茉莉酸甲酯對細(xì)基江蘺繁枝變種生長的影響

何藝賓 林金華

摘要：為探究茉莉酸甲酯（Methyl jasmonate， MeJA）對細(xì)基江蘺繁枝變種（Gracilarla tenuistipitata v. liui Zhang et Xia）生長的影響，以細(xì)基江蘺繁枝變種外植體為試驗(yàn)材料，設(shè)置4種茉莉酸甲酯（MeJA）濃度梯度（0μmol·L^-1、10μmol·L^-1、20μmol·L^-1、30μmol·L^-1、40μmol·L^-1），添加到鹽度為25 ‰的MES培養(yǎng)液中，研究其對細(xì)基江蘺繁枝變種生長的影響。結(jié)果表明，低濃度的茉莉酸甲酯對細(xì)基江蘺繁枝變種生長具有促進(jìn)作用，茉莉酸甲酯（MeJA）添加濃度為20μmol·L^-1時(shí)，細(xì)基江蘺繁枝變種外植體的出芽率和增重率均高于其他處理組。綜合各項(xiàng)指標(biāo)得出鹽度為25 ‰的MES培養(yǎng)液中添加20μmol·L^-1 MeJA，生長最好，為細(xì)基江蘺繁枝變種人工養(yǎng)殖產(chǎn)量的提高提供了一種新的方法。

關(guān)鍵詞：茉莉酸甲酯；細(xì)基江蘺繁枝變種；生長

中圖分類號(hào)：S917.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

細(xì)基江蘺繁枝變種（Gracilarla tenuistipitata v. liui Zhang et Xia）是瓊脂提取的主要原料之一^[1]，也是鮑魚的優(yōu)質(zhì)餌料^[2-3]，在中國沿海地區(qū)已開展大規(guī)模人工養(yǎng)殖。然而，細(xì)基江蘺繁枝變種人工養(yǎng)殖過程中容易出現(xiàn)藻種老化、藻體染病和不耐高溫等問題^[4]，導(dǎo)致江蘺品質(zhì)和產(chǎn)量下降，養(yǎng)殖規(guī)模逐年下降。因此，養(yǎng)殖過程中特別是春夏生長旺季，須提高細(xì)基江蘺繁枝變種的生長速度，進(jìn)而提高江蘺產(chǎn)量。

近年來，植物激素對藻類生長影響的研究越來越引起科研工作者的關(guān)注。鐘晨輝等^[5]（2012）報(bào)道在MES 培養(yǎng)液中添加濃度為2.0mg·L^-1 的生長素IAA 可促進(jìn)細(xì)基江蘺繁枝變種藻段再生芽誘導(dǎo)與生長。侯賽男等^[6]（2017）研究發(fā)現(xiàn)添加適當(dāng)濃度的茉莉酸甲酯和水楊酸可以促進(jìn)壇紫菜生長，提高其光合能力，在一定程度上提高壇紫菜的抗逆性。鄭靈芝等^[7]（2020）報(bào)道茉莉酸甲酯、吲哚丁酸和 6-芐基氨基腺嘌呤等6種植物激素對威氏海鏈藻的生長均具有促進(jìn)作用。現(xiàn)有研究結(jié)果表明，添加植物激素可促進(jìn)江蘺等藻類的生長。

茉莉酸甲酯（Methyl jasmonate， MeJA）是新發(fā)現(xiàn)的一種植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，廣泛存在于植物中，具有重要的生理作用^[8-10]。現(xiàn)有研究表明，茉莉酸及茉莉酸甲酯對植物種子萌發(fā)、幼苗生長、開花坐果、果實(shí)成熟及鱗莖分化等多個(gè)生育階段都起著顯著的影響作用^[11-12]。已報(bào)道茉莉酸甲酯（MeJA）對壇紫菜和威氏海鏈藻的生長均具有促進(jìn)作用，該研究選擇細(xì)基江蘺繁枝變種外植體為試驗(yàn)材料，以不同濃度的茉莉酸甲酯為研究對象，研究其對細(xì)基江蘺繁枝變種生長的影響，為細(xì)基江蘺繁枝變種人工養(yǎng)殖產(chǎn)量的提高提供一種新的方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

