全 文 ：中国农业科学 2012,45(15):3108-3114
Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2012.15.012

收稿日期：2012-02-02；接受日期：2012-05-21
基金项目：国家现代农业产业技术体系建设专项资金（CARS-28）、山东省农业重大应用技术创新课题联合资助
联系方式：王青青，E-mail：qinger--happy@163.com。通信作者毛志泉，Tel：0538-8241984；E-mail：mzhiquan@sdau.edu.cn；通信作者朱树华，Tel：
0538-8247790；E-mail：shuhua@sdau.edu.cn


根皮苷对平邑甜茶根系 TCA 循环酶的影响
王青青 1，胡艳丽 1，周 慧 1，展 星 1，毛志泉 1，朱树华 2
（1 山东农业大学园艺科学与工程学院/作物生物学国家重点实验室，山东泰安 271018；2山东农业大学化学与材料科学学院，山东泰安 271018）

摘要：【目的】研究平邑甜茶根系 TCA 循环对根皮苷的响应，为深入探讨根皮苷等酚酸类物质在苹果连作障
碍中造成的伤害机理提供参考。【方法】以根皮苷和根皮苷﹢KMnO4(两者摩尔浓度比 4﹕1)处理盆栽平邑甜茶植株，
测定根系呼吸速率、TCA 循环相关的 9种酶活性、根皮苷的含量。【结果】4 mmol·L-1根皮苷处理抑制了根系基础呼
吸速率，显著抑制了柠檬酸合酶(CS)、顺乌头酸酶、异柠檬酸脱氢酶 (ICDH)、琥珀酸硫激酶(SCS)、琥珀酸脱氢
酶(SDH)、延胡索酸酶(FUM)、苹果酸脱氢酶(MDH)的活性。根皮苷﹢KMnO4 处理显著提高了 CS、顺乌头酸酶、MDH
活性，分别是对照的 3.79 倍、1.27 倍、1.11 倍；也不同程度地提高了 SCS、ICDH、SDH 和 FUM 活性。4 mmol·L-1
根皮苷处理显著提高了α-酮戊二酸脱氢酶系(α-KGDH)和丙酮酸脱氢酶系(PDH)的活性，而根皮苷﹢KMnO4 处理明
显降低了α-KGDH 和 PDH 的活性但仍明显高于对照水平。根皮苷﹢KMnO4处理土壤中根皮苷的含量显著低于根皮苷
处理。【结论】4 mmol·L-1根皮苷抑制平邑甜茶根系呼吸速率，降低根系 TCA 循环 7 种酶活性，1 mmol·L-1 KMnO4能
缓解上述不利影响。
关键词：平邑甜茶；酚酸；根皮苷；TCA 循环；KMnO4；连作

Effects of Phloridzin on the Tricarboxylic Acid Cycle Enzymes of
Roots of Malus hupehensis Rehd.
WANG Qing-qing1, HU Yan-li1, ZHOU Hui1, ZHAN Xing1, MAO Zhi-quan1, ZHU Shu-hua2
(1State Key Laboratory of Crop Biology/College of Horticultural Science and Engineering, Shandong Agricultural University, Taian
271018, Shandong; 2College of Chemistry and Material Science, Shandong Agricultural University, Taian 271018, Shandong)

