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水杨酸在农业上的应用技术

  来源:www.longhuichem.com
水杨酸(salicylic acid,SA)化学名称邻羟基本甲酸,一种广泛存在于植物中的一类小分子酚类物质,是苯丙氨酸代谢途径的中间产物,属于肉桂酸的衍生物。参与植物的蒸腾、种子萌发、开花、结实、气孔关闭、产热等多种生理生化过程;诱导植物产生抗病、抗盐、耐冷等多种生理性状,还可参与植物细胞线粒体抗氰呼吸和非磷酸化途径,提高植物体内茉莉酸代谢水平。

一.水杨酸的作用机制
1.水杨酸诱导植物抗病机制

植物体内水杨酸受体蛋白基因与过氧化物酶基因高度同源, 外源水杨酸进入体内可以直接激活许多与抗性有关的酶系统活性; 同时水杨酸还参与植物体内茉莉酸代谢调节, 后者可增强植物对多种胁迫的抗逆能力 。许多研究还表明, 水杨酸能显著提高SOD的活性, 抑制CAT(过氧化氢酶)、APX (抗坏血酸过氧化物酶)活性; SOD 活性提高能促使植物体内H2O2 大量生成, 而CAT、APX是植物体内重要的H2O2 的清除剂, 通过与水杨酸结合, 其活性被抑制, 从而导致H2O2 积累。H2O2 诱导植物细胞过敏性坏死反应, 同时还对微生物有直接的毒性 。H2O2 还参与细胞壁蛋白(如富经糖蛋白)的氧化交联和木质素的形成, 木质素能加固细胞壁, 作为一种结构性防御屏障, 起阻止微生物进一步侵染的作用 。

2.水杨酸诱导植物耐冷机制

低温胁迫条件下, 水杨酸可在细胞膜的疏水区积累, 影响与膜相关的一系列生理生化反应 。外源水杨酸可提高水稻种子发芽率、发芽指数等活力指标, 这与低温胁迫条件下, 水杨酸可提高水稻胚乳内淀粉酶、蛋白酶活性及可溶性糖含量有关。可溶性物质含量的升高带来两方面的效应: 一是为新物质的合成和积累提供充分的底物; 二是提高细胞内溶质的浓度, 降低细胞中溶质渗透势, 提高其渗透调节作用, 缓解因冷害胁迫给细胞带来的生物物理和生物化学变化,如生物膜相变、电解质外渗,从而相对提高耐冷性。

3.水杨酸诱导植物耐盐机制

抗性植物在接触A13+后不久(数分钟至数小时)能专一性地从根尖内分泌出有机酸,如柠檬酸、草酸、苹果酸,根尖1~2cm区域被证明为是有机酸分泌的主要部位。从根系分泌的有机酸能与根际的A13+结合,形成无毒性的螯合物,从而减轻了铝对根际细胞的毒害。

二.水杨酸在农业生产上的合理应用
水杨酸价格低廉、无毒无害、使用非常方便,而且其无毒害的特点符合现代农业的发展趋势,所以可以广泛的应用于农业中,此外,还可将水杨酸作添加成分制成农用制剂,提高作物产量,改善作物品质,提高作物抗性,增强农产品在市场的竞争力。

以下是它的一些用途:

1.水杨酸诱导开花:水杨酸与诱导开花有关,如今被证实能为水杨酸诱导开花的植物有几十种,其中对许多有观赏价值植物的诱导开花作用,为园艺植物的生理调控提供了新的思路。

2.促进作物优质高产:低浓度水杨酸处理作物,合成代谢显著加强,粒重粒数增加,产量提高,品质改善。

3.外施水杨酸可提高作物对逆境的抗性和耐性:多数植物包括水稻、玉米、小麦、油菜、番茄、菜豆、黄瓜、大蒜、大豆、甜菜和烟草等,在施用了水杨酸后对提高作物的抗盐、抗旱、抗寒,都有一定的作用。

4.提高作物耐冷性:早稻苗期易受低温冷害危害,外源水杨酸能够降低低温胁迫对水稻的伤害,在4℃冷害条件下。低浓度(15mol/L)时抑制发芽。 水杨酸溶液可提高黄瓜四叶期的幼苗对高温胁迫的抗性,50mmol/L的效果最优,浓度升高,则对高温胁迫的缓解作用减少。

.5.提高水果的贮藏性:水杨酸处理苹果后,细胞膜透性和丙二醛含量均降低,呼吸速率明显下降,果实衰老推迟。对梨、桃、柑桔等水果的研究也有类似的结果。这可能与水杨酸能抑制乙烯的生成有关.对马铃薯进行水杨酸处理观察乙烯的产生,证明水杨酸对乙烯抑制作用与水杨酸浓度、温度及薯块生理状态有关。

6.对鲜切花保鲜作用:水杨酸对鲜花保鲜有一定的作用,并能够明显抑制细菌的生长。月季经处理后花朵开放时间显著延长。多数鲜切花表现相似的结果,但也有例外,如康乃馨切花加入水杨酸后,植保素合成完全被抑制,切花对霉菌感染失去抗性。

7.诱导水稻不育系闭颖:提高杂交种种子活力 2mmol/L茉莉酸甲酯(MeJA)显著诱导水稻开颖,杂交制种辅以人工授粉,能加大的提高结实率。但裂颖率的升高,使水稻杂交种子的种子活力严重降低;研究发现,1mmol/L水杨酸能逆转MeJA诱导的水稻开颖,而MeJA再次处理能解除水杨酸对不育系开颖的抑制效应。如在水稻杂交制种生产上,授粉结束后,施用水杨酸可极大地提高水稻杂交种的活力及种子的耐储性,减少损失。如果能开发水杨酸新产品,用于水稻杂交制种,将有很好的市场前景。

8.诱导雌花形成:喷施水杨酸可减少黄瓜雄花数目,诱导雌花形成。
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