細(xì)基江蘺繁枝變種：從福建東山島杏陳鎮(zhèn)（23.751 580°N，117.396 210°E）采集。主要實(shí)驗(yàn)試劑：茉莉酸甲酯（MeJA）購自Sigma公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 藻種清洗與培養(yǎng)

細(xì)基江蘺繁枝變種從福建東山島采集回實(shí)驗(yàn)室后，用軟毛刷于無菌海水中清洗藻體^[5]，去除藻體表面的沙泥等雜物，用鹽度為25 ‰的無菌海水（含200mg·L^-1卡那霉素）再清洗3次，然后在25℃、120μmoL photons·m^-2·s^-1光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)1d～2d。

1.2.2 藻段選擇與處理

選取生長狀態(tài)良好的細(xì)基江蘺繁枝變種，摘取4cm～5cm長的中間部位外植體（介于頂端和主干之間），無菌海水清洗3遍，將外植體切成1cm～2cm長的小段外植體，然后將1cm～2cm長的小段外植體浸泡于1.5% 碘化鉀（KI）無菌海水中10mins，無菌海水再清洗3遍，備用。

1.2.3 不同濃度茉莉酸甲酯對細(xì)基江蘺繁枝變種外植體生長的影響

將步驟1.2.2 獲得的1cm～2cm長小段外植體分別培養(yǎng)于添加不同濃度茉莉酸甲酯的MES海水培養(yǎng)基（鹽度為25‰，含200mg·L^-1卡那霉素）中，設(shè)置4種茉莉酸甲酯（MeJA）濃度梯度（0μmol·L^-1、10μmol·L^-1、20μmol·L^-1、30μmol·L^-1、40μmol·L^-1），每個(gè)處理濃度設(shè)置2個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)培養(yǎng)8個(gè)1cm～2cm長小段外植體，培養(yǎng)條件為：25℃，14hrs光照/10hrs黑暗，120μmoL photons·m^-2·s^-1光照，培養(yǎng)14d。培養(yǎng)14d后，觀察細(xì)基江蘺繁枝變種外植體的生長情況。

1.2.4 不同濃度茉莉酸甲酯對細(xì)基江蘺繁枝變種外植體增重率的影響

分別稱取1g 步驟1.2.2 獲得的1cm～2cm長小段外植體，置于添加不同濃度茉莉酸甲酯的MES海水培養(yǎng)基（鹽度為25 ‰，含200mg·L^-1卡那霉素）中培養(yǎng)，設(shè)置4種茉莉酸甲酯（MeJA）濃度梯度（0μmol·L^-1、10μmol·L^-1、20μmol·L^-1、30μmol·L^-1、40μmol·L^-1），每個(gè)處理濃度設(shè)置2個(gè)重復(fù)，培養(yǎng)條件同步驟1.2.3，培養(yǎng)28d。每隔7d稱量一次各培養(yǎng)液中相同日齡藻段鮮重并計(jì)算藻段增重率，方法按照 K = （ W2-W1 ） / （ t2 - t1 ）公式，其中 W1 為培養(yǎng) t1天后藻段鮮重 （g），W2為培養(yǎng) t2天后藻段鮮重（g），t以d表示^［5］。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

采用GraphPad Prism 5軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，運(yùn)用SPSS軟件分析比較不同處理組間實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的顯著性差異。

