外源MeJA对高温胁迫下半夏抗氧化系统和胁迫基因的影响

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.01.009

植物研究 ›› 2021, Vol. 41 ›› Issue (1): 67-73.doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2021.01.009

外源MeJA对高温胁迫下半夏抗氧化系统和胁迫基因的影响

朱畇昊¹^,², 张梦佳¹, 董诚明¹^,²()

^1.河南中医药大学药学院，郑州 450046
^2.呼吸疾病诊疗与新药研发河南省协同创新中心，郑州 450046

收稿日期:2019-10-22 出版日期:2021-01-20 发布日期:2021-01-05
通讯作者: 董诚明 E-mail:dcm371@sohu.com
作者简介:朱畇昊（1986—），男，博士，副教授，主要从事中药规范化种植研究。
基金资助:
河南省高等学校重点科研项目(16B36000);河南中医学院博士科研基金(BSJJ2015-13);国家重点研发计划(2017YFC1702800)

Effects of Exogenous MeJA on Antioxidant System and Stress Genes of Pinellia ternata under High Temperature Stress

Yun-Hao ZHU¹^,², Meng-Jia ZHANG¹, Cheng-Ming DONG¹^,²()

^1.School of Pharmacy，Henan University of Traditional Chinese Medicine，Zhengzhou 450046
^2.Collaborative Innovation Center for Respiratory Disease Diagnosis and Treatment & Chinese Medicine Development of Henan Province，Zhengzhou 450046

Received:2019-10-22 Online:2021-01-20 Published:2021-01-05
Contact: Cheng-Ming DONG E-mail:dcm371@sohu.com
About author:ZHU Yun-Hao(1986—),male,doctor,associate professor,mainly engaged in research on standardized cultivation of traditional chinese medicine.
Supported by:
the key scientific research project of henan higher education institutions(16b36000);Doctoral research fund of henan college of traditional chinese medicine(bsjj2015-13);National key research and development plan(2017yfc1702800)

摘要/Abstract

摘要：

研究叶面喷施外源MeJA对高温胁迫下半夏的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性的影响；对脯氨酸（Pro）、丙二醛（MDA）、可溶性糖含量及有效成分含量的影响；对小分子热激蛋白（sHSP）等胁迫相关基因表达的影响。将生长状况一致的半夏植株在40 ℃高温下进行胁迫处理，实验组喷施50 μmol·L^-1的外源MeJA溶液，空白组喷施等量的水，分别在处理2、6、12、24、48 h时进行取样，对样品进行指标测定。结果发现，在40℃高温下，喷施一定浓度的外源MeJA可以提高半夏叶片的SOD、POD、APX活性，降低MDA质量分数，增加脯氨酸及可溶性糖含量；对半夏有机酸含量无明显影响。2个细胞质型小分子热激蛋白和GRRBP蛋白，在MeJA处理后表达量显著增加。由此得出结论：喷施外源MeJA可以增强半夏中部分抗氧化酶的活性，保护半夏的细胞膜，增强细胞的渗透调节能力，且外源MeJA可能增加半夏高温胁迫响应基因的表达。

关键词: 半夏, 外源MeJA, 高温胁迫, 抗氧化系统, 有效成分, 胁迫基因

Abstract:

We studied the effects of exogenous MeJA on the activities of superoxide dismutase（SOD）， peroxidase（POD） and ascorbic acid peroxidase（APX） of Pinellia ternata under high temperature stress， effects on proline（Pro）， malondialdehyde（MDA）， soluble sugar content and active ingredient content， and the effect on the expression of stress-related genes such as small molecule heat shock protein（sHSP）. The P.ternata plants with consistent growth status were subjected to stress treatment at 40℃， the experimental group was sprayed with 50 μmol/L exogenous MeJA solution， and the blank group was sprayed with the same amount of water. Samples were taken at 2， 6， 12， 24 and 48 h of treatment， respectively， and the indexes of the samples were determined. The results showed that spraying exogenous MeJA at a certain concentration at 40℃ could improve SOD， POD and APX activities of P.ternata leaves， reduce MDA content and increase proline and soluble sugar content. There was no obvious effect on the organic acid content of P.ternate. The expression levels of 2 cytoplasmic small molecule heat shock proteins and GRRBP proteins increased significantly after MeJA treatment. Therefore， spraying exogenous MeJA can partially enhance the activity of antioxidant enzymes in P. ternate， protect the cell membrane of P. ternate， and enhance the osmotic adjustment ability of cells. Moreover， exogenous MeJA may increase the expression of P. ternate high temperature stress response genes.

