利用信号物质诱导植物产生化感作用是一个崭新的领域。本项目拟研究茉莉酸甲酯对不同化感潜力水稻品种的诱导效应,以及诱导的关键时期、与主要环境因子的关系;用高压液相色谱和液相/质谱联用仪对茉莉酸甲酯诱导水稻产生的化感作用物质进行分离,重点分离诱导产生的新化合物,用质谱、核磁共振、红外光谱等鉴定其结构;测定茉莉酸甲酯诱导水稻后与次生代谢有关关键酶活性的变化,运用mRNA差异显示技术分离克隆控制水稻化感作用特性的相关基因。本研究对于揭示化感作用在植物生存竞争中生态学意义、植物的进化策略以及化感作用与植物抗病、抗虫信号物质之间的联系均有重要的理论意义,为分离克隆化感基因提供新方法,为进行抗草育种基因工程奠定基础。
本研究发现水稻的化感作用可以被植物防御信号物质茉莉酸甲酯(MeJA)所诱导, MeJA处理以后,水稻化感作用潜力会显著增强,表现为水稻根分泌物和叶片的水淋溶物对稗草生长的抑制作用均显著增强。HPLC分析表明,诱导后水稻根分泌物和叶片水淋溶物中的酚酸如3,4-二羟基苯甲酸、香草酸、香豆酸、 阿魏酸的含量分别增加5.3,31.3,2.2和1.7倍。水杨酸甲酯对水稻的化感作用的具有同样的诱导效应。不同水稻品种对诱导的响应不同,强化感品种好于中化感品种和弱化感品种。水稻各个生长期诱导效果不一样,四叶期效果好。MeJA 处理水稻后,叶片中两个酚酸代谢途径关键酶PAL和CA4H酶活性都显著升高。RT-PCR检测表明MeJA 处理后,水稻叶片PAL和CA4H基因的表达量都比对照显著增加。用银染DD-PCR检测了3AP+8RAP的24组引物组合的差异显示,发现MeJA诱导的水稻化感作用相关差异条带114条,其中质差条带共34条;量差条带共80条。获得了重现性较好的二次扩增产物差异条带7条,并进行了纯化。研究揭示了水稻的化感作用是可诱导的,茉莉酸和水杨酸信号途径都参与了水稻化感的调控。