Abstract:【Objective】A pot experiment was conducted to study the effects of phloridzin on the tricarboxylic acid cycle (TCA)
of roots of Malus hupehensis Rehd. which is used widely as apple common stocks. The mechanisms were discussed so as to provide
a basis for further study on the cause of apple continuous cropping diseases. 【Method】 Phloridzin of 4 mmol·L-1 and KMnO4 of 1
mmol·L-1 were used in the pretreatment. Malus hupehensis Rehd. were planted in pots and treated with phloridzin of 4 mmol·L-1 (T1)
and phloridzin of 4 mmol·L-1 added with KMnO4 of 1 mmol·L-1 (T2). The content of phloridzin in the soil and respiratory rate of
roots were determined. Activities of enzymes related to TCA including citrate synthase (CS), aconitase, isocitrate dehydrogenase
(ICDH), α-ketoglutarate dehydrogenase (α-KGDH), succinate thiokinase (SCS), succinate dehydrogenase (SDH), malic
dehydrogenase (MDH), fumarase (FUM) and pyruvate dehydrogenase (PDH) were also determined.【Result】Treatments with T1
inhibited the respiratory rate of roots of Malus hupehensis Rehd., decreased obviously enzyme activities for the most part including
CS, aconitase, ICDH, SCS, SDH, FUM, MDH only except for α-KGDH and PDH that their enzymes activities were improved.
However, treatments with T2 had a critical difference from T1, it significantly enhanced the activities of CS, aconitase and MDH
even over the control level, increased obviously the activity of SCS close to the control level, and to some degree improved the
activities of ICDH, SDH and FUM. Besides, the activities of α-KGDH and PDH of T2 treatments were assayed to be a lower level
than T1 but higher than the control level. Furthermore, the content of phloridzin in soil of T2 was less than T1.【Conclusion】The
15 期 王青青等：根皮苷对平邑甜茶根系 TCA 循环酶的影响 3109
results showed that phloridzin at the concentration of 4 mmol·L-1 could inhibit the respiratory rate and the enzyme activities (7 of 9)
related to TCA of roots of Malus hupehensis Rehd. with the treatments time following. The treatment of 1 mmol·L-1 KMnO4 could
ease the above-mentioned adverse impact.
Key words: Malus hupehensis Rehd.; phenolic acids; phloridzin; tricarboxylic acid cycle; KMnO4; continuous cropping
0 引言
【研究意义】中国苹果种植面积超过 200 万 hm2，
其中 90%以上的树龄在 20 年以上，受土地资源限制，
苹果产区老果园更新面临连作障碍，该问题已成为果
园更新和苹果产业可持续发展的瓶颈[1-2]。引起连作障
碍的原因较多，其中酚酸类物质是一重要方面 [3-5]，
因此探讨酚酸类物质对砧木根系的伤害机理及其缓解
措施对指导苹果抗重茬栽培有生产指导意义。【前人
研究进展】平邑甜茶为生产中常用砧木，多种酚酸类物
质如对羟基苯甲酸、间苯三酚、苯甲酸、丁香酸、咖啡
酸、阿魏酸、肉桂酸等可抑制平邑甜茶幼苗生长[6-7]，这
些酚酸类物质可使根尖细胞超微结构受到破坏、失去
活力[4-5]而抑制根系伸长与细胞分裂[8]，也可破坏砧木
幼苗细胞内的活性氧产生和清除的平衡[8-9]，发生膜脂
过氧化[10]；根皮苷是苹果属植物特征酚酸类物质[11]，
对土壤微生物也有一定的影响，可能是土壤病原微生
物利用其识别宿主的物质[12]，从而诱发连作症状在再
植幼树上的表现。【本研究切入点】尽管科研人员在
酚酸类物质对作物影响机理方面做了诸多研究，但根
皮苷对 TCA 循环的影响，特别是减轻其伤害的研究未
见报道。【拟解决的关键问题】本文通过研究根皮苷
对平邑甜茶植株根系 TCA 循环相关酶活性的影响及
高锰酸钾的缓解效果，进一步揭示根皮苷的作用机理，
以期为有效防治苹果连作障碍提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验于 2010—2011 年在山东农业大学园艺科学