Key words: Pinellia ternate, exogenous MeJA, high temperature stress, antioxidant system, active ingredieent, Stress gene

中图分类号:

S759.82

朱畇昊, 张梦佳, 董诚明. 外源MeJA对高温胁迫下半夏抗氧化系统和胁迫基因的影响[J]. 植物研究, 2021, 41(1): 67-73.

Yun-Hao ZHU, Meng-Jia ZHANG, Cheng-Ming DONG. Effects of Exogenous MeJA on Antioxidant System and Stress Genes of Pinellia ternata under High Temperature Stress[J]. Bulletin of Botanical Research, 2021, 41(1): 67-73.

图/表 7

图1

表1

表2

表3

表4

表5

图2

参考文献 22

1	左军，牟景光，胡晓阳.半夏化学成分及现代药理作用研究进展［J］.辽宁中医药大学学报，2019，21（9）：26-29.
	Zuo J，Mou J G，Hu X Y.Research progress in the chemical constituents and modern pharmacological effects of Pinellia ternata［J］.Journal of Liaoning University of Traditional Chinese Medicine，2019，21（9）：26-29.
2	陈培琴，郁松林，詹妍妮，等.植物在高温胁迫下的生理研究进展［J］.中国农学通报，2006，22（5）：223-227.
	Chen P Q，Yu S L，Zhan Y N，et al.A review on plant heat stress physiology［J］.Chinese Agricultural Science Bulletin，2006，22（5）：223-227.
3	杨华庚，颜速亮，陈慧娟，等.高温胁迫下外源茉莉酸甲酯、钙和水杨酸对蝴蝶兰幼苗耐热性的影响［J］.中国农学通报，2011，27（28）：150-157.
	Yang H G，Yan S L，Chen H J，et al.Effect of exogenous Methyl Jasmonate，calcium and salicylic acid on the heat tolerance in Phalaenopsis seedlings under high temperature stress［J］.Chinese Agricultural Science Bulletin，2011，27（28）：150-157.
4	苏贝贝，刘佳，李琳琳，等.外源脯氨酸对高温胁迫下半夏抗氧化酶活性及光合特性的影响［J］.西南大学学报：自然科学版，2015，37（12）：34-39.
	Su B B，Liu J，Li L L，et al.Effects of exogenous proline on antioxidant enzyme activity and photosynthetic characteristics of Pinellia ternatat（Thunb.）Breit under high temperature stress［J］.Journal of Southwest University：Natural Science Edition，2015，37（12）：34-39.
5	杨卫星，黑刚刚，李姣姣，等.外源Ca²⁺对高温胁迫下半夏光合参数及有效成分积累的影响［J］.中国中药杂志，2014，39（14）：2614-2618.
	Yang W X，Hei G G，Li J J，et al.Effects of Ca²⁺ on photosynthetic parameters of Pinellia ternata and accumulations of active components in heat stress ［J］.China Journal of Chinese Materia Medica，2014，39（14）：2614-2618.
6	王乾，王康才，崔志伟，等.腐植酸对高温胁迫下掌叶半夏生长生理特性及块茎次生代谢的影响［J］.西北植物学报，2013，33（9）：1845-1850.
	Wang Q，Wang K C，Cui Z W，et al.Effect of humic acid on tubers secondary metabolism and growth physiological property of Pinelliapedatisecta under high temperature stress［J］.Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica，2013，33（9）：1845-1850.
7	王春艳，王康才，汤兴利，等.外源NO对高温胁迫下半夏抗氧化系统的影响［J］.江西农业学报，2010，22（12）：41-43.
	Wang C Y，Wang K C，Tang X L，et al.Effect of exogenous nitric oxide on antioxidant system of Pinellia ternata under high temperature stress［J］.Acta Agriculturae Jiangxi，2010，22（12）：41-43.
8	薛建平，丁勇，张爱民，等.高温胁迫下半夏倒苗前后保护酶活力的变化［J］.中国中药杂志，2004，29（7）：641-643.
	Xue J P，Ding Y，Zhang A M，et al.The change of activity of protective enzyme around sprout tumble of Pinellia ternate under high temperature stress［J］.China Journal of Chinese Materia Medica，2004，29（7）：641-643.
9	国家药典委员会.中华人民共和国药典：一部［M］.北京：中国医药科技出版社，2015：119.