2 結(jié)果

2.1 添加不同濃度茉莉酸甲酯對細(xì)基江蘺繁枝變種外植體生長的影響

由表1 可知：25‰ MES培養(yǎng)基中添加不同濃度的茉莉酸甲酯對細(xì)基江蘺繁枝變種外植體新生芽的生長產(chǎn)生影響。當(dāng)添加的茉莉酸甲酯濃度為0μmol·L^-1～20μmol·L^-1 時(shí)，長出新生芽的外植體總數(shù)隨著濃度的增加而增加；當(dāng)添加的茉莉酸甲酯濃度為20μmol·L^-1～40μmol·L^-1 時(shí)， 長出新生芽的外植體總數(shù)隨著濃度的增加反而減少。與其他試驗(yàn)組相比較，茉莉酸甲酯添加濃度為20μmol·L^-1時(shí)，長出新生芽的外植體總數(shù)最多，長出新生芽的外植體總數(shù)占外植體總數(shù)比率高達(dá)100%。

由圖1可知：添加茉莉酸甲酯濃度為20μmol·L^-1的試驗(yàn)組培養(yǎng)14d后，在顯微鏡下觀察可見，新生芽位于外植體頂端兩側(cè)，與對照組相比較，其新生芽個(gè)頭大，且數(shù)量為2個(gè)。

2.2 添加不同濃度茉莉酸甲酯對細(xì)基江蘺繁枝變種外植體增重率的影響

由表2可知：25‰ MES培養(yǎng)基中添加不同濃度的茉莉酸甲酯對細(xì)基江蘺繁枝變種外植體增重率產(chǎn)生影響。各種濃度培養(yǎng)下的外植體，其增重率隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加而增加。各試驗(yàn)組間相比較：培養(yǎng)7d后，各種濃度培養(yǎng)下的外植體增重率差異不明顯。培養(yǎng)14d后，各種濃度培養(yǎng)下的外植體增重率出現(xiàn)明顯差異，其中添加濃度為20μmol·L^-1的試驗(yàn)組增重率最高，增重率為0.058±0.002；添加濃度為10μmol·L^-1的試驗(yàn)組增重率為0.046±0.001，反而高于添加濃度為40μmol·L^-1的試驗(yàn)組。分別培養(yǎng)21d、28d后，各種濃度培養(yǎng)下的外植體增重率逐漸增加，其中添加濃度為20μmol·L^-1的試驗(yàn)組增重率分別為0.062±0.003、0.068±0.002，明顯高于其他試驗(yàn)組。

由圖2可知：培養(yǎng)14d后，各種濃度培養(yǎng)下的外植體增重率出現(xiàn)明顯差異，對照組和添加濃度為20μmol·L^-1的試驗(yàn)組的增重率分別為0.029±0.002、0.058±0.002，差異顯著（P＜0.01）。

結(jié)果表明，25 ‰MES培養(yǎng)基中添加20μmol·L^-1的茉莉酸甲酯，細(xì)基江蘺繁枝變種外植體的增重最好。

3 討論

在海藻組織培養(yǎng)中，植物激素是否能促進(jìn)其生長，是長期以來在藻類學(xué)界中有爭議的問題。現(xiàn)有研究報(bào)道，在培養(yǎng)基中添加濃度為0.1mg·L^-1～15mg·L^-1的生長素NAA可提高銅綠微囊藻生物量^[13]，MES 培養(yǎng)液中添加濃度為 2.0mg·L^-1的生長素IAA可促進(jìn)細(xì)基江蘺繁枝變種藻段再生芽誘導(dǎo)與生長^[5]，茉莉酸甲酯、吲哚丁酸和6-芐基氨基腺嘌呤等6種植物激素對威氏海鏈藻的生長均具有促進(jìn)作用^[7]，壇紫菜培養(yǎng)過程中添加適當(dāng)濃度的茉莉酸甲酯和水楊酸也可促進(jìn)壇紫菜的生長并在一定程度上提高壇紫菜的抗逆性^[6]。該實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，低濃度的茉莉酸甲酯（MeJA）對細(xì)基江蘺繁枝變種的生長具有促進(jìn)作用。綜上所述，植物激素對微藻和大型藻類的生長具有促進(jìn)作用，人工養(yǎng)殖過程中應(yīng)先確定植物激素的最佳使用濃度。

