 g/hm2處理組總酚含量最高，7.5 g/hm2次之。

可知，隨時間延長，處理組單寧含量均顯著性比對照組高（P<0.05），對濃度沒有一定的依賴性。在處理后 1 d，10.5 g/hm2處理組單寧含量明顯高于對照組，達 2.6 mg/g，比對照高8.0倍；在處理后3、7、9 d，均以 4.5 g/hm2 處理組單寧含量最高，與其他處理組間差異均顯著；處理后7、9 d處理組間變化規(guī)律一致，都是隨甲哌[XCZ17.tif]濃度升高，單寧含量呈現(xiàn)“斜N”變化趨勢。

2.4不同甲哌[XCZ109.tif]濃度處理對棉花葉片黃酮含量的影響

在時間動態(tài)下，對照組與各處理組間均差異顯著（P<0.05），除在處理后3 d，7.5 g/hm2和10.5 g/hm2處理組間差異不顯著（P=0.094），其他處理組間均差異顯著。在處理后1 d，隨甲哌[XCZ17.tif]處理濃度增加，黃酮含量先增后減，以 10.5 g/hm2 處理組為峰點，達131.5 mg/g，比對照高4.3倍；在處理后3、5、7 d，均以 4.5 g/hm2 處理組黃酮含量最高，說明適當(dāng)濃度的甲哌[XCZ17.tif]能夠誘導(dǎo)黃酮合成含量最高。

3討論與結(jié)論

植物受生物或非生物因素脅迫，誘導(dǎo)其體內(nèi)發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，包括植物營養(yǎng)價值改變，次生代謝產(chǎn)物含量增加，防御酶和蛋白酶抑制力活性增強，引誘天敵和通知鄰近植物防御反應(yīng)等[10-11]，以適應(yīng)外界因素對植物新陳代謝的干擾，減少對自身的危害。

本研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度甲哌[XCZ17.tif]處理棉花，均能在不同程度上誘導(dǎo)棉花產(chǎn)生次生代謝物質(zhì)，次生代謝物質(zhì)作為棉花體內(nèi)防御抗性物質(zhì)，可在一定程度上抵抗外界病蟲害的危害，增強棉花抗逆性。

3.1甲哌[XCZ109.tif]對棉花木質(zhì)素的誘導(dǎo)

木質(zhì)素是植物細胞壁的基本組成成分，保護植物細胞，減輕病原菌、昆蟲脅迫危害，起到屏障作用；植物受到侵害后的木質(zhì)化可以阻礙真菌和害蟲的攻擊，木質(zhì)素含量增加導(dǎo)致的木質(zhì)化是植物增強抗性的一個重要機制[12]。研究發(fā)現(xiàn)，外源SA可作為信號分子，能夠提高甜菜細胞壁的木質(zhì)素含量，可調(diào)控甜菜細胞壁中的防御系統(tǒng)，提高抗病性[13]；鈣對化學(xué)誘抗劑水楊酸（SA）、茉莉酸甲酯（MeJA）、龍膽酸（GA）和β-氨基丁酸（BABA）誘導(dǎo)番茄葉片中木質(zhì)素的合成具有正調(diào)控作用[14]。本研究也有相似的結(jié)果，試驗結(jié)果表明，除在處理后9 d，對照組與10.5 g/hm2處理組差異不顯著（P=0.786）外，對照組木質(zhì)素含量顯著低于其他處理組（P<0.05）。說明甲哌[XCZ17.tif]處理可以誘導(dǎo)木質(zhì)素的產(chǎn)生，加強植株木質(zhì)化以增加抗性；對照組木質(zhì)素含量隨時間的延長而增加，這可能是由于試驗處理時處理組和對照組放置位置靠近，植株自身發(fā)出信號分子導(dǎo)致木質(zhì)素含量增加的原因。

3.2甲哌[XCZ109.tif]對棉花總酚的誘導(dǎo)

植物中酚類物質(zhì)通過莽草酸代謝途徑形成，屬于芳香烴化合物。一般認為，植物在受到損傷后，酚類物質(zhì)變化最為明顯，植物的抗蟲性與酚類物質(zhì)的含量呈正相關(guān)，如牛角花齒薊馬危害后苜蓿葉酚類物質(zhì)含量上升[15]。本研究發(fā)現(xiàn)，在時間動態(tài)下對照組和各處理組間均差異顯著，處理初期總酚含量積累量較多，隨時間的延長，總酚含量降低，可能與甲哌[XCZ17.tif]的藥效時間有關(guān)。也有研究報道稱，外源化學(xué)物可以誘導(dǎo)植物酚類物質(zhì)的積累，水楊酸、茉莉酸甲酯、無機銅均可誘導(dǎo)棉花酚類物質(zhì)的合成[16-17]。

3.3甲哌[XCZ109.tif]對棉花單寧的誘導(dǎo)

單寧是一種多元酚類物質(zhì)，因其口感上的澀性，以及對腸消化酶活性和食物中營養(yǎng)物質(zhì)的利用率的不利影響，因此在抗病蟲害方面具有重要意義。本研究結(jié)果表明，對照組和處理組間單寧含量差異顯著，以 4.5 g/hm2 處理組誘導(dǎo)單寧積累含量最高，效果最佳。棉花花鈴期葉片中棉酚、單寧含量越高，棉花對綠盲蝽的抵抗作用越強[18]。對于次生物質(zhì)的積累，不僅昆蟲的脅迫可誘導(dǎo)，其他非生物因素也可以誘導(dǎo)植株積累次生物質(zhì)，使自身產(chǎn)生抗性應(yīng)對外界因素的干擾。0.1、1.0 mmol/L茉莉酸對于誘導(dǎo)棉花單寧最有效，提高棉花幼苗的抗蟲性[19]。

3.4甲哌[XCZ109.tif]對棉花黃酮的誘導(dǎo)

黃酮類物質(zhì)是植物中一類重要的次生代謝物質(zhì)，主要分布于棉花的葉片和花瓣中，可以影響昆蟲的行為和代謝，增加昆蟲的代謝負擔(dān)，使之忌避、拒食，破壞昆蟲的正常代謝，嚴重時能導(dǎo)致昆蟲中毒甚至死亡。筆者發(fā)現(xiàn)，在時間動態(tài)下對照組和各處理組間均差異顯著，對照組黃酮含量都明顯低于甲哌[XCZ17.tif]處理組；以4.5 g/hm2處理組誘導(dǎo)黃酮積累含量最高，效果最佳，在不同程度上增加了棉花的抗性。這與李元等研究的UV-B輻射和稻瘟病菌共同脅迫導(dǎo)致水稻品種“合系41”苯丙氨酸解氨酶活性和類黃酮含量增加，使“合系41”抗性增強[20]結(jié)果一致。

綜上所述，甲哌[XCZ17.tif]作為一種植物生長調(diào)節(jié)劑，可以在棉花苗期有效地誘導(dǎo)植株次生物質(zhì)的合成，提高棉花幼苗的抗性，這可能也是甲哌[XCZ17.tif]處理后的棉花對棉蚜有忌避作用的原因之一。對于甲哌[XCZ17.tif]是如何誘導(dǎo)棉花產(chǎn)生次生物質(zhì)，還須通過植物不同的代謝途徑及分子機制進行下一步研究。

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