	Chinese Pharmacopoeia Commission.Pharmacopoeia of the People's Republic of China：First Chapter［M］.Beijing：China Medical Science Press，2015：119.
10	章艳玲.不同人工栽培条件下半夏的生理生化及主要药用成分研究［D］.重庆：西南农业大学，2005.
	Zhang Y L.The physiology and biochemistry and main medicinal ingredients of Pinellia ternata Breit under different cultivation［D］.Chongqing：Southwest University，2005.
11	朱畇昊，董诚明，俎梦航，等.地黄RgDXR基因的克隆及表达分析［J］.植物生理学报，2017，53（4）：563-571.
	Zhu Y H，Dong C M，Zu M H，et al.Cloning and expression analysis of 1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate reductoisomerase gene in Rehmannia glutinosa［J］.Plant Physiology Journal，2017，53（4）：563-571.
12	Zhu Y H，Zhu G S，Guo Q S，et al.A comparative proteomic analysis of Pinellia ternata leaves exposed to heat stress［J］.International Journal of Molecular Sciences，2013，14（10）：20614-20634.
13	Baxter A，Mittler R，Suzuki N.ROS as key players in plant stress signalling［J］.Journal of Experimental Botany，2014，65（5）：1229-1240.
14	Almeselmani M，Deshmukh P S，Sairam R K，et al.Protective role of antioxidant enzymes under high temperature stress［J］.Plant Science，2006，171（3）：382-388.
15	刘霞，唐设，窦志，等.茉莉酸甲酯对武运粳24和宁粳3号灌浆早期高温胁迫生理特性的影响［J］.中国水稻科学，2016，30（3）：291-303.
	Liu X，Tang S，Dou Z，et al.Effects of MeJA on the physiological characteristics of japonica rice Wuyunjing 24 and Ningjing 3 during early grain filling stage under heat stress［J］.Chinese Journal of Rice Science，2016，30（3）：291-303.
16	陈丽萍，何道一.植物抗旱耐盐基因的研究进展［J］.基因组学与应用生物学，2010，29（3）：542-549.
	Chen L P，He D Y.Research advance on drought and salt resistant genes in transgenic plants［J］.Genomics and Applied Biology，2010，29（3）：542-549.
17	宋云，李林宣，卓凤萍，等.茉莉酸信号传导在植物抗逆性方面研究进展［J］.中国农业科技导报，2015，17（2）：17-24.
	Song Y，Li L X，Zhuo F P，et al.Progress on jasmonic acid signaling in plant stress resistant［J］.Journal of Agricultural Science and Technology，2015，17（2）：17-24.
18	蔡昆争，董桃杏，徐涛.茉莉酸类物质（JAs）的生理特性及其在逆境胁迫中的抗性作用［J］.生态环境，2006，15（2）：397-404.
	Cai K Z，Dong T X，Xu T.The physiological roles and resistance control in stress environment of jasmonates［J］.Ecology and Environment，2006，15（2）：397-404.
19	Wasternack C.Jasmonates：an update on biosynthesis，signal transduction and action in plant stress response，growth and development［J］.Annals of Botany，2007，100（4）：681-697.
20	Sun W N，Van Montagu M，Verbruggen N.Small heat shock proteins and stress tolerance in plants［J］.Biochimica et Biophysica Acta（BBA）-Gene Structure and Expression，2002，1577（1）：1-9.
21	Kim J Y，Park S J，Jung C H，et al.Functional characterization of a glycine-rich RNA-binding protein 2 in Arabidopsis thaliana under abiotic stress conditions［J］.The Plant Journal，2007，50（3）：439-451.
22	曾俊岚，刘万宏，廖志华，等.长春花生物碱合成途径相关基因表达丰度与MeJA处理后基因表达差异分析［J］.基因组学与应用生物学，2017，36（3）：1009-1020.
	Zeng J L，Liu W H，Liao Z H，et al.Analysis of transcript abundance and expressing difference of genes in C.roseus TIAs biosynthesis by MeJA treatment［J］.Genomics and Applied Biology，2017，36（3）：1009-1020.

