水楊酸在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的利用

1、水楊酸在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的利用水楊酸在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的利用水楊酸(salicylic，SA)化學(xué)名稱鄰羥基本甲酸，一種廣泛存在于植物中的一類小分子酚類物質(zhì)，是苯丙氨酸代謝途徑的中間產(chǎn)物，屬于肉硅酸的衍生物。參與植物的蒸騰、種子萌發(fā)、開花、結(jié)實(shí)、氣孔關(guān)閉、產(chǎn)熱等多種生理生化過程；誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗病、抗鹽、耐冷等多種生理性狀，還可參與植物細(xì)胞線粒體抗氰呼吸和非磷酸化途徑，提高植物體內(nèi)茉莉酸代謝水平。l水楊酸的作用機(jī)制11水楊酸誘導(dǎo)植物抗病機(jī)制植物體內(nèi)水

2、楊酸受體蛋白基因與過氧化物酶基因高度同源，外源水楊酸進(jìn)人體內(nèi)可以直接激活許多與抗性有關(guān)的酶系統(tǒng)活性；同時(shí)水楊酸還參與植物體內(nèi)茉莉酸代謝調(diào)節(jié)，后者可增強(qiáng)植物對(duì)多種脅迫的抗逆能力。許多研究還表明，水楊酸能顯著提高SOD的活性，抑制CAT(過氧化氫酶)、APX(抗壞血酸過氧化物酶)活性；SOD活性提高能促使植物體內(nèi)H2O2大量生成，而CAT、APX是植物體內(nèi)重要的H20：的清除劑，通過與水楊酸結(jié)合，其活性被抑制，從而導(dǎo)致H202積累。H2O2

3、誘導(dǎo)植物細(xì)胞過敏性壞死反應(yīng)，同時(shí)還對(duì)微生物有直接的毒性。H202還參與細(xì)胞壁蛋白(如富經(jīng)糖蛋白)的氧化交聯(lián)和木質(zhì)素的形成，木質(zhì)素能加固細(xì)胞壁，作為一種結(jié)構(gòu)性防御屏障，起阻止微生物進(jìn)一步侵染的作用。水楊酸是誘導(dǎo)植物抗病反應(yīng)的一個(gè)重要信號(hào)分子。許多植物感病后，其體內(nèi)都會(huì)有大量水楊酸積累，水楊酸與系統(tǒng)抗性(systemicacquiredresistance，SAR)的形成密切相關(guān)。SAR指在病原物誘導(dǎo)下植物產(chǎn)生的一種整體水平非?；剐?，對(duì)病

4、原菌的再侵染，甚至對(duì)其他病原物的侵染均產(chǎn)生很強(qiáng)的抗性，是植物一種主動(dòng)防御機(jī)制。植物SAR的產(chǎn)生需要一系列信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)，水楊酸是激發(fā)SAR的主要信號(hào)分子。轉(zhuǎn)細(xì)菌的水楊酸羥化酶基因(nahG)煙草和擬南芥試驗(yàn)進(jìn)一步證明水楊酸是誘導(dǎo)SAR的重要的內(nèi)源信息物質(zhì)。Chen等從煙草中鑒定出一種水溶性水楊酸的受體蛋白(SABP)。分子生物學(xué)和酶學(xué)的研究表明，SABP是一種過氧化氫酶(catalase，CAT)，SABP與水楊酸結(jié)合后即失去酶活性。Che

5、n等認(rèn)為水楊酸的作用首先在于和具有CAT活性的SABP結(jié)合，使其CAT活性受到抑制，從而提高植物體內(nèi)H202的含量，最終導(dǎo)致與SAR有關(guān)的防衛(wèi)基因表達(dá)和植物抗病性的誘導(dǎo)。1997年，Du等在煙草和擬南芥中發(fā)現(xiàn)另一種與水楊酸具有高度親和性、低豐度的可溶性SABP2。與過氧化氫酶相比，SABP2更有可能在水楊酸的信號(hào)傳導(dǎo)中起作用。在誘導(dǎo)SAR的信號(hào)傳遞過程中水楊酸可能作用在H202的上游，即水楊酸在誘導(dǎo)SAR中是作為第一信使，而H202是第

6、二信使；但有些研究報(bào)道認(rèn)為水楊酸作用位置在H202的下游。另外，植物體內(nèi)的離子流、蛋白磷酸化／去磷酸化反應(yīng)、NO產(chǎn)生、脂質(zhì)過氧化等相互配合同樣可以激活植物的抗病性反應(yīng)與水楊酸也有一定的關(guān)系。因此，水楊酸介導(dǎo)的植物抗病反應(yīng)的機(jī)制是多途徑的。12水楊酸誘導(dǎo)植物耐冷機(jī)制低溫脅迫條件下，水楊酸可在細(xì)胞膜的疏水區(qū)積累，影響與膜相關(guān)的一系列生理生化反應(yīng)。外源水楊酸可提高水稻種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)等活力指標(biāo)，這與低溫脅迫條件下，水楊酸可提高水稻胚乳內(nèi)淀

