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近年来大量研究表明水杨酸(salicylic acid,SA)在植物抵抗生物胁迫与非生物胁迫中都发挥着重要作用。然而在一些单子叶植物如水稻中SA的作用迄今仍不是很清楚。为了更深入地了解SA在水稻抵御冷胁迫中的作用,本研究选用两个抗冷性不同的水稻品种:‘长白九’(Oryza sativa cv.‘Changbaijiu’)和‘中鉴’(Oryza sativa cv.‘Zhongjian’)作为实验材料,其中‘长白九’为抗冷性较强的品种,而‘中鉴’为冷敏感的品种。在水稻幼苗长至三叶期后,分别对其施以三种浓度(0.5 mM,1.0 mM,2.0 mM)的SA溶液预处理24 h,然后置于5℃下进行冷处理24 h。形态学观察及各项指标的测定结果表明:
一、冷处理后,‘长白九’和‘中鉴’根与叶片中的SA含量都大幅提高,且结合态SA升高的幅度明显大于其自由态形式。
二、外施不同浓度的SA溶液于水稻根部,24 h后,大量SA尤其是结合态SA积累于根中,且其积累量与处理浓度成正相关;而叶片中积累的SA则较少。
三、形态学及生理指标的测定结果显示,SA预处理没有提高甚至降低了两个水稻品种幼苗的抗冷性。并且SA处理浓度越大,幼苗受到冷伤害程度的越高。
四、对水稻幼苗叶片与根中的抗氧化酶活性进行分析发现,常温下SA处理显著提高了‘长白九’和‘中鉴’根中过氧化氢酶(catalase,CAT)和谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase,GR)的活性;而在低温下SA预处理反而降低了两种水稻叶片与根中部分抗氧化酶的活性,推测低温下抗氧化酶活性的下降可能与水稻幼苗抗冷性的降低有关。
五、尽管两个水稻品种具有不同的冷敏感性,然而外施水杨酸均加剧了其低温伤害。分析认为,外施水杨酸后,水稻根部大幅升高的内源SA水平可能加剧了活性氧的产生,破坏了植物细胞内部的氧化还原平衡,从而导致水稻幼苗受到的冷害加重。