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

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物的影響，采用盆栽法室內測定甲哌[XCZ17.tif；%95%95]處理后棉花葉片木質素、總酚、單寧、黃酮含量的變化。結果表明，不同劑量甲哌[XCZ17.tif；%95%95]處理棉花，棉花葉片中次生代謝產物含量發生不同程度變化，均高于對照，且不同劑量處理的次生代謝產物含量最高值出現時間不同；4.5 g/hm2甲哌[XCZ17.tif；%95%95]誘導棉花合成次生代謝產物效果優于其他處理組；其中，15 g/hm2甲哌處理組的木質素含量在處理后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，能夠誘導棉花合成次生代謝產物，進而增加棉花抗逆能力。

關鍵詞：棉花；甲哌[XCZ17.tif；%95%95]；次生代謝產物；抗逆能力

中圖分類號：S435.62文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2017）05-0099-03

次生代謝產物非植物生長發育所必需物質，但其在提高植物自身保護、生存競爭能力以及協調與環境關系中充當重要角色，與初生代謝產物相比，其產生、變化與環境有著較強的相關性和對應性[1-2]。植物合成、利用次生代謝物質阻止其他生物侵害，抑制與其有競爭生存關系的植物種群生長發育；次生代謝產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]。誘導植物產生次生代謝產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，如光照誘導植物體內次生代謝物質含量發生變化[4]。

甲哌[XCZ17.tif]（1，1-dimethylpiperidyliumchloride）是一種植物生長調節劑，可以在棉花不同生長時期調節棉花的生長發育，防止棉株蕾鈴脫落，增加棉花產量與品質。此外，筆者所在課題組研究發現，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]處理棉花后葉片內次生代謝物質含量變化，旨在了解甲哌是否能作為外源因子誘導棉花產生抗性次生代謝物質，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試驗設計[HT]

棉花幼苗于溫度為（26±1）℃的光照培養箱內培育，待棉苗長至3張真葉時進行試驗。甲哌[XCZ17.tif]設置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 ℃冰箱內密封保存備用。

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法[8]；木質素含量的測定采用乙酰溴法[9]；木質素含量與D280 nm成正比，以1 g鮮樣在280 nm處的吸光度表示木質素相對含量。

1.6數據統計與分析

采用數據統計軟件SPSS 20.0處理試驗數據，采用 Duncans 法進行方差分析和多重比較（α=0.05），采用Excel繪制試驗數據圖。

2結果與分析

2.1不同甲哌[XCZ109.tif]濃度處理對棉花葉片木質素含量的影響

由圖1可知，處理后1 d，對照組木質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，處理組木質素含量均與對照組差異顯著，15 g/hm2處理組木質素含量最高，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處理組間變化規律一致，都是隨甲哌[XCZ17.tif]濃度升高，單寧含量呈現“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，說明適當濃度的甲哌[XCZ17.tif]能夠誘導黃酮合成含量最高。

3討論與結論

植物受生物或非生物因素脅迫，誘導其體內發生一系列化學反應，包括植物營養價值改變，次生代謝產物含量增加，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等[10-11]，以適應外界因素對植物新陳代謝的干擾，減少對自身的危害。

本研究發現，不同濃度甲哌[XCZ17.tif]處理棉花，均能在不同程度上誘導棉花產生次生代謝物質，次生代謝物質作為棉花體內防御抗性物質，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]對棉花木質素的誘導

木質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化可以阻礙真菌和害蟲的攻擊，木質素含量增加導致的木質化是植物增強抗性的一個重要機制[12]。研究發現，外源SA可作為信號分子，能夠提高甜菜細胞壁的木質素含量，可調控甜菜細胞壁中的防御系統，提高抗病性[13]；鈣對化學誘抗劑水楊酸（SA）、茉莉酸甲酯（MeJA）、龍膽酸（GA）和β-氨基丁酸（BABA）誘導番茄葉片中木質素的合成具有正調控作用[14]。本研究也有相似的結果，試驗結果表明，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]處理可以誘導木質素的產生，加強植株木質化以增加抗性；對照組木質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，植株自身發出信號分子導致木質素含量增加的原因。

3.2甲哌[XCZ109.tif]對棉花總酚的誘導

植物中酚類物質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，酚類物質變化最為明顯，植物的抗蟲性與酚類物質的含量呈正相關，如牛角花齒薊馬危害后苜蓿葉酚類物質含量上升[15]。本研究發現，在時間動態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。也有研究報道稱，外源化學物可以誘導植物酚類物質的積累，水楊酸、茉莉酸甲酯、無機銅均可誘導棉花酚類物質的合成[16-17]。

3.3甲哌[XCZ109.tif]對棉花單寧的誘導

單寧是一種多元酚類物質，因其口感上的澀性，以及對腸消化酶活性和食物中營養物質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]。對于次生物質的積累，不僅昆蟲的脅迫可誘導，其他非生物因素也可以誘導植株積累次生物質，使自身產生抗性應對外界因素的干擾。0.1、1.0 mmol/L茉莉酸對于誘導棉花單寧最有效，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

黃酮類物質是植物中一類重要的次生代謝物質，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，使之忌避、拒食，破壞昆蟲的正常代謝，嚴重時能導致昆蟲中毒甚至死亡。筆者發現，在時間動態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]結果一致。

綜上所述，甲哌[XCZ17.tif]作為一種植物生長調節劑，可以在棉花苗期有效地誘導植株次生物質的合成，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]是如何誘導棉花產生次生物質，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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