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、氣孔關(guān)閉、產(chǎn)熱等多種生理生化過程；誘導植物產(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水楊酸的作用機制11水楊酸誘導植物抗病機制植物體內(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)，后者可增強植物對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，從而導致H202積累。H2O2

3、誘導植物細胞過敏性壞死反應，同時還對微生物有直接的毒性。H202還參與細胞壁蛋白(如富經(jīng)糖蛋白)的氧化交聯(lián)和木質(zhì)素的形成，木質(zhì)素能加固細胞壁，作為一種結(jié)構(gòu)性防御屏障，起阻止微生物進一步侵染的作用。水楊酸是誘導植物抗病反應的一個重要信號分子。許多植物感病后，其體內(nèi)都會有大量水楊酸積累，水楊酸與系統(tǒng)抗性(systemicacquiredresistance，SAR)的形成密切相關(guān)。SAR指在病原物誘導下植物產(chǎn)生的一種整體水平非專化抗性，對病

4、原菌的再侵染，甚至對其他病原物的侵染均產(chǎn)生很強的抗性，是植物一種主動防御機制。植物SAR的產(chǎn)生需要一系列信號的轉(zhuǎn)導，水楊酸是激發(fā)SAR的主要信號分子。轉(zhuǎn)細菌的水楊酸羥化酶基因(nahG)煙草和擬南芥試驗進一步證明水楊酸是誘導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)。分子生物學和酶學的研究表明，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，最終導致與SAR有關(guān)的防衛(wèi)基因表達和植物抗病性的誘導。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傳導中起作用。在誘導SAR的信號傳遞過程中水楊酸可能作用在H202的上游，即水楊酸在誘導SAR中是作為第一信使，而H202是第

6、二信使；但有些研究報道認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、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與水楊酸也有一定的關(guān)系。因此，水楊酸介導的植物抗病反應的機制是多途徑的。12水楊酸誘導植物耐冷機制低溫脅迫條件下，水楊酸可在細胞膜的疏水區(qū)積累，影響與膜相關(guān)的一系列生理生化反應。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，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)含量的升高帶來兩方面的效應：一是為新物質(zhì)的合成和積累提供充分的底物；二是提高細胞內(nèi)溶質(zhì)的濃度，降低細胞中溶質(zhì)滲透勢，提高其滲透調(diào)節(jié)作用，緩解因冷害脅迫給細胞帶來的生物物理和生物化學變化，如生物膜相變、電解質(zhì)外滲、細有素物質(zhì)積累，從而相對提高耐冷性。水楊酸處理蘋果后，細胞膜透性和丙二醛含量均降低，呼吸速率明顯下降，果實衰老推遲。對梨、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)對馬鈴薯進行水楊酸處理觀察乙烯的產(chǎn)生，證明水楊酸對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對鮮切花保鮮作用水楊酸對鮮花保鮮有一定的作用，并能夠明顯抑制細菌的生長。月季經(jīng)處理后花朵開放時間顯著延長。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，切花對霉菌感染失去抗性。35誘導水稻不育系閉穎。提高雜交種種子活力2mmol／L茉莉酸甲酯(MeJA)顯著誘導水稻開穎，雜交制種輔以人

9、工授粉，能加大的提高結(jié)實率。但裂穎率的升高，使水稻雜交種子的種子活力嚴重降低；研究發(fā)現(xiàn)，1mmol／L水楊酸能逆轉(zhuǎn)MeJA誘導的水稻開穎，而MeJA再次處理能解除水楊酸對不育系開穎的抑制效應。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性，減少損失。現(xiàn)在市場上還未出現(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，將有很好的市場前景。36誘導雌花形成噴施水楊酸可減少黃瓜雄花數(shù)目，誘導雌花形成。

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)中應用的優(yōu)點411價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無毒無害水楊酸通過調(diào)節(jié)植物體內(nèi)的生理生化反應來發(fā)揮作用，不會造成環(huán)境污染，對人、畜安全，可在生長的各個時期施用，適應綠色無公害農(nóng)業(yè)發(fā)展要求。413使用方便直接溶于水后即可施用，對濃度要求不高，配制濃度過高對植物也無不利影響。42水楊酸

11、產(chǎn)品開發(fā)思路目前，對水楊酸的應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。其中對作物抗病性、抗逆境脅迫及在雜交水稻制種方面的應用性研究最具有開發(fā)前景。421開展應用性研究目前將水楊酸應用于農(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用性研究較少，只在水稻等少數(shù)作物上有一些報道。在應用開發(fā)此類產(chǎn)品前，應較全面、系統(tǒng)的研究水楊酸對某一作物的使用效

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)單獨施用適宜濃度的水楊酸制劑，即可改善作物生理狀況，誘導抗性產(chǎn)生，進而提高產(chǎn)量，改良品種；因此可開發(fā)相應的水楊酸產(chǎn)品，具有較廣闊的市場前景。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。我國農(nóng)業(yè)經(jīng)營分散，農(nóng)民對作物的防意識薄弱。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，也防止其他