待测基因Gene to be tested	引物序列F Primer sequence F (5′—3′)	引物序列R Primer sequence R (5′—3′)
CIIsHSP	CGATCACACAGCACTCAACAAC	GCTCTCCAGTCCCAACATCC
GRRBP	CTTCGGCTTCGTGACCTTT	GGTTGACGGTGATGCTCCT
MITsHSP	GGTGGAGCAGAACACTTTGG	GCACCCCGTTCTTCATCTC
CIsHSP	GACTCGGAGACCTCTGCTTT	TCACTTCCTCCTTGTTGACG
GAPDH	TGCTGGGAATGATGTTGAATG	TTGGCATTGTTGAGGGTTTG

取样时间 Sampling time (h)	超氧化物歧化酶 SOD		抗坏血酸过氧化物酶 APX		过氧化物酶 POD
取样时间 Sampling time (h)	CK	MeJA	CK	MeJA	CK	MeJA
2	254.08±6.34g	296.66±6.22cde	1.39±0.15e	1.98±0.07d	0.76±0.03e	0.90±0.09e
6	267.91±12.49fg	304.03±4.55cd	2.03±0.15cd	2.14±0.002bcd	0.81±0.04e	1.21±0.01d
12	274.00±19.63efg	316.74±19.80bc	2.12±0.04bcd	2.36±0.61bcd	0.86±0.17de	1.61±0.16bc
24	289.57±0.38def	334.64±0.30ab	2.36±0.00bcd	2.67±0.14b	1.36±0.18cd	1.82±0.13ab
48	298.78±0.12cde	353.04±12.26a	2.57±0.001bc	3.21±0.30a	1.47±0.001cd	2.08±0.22a

取样时间 Sampling time（h）	丙二醛MDA		脯氨酸PRO
取样时间 Sampling time（h）	CK	MeJA	CK	MeJA
2	3.56±0.27cd	2.85±0.57d	29.79±0.72f	37.71±3.26def
6	3.77±0.12cd	2.92±0.84d	31.10±0.65ef	43.09±4.39cd
12	4.37±0.84bc	3.22±0.77cd	40.30±0.59de	45.95±3.73cd
24	5.36±0.25ab	3.31±0.77cd	50.32±0.30bc	58.86±1.36b
48	5.77±0.01a	3.87±0.60cd	106.66±7.26fa	110.74±8.47a

取样时间 Sampling time (h)	25℃		40℃
取样时间 Sampling time (h)	空白组含量 Content of blank group （μg·mL^-1）	实验组含量 Content of the experimental group （μg·mL^-1）	空白组含量 Content of blank group （μg·mL^-1）	实验组含量 Content of the experimental group （μg·mL^-1）
2	1.484 7±0.132f	1.244 5±0.405f	2.126 7±0.535 2def	2.509 1±0.212 3def
6	1.488 9±0.085f	1.547 9±0.137 9f	1.961 8±0.474 2ef	2.527 1±0.195 2def
12	1.499±0.431 6f	1.569 3±0.515 6f	2.592 9±0.122 1def	2.996 4±0.086 9de
24	1.554±0.229 5f	1.619 3±0.362 9f	3.396 1±0.153 1cd	4.552 8±0.034 7bc
48 h	1.505 3±0.528 7f	1.726 8±0.948 6ef	5.350 9±1.366 2ab	6.388 9±1.621 5a