茉莉酸甲酯作為一種新型植物調(diào)節(jié)物質(zhì)，近年來被廣泛用于農(nóng)作物和園藝作物的生長與開花調(diào)控中^[14-15]。茉莉酸甲酯促進(jìn)植物生長的作用機(jī)理研究也越來越引起科研工作者的關(guān)注。現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)：①茉莉酸甲酯能夠增加玉米幼苗側(cè)根的數(shù)量，促進(jìn)幼苗的生長。汪寶卿等^[16]（2008）報(bào)道添加濃度為0.1mol·L^-1～1.0mol·L^-1的MeJA能顯著縮短玉米幼苗主根的長度，增加側(cè)根的數(shù)量，使得玉米幼苗根的表面積增加，幼苗的吸水和吸肥能力顯著提升，促進(jìn)幼苗的生長。低濃度的茉莉酸甲酯還能增加玉米種子中α-淀粉酶的活性，提升種子的萌發(fā)速度。②低濃度的茉莉酸甲酯能夠提高轉(zhuǎn)化酶的活性，促進(jìn)鱗莖的形成。杜紅梅等^[17]（2009）報(bào)道在香酥芋種子和球莖發(fā)育的早期階段，添加低濃度的MeJA，能夠提高轉(zhuǎn)化酶的活性，使己糖和蔗糖的比例增加，從而有利于細(xì)胞的分裂，促進(jìn)鱗莖的形成。③高濃度的茉莉酸甲酯能夠明顯降低香雪蘭可溶性糖、蛋白及葉綠素的含量。晏姿等^[18]（2018）研究發(fā)現(xiàn)使用高濃度的茉莉酸甲酯噴施香雪蘭，其可溶性糖、蛋白及葉綠素的含量與對照相比，都有明顯減少，不利于光合作用和碳水化合物的積累。④添加適量的茉莉酸甲酯可顯著提高銅藻葉綠素a和類胡蘿卜素的含量。呂芳等^[19]（2019）報(bào)道添加適量的茉莉酸甲酯可顯著提高銅藻葉綠素a和類胡蘿卜素的含量，SOD、CAT和POD酶活性增強(qiáng)，而可溶性蛋白的含量變化不大。綜上所述，受體材料不同，茉莉酸甲酯促進(jìn)生長作用的機(jī)理不同，低濃度的茉莉酸甲酯具有促進(jìn)生長的作用，而高濃度的茉莉酸甲酯不利于植物的生長。該實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，低濃度的茉莉酸甲酯（MeJA）對細(xì)基江蘺繁枝變種的生長具有促進(jìn)作用，與上述研究結(jié)論一致，但茉莉酸甲酯（MeJA）對細(xì)基江蘺繁枝變種生長促進(jìn)作用機(jī)理，有待進(jìn)一步深入研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]Mchugh D J. A guide to the seaweed industry[R]. FAO Fisheries Technical Paper， 2003，441：105p.

[2]王紅勇，李紅，吳坤春.細(xì)基江蘺繁枝變種養(yǎng)殖技術(shù)[J].北京水產(chǎn)，2004（04）：16-17.

[3]王紅勇，王珺，劉俊文.細(xì)基江蘺繁枝變種的高產(chǎn)養(yǎng)殖試驗(yàn)[J].中國水產(chǎn)，2003（12）：63.

[4]Huddy S M.， Meyers A E.， Coyne V E. Protoplast isolation optimization and regeneration of cell wall

in Gracilaria gracilis （Gracilariales， Rhodophyta）. Journal of Applied Phycoogyl， 2013， 25：433–443.

[5]鐘晨輝，黃瑞芳，鄭雅友，等. IAA濃度對細(xì)基江蘺繁枝變種切段再生芽的誘導(dǎo)效果[J].福建水產(chǎn)，2012，34（06）： 481-487.

[6]侯賽男，鄒同雷，汪芳俊，等.茉莉酸甲酯和水楊酸對壇紫菜生長與抗逆性的影響[J].海洋科學(xué)，2017，41（01）：104-112.

