茉莉酸类化合物
茉莉酸类(JA),是一类促进植物均匀生长发育的内源物质。茉莉酸类化合物是由环戊酮和脂肪酸通过生物合成作用而生成的环戊酮衍生物,它们是从亚麻酸通过C18路径合成得到的。茉莉酸类物质是高等植物内源激素之一。
茉莉酸类在植物体内目前已知的作用包括:抑制种子的萌发或刺激休眠期的种子萌发,促进蛋白质储存;加速果实成熟(通过乙烯),促进果实中类胡萝卜素的合成;抑制叶绿素合成(抑制编码光合作用相关蛋白基因的表达)、调控果实成熟与果实色素积累。
除此之外,茉莉酸类在植物对昆虫和机械损伤的抵御中起着重要作用。许多与植物抗性相关的基因都是由茉莉酸类诱导表达的,茉莉酸类在植物抗逆反应中是通过泛素系统而被感觉到的。茉莉酸类包括茉莉酮酸甲酯、二氢茉莉酸丙酯等。
茉莉酸类化合物的作用和作用机理
1、诱导抗性
茉莉酸类(JA)是植物诱导抗性最主要的内源信号分子之一。实验证明JA及其合成中间体是植物抗逆信息传递链的关键物质。茉莉酸类(JA)将外部逆境信息传递给细胞内的大分子物质,使之产生应激反应,最终使植株产生获得系统抗性。
JA信号途径参与了抗虫和机械损伤防御信号的传导过程,调控植物下游防御反应基因的表达。研究表明,植物在受到昆虫、侵割、机械损伤和外源喷施茉莉酸类物质(包括茉莉酸甲酯、二氢茉莉酸丙酯等)时,启动JA信号路径,植物体内的JA及其衍生物含量显著增加。
这些物质通过激活植物体内相应的防御基因,诱导植物产生多酚氧化酶、蛋白酶抑制剂、植物防卫素、萜类化合物等防御物质,从而进一步引发植物抵御外来侵害。茉莉酸类物质是JA信号路径的激发子,外源使用JA及其衍生物茉莉酸甲酯MeJA、丙酯PDJ等,能引起植物系统性应答,抑制昆虫取食并延长化蛹时间,甚至导致死亡。
2、调节植物生长发育
茉莉酸类除在上述胁迫应激响应中具有重要意义外,还可有效调节植物生长发育。研究表明,PDJ与内源JA具有相似的功能,因此被开发应用为JA类功能的生物调节剂,主要应用于果实转色方面。
实验证明,经PDJ处理后,果实花色苷含量明显增加,着色明显增强,果实成熟期较未处理明显缩短。试验表明,分别在Gala果收获前16天和Braeburn果收获前11天喷施PDJ,可使苹果红色指数达到最大,因此在果实收获前两周内施用PDJ,对促进苹果着色是最有利的。
试验研究表明,使用50mg/LPDJ处理后,葡萄果实的各项指标均产生了显著的变化,花色苷含量提高8%,可溶性固形物含量提高10%,含酸量明显降低12%,糖酸比提高23%,单粒重增加8%,着色期提前5-6d;具有显著的增糖降酸、增强果实色泽和改善果实品质的作用。PDJ还可有效降低柑橘浮皮率,提高水稻、玉米、小麦等抗寒抗旱抗病毒能力。
3、其他作用
二氢茉莉酸丙酯(PDJ)具有广谱的生理效应,既能促进植物内源ABA(脱落酸)的合成,提高植物的抗性;又能催生乙烯,促进叶绿素降解,导致叶片黄化,进而促进植物衰老。
同时,相比乙烯利来说,二氢茉莉酸丙酯还成功规避这两种激素的明显缺点,既不会像乙烯造成葡萄裂果和采摘后烂果;又比诱抗素使用方便,可以喷全树,不像诱抗素只能低浓度喷果或者浸果,套袋后也可以喷,大大地节省了人工成本。
PDJ可以和钾肥、氨基酸等微肥混合使用,也可以和芸苔素内酯混用。与芸苔素内酯混合使用,着色效果更好,并且可以减少二氢茉莉酸丙酯的使用浓度,从而降低使用成本。
二氢茉莉酸丙酯的优势
二氢茉莉酸丙酯(PDJ)是一种人工合成的植物生长调节剂,与维管束植物中普遍存在的天然茉莉酸类(JA)的结构相似,具有相同功能和相似的作用模式,对环境无毒。PDJ产品目前除在美国EPA(环保署)登记使用外,并且在加拿大,日本,韩国,台湾都有登记使用,对人类健康无害。
试验证明,经50mg/L的二氢茉莉酸丙酯(PDJ)处理后,葡萄果实的各项指标均产生了显著的变化;花色苷含量高于未处理的10%,叶绿素a、b含量显著降低,着色期提前4-6天;可溶性固形物含量提高11%,含酸量降低10%,糖酸比提高20%,增糖降酸作用明显,果实着色程度显著提高;果实色泽明显改善。
与S-诱抗素和乙烯利相比,二氢茉莉酸丙酯(PDJ)不但能促使葡萄提前健康成熟,完美着色,酸度降低、甜度增强、涩度几乎消失,且果实硬度不减,不会产生落叶脱果现象,更耐储藏与运输,货架生命得以延长。
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