7、粉酶、蛋白酶活性及可溶性糖含量有關(guān)?？扇苄晕镔|(zhì)含量的升高帶來(lái)兩方面的效應(yīng)：一是為新物質(zhì)的合成和積累提供充分的底物；二是提高細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)的濃度，降低細(xì)胞中溶質(zhì)滲透勢(shì)，提高其滲透調(diào)節(jié)作用，緩解因冷害脅迫給細(xì)胞帶來(lái)的生物物理和生物化學(xué)變化，如生物膜相變、電解質(zhì)外滲、細(xì)有素物質(zhì)積累，從而相對(duì)提高耐冷性。水楊酸處理蘋果后，細(xì)胞膜透性和丙二醛含量均降低，呼吸速率明顯下降，果實(shí)衰老推遲。對(duì)梨、桃、柑桔等水果的研究也有類似的結(jié)果。這可能與水楊酸能抑制乙烯

8、的生成有關(guān)對(duì)馬鈴薯進(jìn)行水楊酸處理觀察乙烯的產(chǎn)生，證明水楊酸對(duì)乙烯抑制作用與水楊酸濃度、溫度及薯塊生理狀態(tài)有關(guān)。34對(duì)鮮切花保鮮作用水楊酸對(duì)鮮花保鮮有一定的作用，并能夠明顯抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)。月季經(jīng)處理后花朵開放時(shí)間顯著延長(zhǎng)。多數(shù)鮮切花表現(xiàn)相似的結(jié)果，但也有例外，如康乃馨切花加入水楊酸后，植保素合成完全被抑制，切花對(duì)霉菌感染失去抗性。35誘導(dǎo)水稻不育系閉穎。提高雜交種種子活力2mmol／L茉莉酸甲酯(MeJA)顯著誘導(dǎo)水稻開穎，雜交制種輔以人

9、工授粉，能加大的提高結(jié)實(shí)率。但裂穎率的升高，使水稻雜交種子的種子活力嚴(yán)重降低；研究發(fā)現(xiàn)，1mmol／L水楊酸能逆轉(zhuǎn)MeJA誘導(dǎo)的水稻開穎，而MeJA再次處理能解除水楊酸對(duì)不育系開穎的抑制效應(yīng)。如在水稻雜交制種生產(chǎn)上，授粉結(jié)束后，施用水楊酸可極大地提高水稻雜交種的活力及種子的耐儲(chǔ)性，減少損失。現(xiàn)在市場(chǎng)上還未出現(xiàn)此類產(chǎn)品，如能開發(fā)水楊酸新產(chǎn)品，用于水稻雜交制種，將有很好的市場(chǎng)前景。36誘導(dǎo)雌花形成噴施水楊酸可減少黃瓜雄花數(shù)目，誘導(dǎo)雌花形成。

10、4水楊酸在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的開發(fā)利用思路41水楊酸在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)411價(jià)格低廉水楊酸的處理成本低，用量少，使用濃度在幾毫摩爾內(nèi)。大田、果園、保鮮等大面積、大批量使用或與其他措施相結(jié)合，成本增加甚微。412無(wú)毒無(wú)害水楊酸通過調(diào)節(jié)植物體內(nèi)的生理生化反應(yīng)來(lái)發(fā)揮作用，不會(huì)造成環(huán)境污染，對(duì)人、畜安全，可在生長(zhǎng)的各個(gè)時(shí)期施用，適應(yīng)綠色無(wú)公害農(nóng)業(yè)發(fā)展要求。413使用方便直接溶于水后即可施用，對(duì)濃度要求不高，配制濃度過高對(duì)植物也無(wú)不利影響。42水楊酸

11、產(chǎn)品開發(fā)思路目前，對(duì)水楊酸的應(yīng)用研究還處于起步階段，在提高作物抗性，改善品質(zhì)，雜交制種，果實(shí)保鮮，園藝作用，增產(chǎn)調(diào)節(jié)，生理調(diào)控，組培研究等方面有廣闊的發(fā)展空間。其中對(duì)作物抗病性、抗逆境脅迫及在雜交水稻制種方面的應(yīng)用性研究最具有開發(fā)前景。421開展應(yīng)用性研究目前將水楊酸應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，以提高作物產(chǎn)量、改善品質(zhì)、提高作物抗性等的應(yīng)用性研究較少，只在水稻等少數(shù)作物上有一些報(bào)道。在應(yīng)用開發(fā)此類產(chǎn)品前，應(yīng)較全面、系統(tǒng)的研究水楊酸對(duì)某一作物的使用效

12、果，確定水楊酸的最佳使用濃度以及各種因素對(duì)水楊酸最佳效果表現(xiàn)的影響。422單成分水楊酸制劑產(chǎn)品的開發(fā)單獨(dú)施用適宜濃度的水楊酸制劑，即可改善作物生理狀況，誘導(dǎo)抗性產(chǎn)生，進(jìn)而提高產(chǎn)量，改良品種；因此可開發(fā)相應(yīng)的水楊酸產(chǎn)品，具有較廣闊的市場(chǎng)前景。423水楊酸作為其他農(nóng)用制劑的添加成分水楊酸作為添加成分，可提高及增加其他農(nóng)用制劑施用效果。我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)分散，農(nóng)民對(duì)作物的防意識(shí)薄弱。將水楊酸作為其他農(nóng)用制劑的添加成使用，即可在治病的同時(shí)，也防止其他