[7]鄭靈芝，章潔，任穎，等.6種植物激素對威氏海鏈藻生長及巖藻黃素積累的影響[J].福建師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2020，36（04）：57-63.

[8]Turener J G，Ellis C，Devoto A.The Jasmonate Signal Path-way[J].Plant Cell， 2002，（14）：153-164.

[9]SalimiF， ShekariF， Hamzei J. Methyl jasmonate improves salinity resistance in German chamomile （Matricaria chamomilla L.） by increasing activity of antioxidant enzymes. Acta Physiologiae Plantarum，2016，38（1）：1-14.

[10]Pak H， Guo Y， Chen M， et al.The effect of exogenous methyl jasmonate on the flowering time， floral organ morphology， and transcript levels of a group of genes implicated in the development of oilseed rape flowers （Brassica napus L.）[J]. Planta，2009，231（1）：79-91.

[11]朱宏濤，李江，李元，等.激素類農(nóng)藥茉莉酸及其甲酯的植物生物活性及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].農(nóng)藥，2013，52（08）：552-557+562.

[12]李紅利，孫振元，趙梁軍，等.茉莉酸甲酯對東方百合生長發(fā)育的影響[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，15（01）：25-30.

[13]王勤.植物生長調(diào)節(jié)劑對銅綠微囊藻（Microcystis aeruginosa）生長特性影響的研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

[14]郭媛.茉莉酸甲酯對油菜花期的調(diào)控和花器官發(fā)育的影響及其分子機(jī)制[D].浙江大學(xué)，2010.

[15]王義.茉莉酸甲酯調(diào)節(jié)雜交水稻制種父母本花時(shí)、花期提高制種產(chǎn)量的研究[D].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

[16]汪寶卿，李召虎，段留生，等.冠菌素和茉莉酸甲酯對玉米種子萌發(fā)和幼苗生長的影響[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2008，36（12）：162-164+166.

[17]杜紅梅，唐東梅，黃丹楓.茉莉酸甲酯對芋試管成球的影響[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)（農(nóng)業(yè)科學(xué)版），2009，27（05）：

480-484.

[18]晏姿，吳月琴，孫憶，等.外源茉莉酸甲酯對香雪蘭生長的影響[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)（農(nóng)業(yè)科學(xué)版），2018，36（03）：61-66+72.

[19]呂芳，丁剛，詹冬梅，等.茉莉酸甲酯對銅藻生長、抗氧化系統(tǒng)及巖藻黃素含量的影響[J].植物生理學(xué)報(bào)，2019，55（05）：667-675.

Effect of methyl jasmonate on the growth of a variant of Gracilarla tenuistipitata v. liui Zhang et Xia

HE Yibin^1，2， LIN Jinhua¹

（1. Marine Biology College， Xiamen Ocean Vocational Technology College， Xiamen 361100， Fujian China; 2. National and local Joint Engineering Laboratory for Marine Bioproducts Technology， Xiamen University， Xiamen 361104， Fujian China）

Abstract：To study the effects of methyl jasmonate （MeJA） on the growth of Gracilarla tenuistipitata v. liui Zhang et Xia，the explants of Gracilarla tenuistipitata v. liui Zhang et Xia were used as the experimental material. Four MeJA concentration gradients（0，10，20，30，40 μmol·L^-1） were set to add to the MES culture medium with salinity of 25 ‰ to verify its effect on Gracilarla tenuistipitata v. liui Zhang et Xia. The result indicates that low concentration of methyl jasmonate can promote the growth of Gracilarla tenuistipitata v. liui Zhang et Xia. When the concentration of MeJA was 20 μmol·L^-1， there were significant differences in the germination rate and weight gain rate of the explants of Gracilarla tenuistipitata v. liui Zhang et Xia compared with other treatment groups. The conclusion is that according to the comprehensive indexes， the MES culture medium with salinity of 25 ‰ and 20 μmol·L^-1MeJA had the best growth.

Keywords：Methyl jasmonate; Gracilarla tenuistipitata v. liui Zhang et Xia; Growth