取样时间 Sampling time (h)	25℃		40℃
取样时间 Sampling time (h)	空白组含量 Content of blank group （μg·mL^-1）	实验组含量 Content of the experimental group （μg·mL^-1）	空白组含量 Content of blank group （μg·mL^-1）	实验组含量 Content of the experimental group （μg·mL^-1）
2	0.1485±0.0132 ef	0.1436±0.0108 f	0.2086±0.0042 b	0.2103±0.0056 b
6	0.1778±0.0034 bcdef	0.1795±0.0058 bcdef	0.1575±0.0018 def	0.1594±0.0010 cdef
12	0.2080±0.0033 b	0.2108±0.0014 b	0.2112±0.0.0005 b	0.2119±0.0004 b
24	0.2112±0.0094 b	0.2094±0.0052 b	0.1826±0.0338 bcdef	0.1898±0.0309 bcde
48	0.2040±0.0195 bc	0.1944±0.0182 bcd	0.3152±0.0630 a	0.2821±0.0099 a

外源MeJA对高温胁迫下半夏抗氧化系统和胁迫基因的影响

Effects of Exogenous MeJA on Antioxidant System and Stress Genes of Pinellia ternata under High Temperature Stress

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 7

参考文献 22

相关文章 12

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	刘金玉, 高月皓, 黄金硕, 张芹. 外源水杨酸对高温胁迫下金莲花幼苗生理及电阻抗参数的影响[J]. 植物研究, 2020, 40(4): 543-551.
[2]	朱凯, 武剑, 杨艳芳, 陈发棣, 喻德跃. 甘菊DlNAC1转录因子基因提高烟草耐高温能力[J]. 植物研究, 2017, 37(3): 432-439.
[3]	张强1,2；郭传友1；张兴旺1；白坤栋2*；蒋得斌3. 基于光合作用和抗氧化机制的南方铁杉和褐叶青冈越冬策略研究[J]. 植物研究, 2015, 35(2): 200-207.
[4]	李娜;孙涛;毛子军*. 长期极端高温胁迫对樟子松幼苗生物量及非结构性碳水化合物的影响[J]. 植物研究, 2014, 34(2): 212-218.
[5]	贺安娜;;欧立军;;李胜华;;谭晓利. 虎耳草不同光温条件下光合特性及有效成分含量的相关性分析[J]. 植物研究, 2013, 33(5): 587-592.
[6]	王川;李昆伟;魏宇昆;崔浪军*;李发荣. Cu²⁺胁迫对丹参生长及有效成分积累的影响[J]. 植物研究, 2012, 32(1): 124-128.
[7]	陈辉;施国新*;徐勤松;王红霞;杨海燕;潘秋红. Cr⁶⁺对菹草叶绿素荧光参数、抗氧化系统和超微结构的胁迫影响[J]. 植物研究, 2009, 29(5): 559-564.
[8]	陈军文;曹坤芳. 三叶橡胶光合作用能力和抗氧化系统以及单萜类物质对茉莉酸的响应[J]. 植物研究, 2008, 28(1): 47-53.
[9]	宰学明;钦　佩*;吴国荣;王　光;闫道良. 高温胁迫对花生幼苗光合速率、叶绿素含量、叶绿体Ca²⁺-ATPase、Mg²⁺-ATPase及Ca²⁺分布的影响[J]. 植物研究, 2007, 27(4): 416-420.
[10]	周泉澄, 陈国祥, 陈利, 王建安, 张成军, 吕川根. 高产杂交稻两优培九旱育秧苗期抗氧化系统活性的研究[J]. 植物研究, 2005, 25(1): 80-85.
[11]	王栋, 都晓伟, 刘玫, 刘鸣远. 北细辛年发育与有效成分动态积累相关规律的研究[J]. 植物研究, 1996, 16(4): 485-488.
[12]	王尔彤, 刘玫, 刘鸣远. 两种黄芪主根内部构造和有效成分含量变化规律的研究[J]. 植物研究, 1995, 15(1): 92-96.