与工程学院根系实验室进行。供试材料为平邑甜茶
（Malus hupehensis Rehd.）实生幼苗，栽植于泥瓦盆
（22 cm×13 cm×15 cm）中。供试试剂根皮苷
（phloridzin dihydrate）为分析纯，购自 Aladdin 公司，
采用的栽培基质为壤土，取自泰安市郊道朗镇玄庄
（pH 7.22，有机质 1.59%）。
1.2 试验方法
1.2.1 试剂配制 a. 根皮苷溶液：4 mmol·L-1 根皮
苷，0.1%乙醇；b. 高锰酸溶液：1 mmol·L-1 KMnO4；
c. 0.1%乙醇溶液；d. 蒸馏水。a 和 c 溶液敞口放置过
夜，待乙醇挥发完毕后进行浇施处理。
1.2.2 试验处理 平邑甜茶幼苗长至 40 cm 左右时，
选择长势较一致的植株进行处理，设 T1（100 mL a
+100 mL d）、T2（100 mL a+100 mL b）、T3（100 mL
b+100 mL c）、CK（100 mL c+100 mL d）4 个处理，
分别浇施溶液，每 2 d 浇施 1 次，共 15 次，3 次重复。
本试验 4 mmol·L-1根皮苷浓度的设定、根皮苷与高锰
酸钾摩尔浓度比（4﹕1）的设定、处理时间、取样时
间参照前人研究结果[4,6,13]和预备试验结果而定。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 根呼吸强度测定 参照 Gao 等[7]，在最后一次
处理后第 10 天取样，先用自来水冲洗根系，再用蒸馏
水冲洗 1 遍，一部分根系洗净擦干后于液氮中保存，
用于 TCA 循环相关酶的测定；另一部分根系用于根系
基础呼吸速率的测定，以每克根鲜重每分钟消耗 O2
的微摩尔数表示根系的呼吸速率，单位是 μmol O2·g-1
FW·min-1。
1.3.2 土壤中根皮苷及酚酸类物质的含量测定 采
用张江红[14]方法测定，以每百克干土中含有的酚酸类
物质的质量（ng/100 g）表示。
1.3.3 柠檬酸合酶 (CS) 活性测定 CS 提取参照
Jenner 等[15]的方法，取 0.45 g 平邑甜茶根系样品于液
氮中研磨至粉末，加入 1.5 mL 酶提取缓冲溶液，含
30 mmol·L-1 HEPES-NaOH（pH 7.3）、10 mmol·L-1
DTT、1 mmol·L-1 MgSO4、0.5 mmol·L-1 EGTA、0.5%
（w/v）BSA、0.5%（w/v）PVP、10 mmol·L-1半胱氨
酸，匀浆 2 min，4℃，10 000×g 离心 10 min，取上清，
即得 CS 粗酶提液。CS 活性测定参照 Hirai 等[16]的方
法，略有改动，酶促反应体系含 40 mmol·L-1 Tris-HCl
（pH 9.0）、0.1 mmol·L-1 DTNB、80 μmol·L-1乙酰 CoA、
20 mmol·L-1草酰乙酸，于 25℃下测定 412 nm 处吸光
值变化。以单位质量的样品单位时间内 OD 值变化 0.1
为 1 个活力单位 U，以 U·g-1 FW·min-1表示酶活性，酶
活单位表示下同。
1.3.4 异柠檬酸脱氢酶 (ICDH) 活性测定 参照
Jenner 等[15]的方法，略有改动。酶促反应体系含 40
mmol·L-1Tris-HCl（pH 7.6）、10 mmol·L-1NAD+、10
3110 中 国 农 业 科 学 45 卷
mmol·L-1 MnCl2、0.05%（v/v）Triton X-100、20 mmol·L-1
异柠檬酸钠，于 25℃下测定 340 nm 处吸光值变化。
1.3.5 延胡索酸酶（FUM）活性测定 参照 Jenner
等[15]的方法，于 pH 7.7、25℃下测定 240 nm 处吸光
值的变化。
1.3.6 苹果酸脱氢酶（MDH）活性测定 参照 Jenner
等[15]的方法，略有改动。酶促反应体系含 25 mmol·L-1
HEPES-NaOH（pH 6.9）、10 mmol·L-1 NAD+、50
μmol·L-1 CoA、10 mmol·L-1MgSO4、50 mmol·L-1L-苹
果酸，于 25℃下测定 340 nm 处吸光值变化。
1.3.7 顺乌头酸酶活性测定 参照 Navarre 等[17]的
方法于 pH 7.7、25℃下测定 240 nm 吸光值的变化。
1.3.8 α-酮戊二酸脱氢酶系(α-KGDH)活性测定 参
照 Pekovich 等[18]的方法，略有改动。酶促反应体系含
50 mmol·L-1 MOPS（pH 8.0）、2 mmol·L-1MgCl2、1.2
mmol·L-1 CaCl2、0.16 mmol·L-1CoA、10 mmol·L-1NAD+、
0.5%（w/v）TritonX-100、0.04 mmol·L-1 鱼藤酮、20
mmol·L-1α-酮戊二酸，于 25℃下测定 340 nm 处吸光值
变化。
1.3.9 琥珀酸硫激酶(SCS)活性测定 参照 Danson
等[19]方法并作改动。根系样品于液氮中研磨至粉末，
酶提取缓冲液含 20 mmol·L-1Tris-HCl（pH 8.0）、2
mmol·L-1EDTA，酶促反应体系含 100 mmol·L-1磷酸钠
（pH 7.6）、10 mmol·L-1MgC12、0.15 mmol·L-1琥珀酰
CoA、 0.5 mmol·L-1ADP、 0.1 mmol·L-1DTNB、 20
mmol·L-1α-酮戊二酸，于 25℃下测定 412 nm 处吸光值
变化。
1.3.10 琥珀酸脱氢酶(SDH)活性测定 参照
Schirawski 和 Unden[20]的方法并略作改动，酶促反应
体 系含 50 mmol·L-1 磷酸 盐（ pH 7.4 ） 、 0.12
mmol·L-1DCPIP、0.2 mmol·L-1 硫酸甲酯吩嗪、30
mmol·L-1琥珀酸，于 25℃下测定 215 nm 处吸光值变
化。
1.3.11 丙酮酸脱氢酶系(PDH)活性测定 参照
Millar 等[21]的方法并作改动。根系样品于液氮中研磨
至粉末，加入酶提取缓冲溶液，2 000×g 离心 5 min，
弃沉淀，取上清液于 15 000×g 离心 20 min，将沉淀
重悬浮于 1 mL 重悬浮缓冲液中，于 30 000×g 离心
45 min 取上清，即得 PDH 粗酶提液。酶促反应体系
中加入 20 mmol·L-1丙酮酸钠，于 25℃下测定 340 nm
处吸光值变化。
1.4 数据处理
应用 Excel 进行原始数据处理，采用 Duncan 新复
极差法进行差异显著性检验。
2 结果
2.1 根皮苷对根系基础呼吸速率的影响及高锰酸钾
的缓解效果
图 1 所示，4 mmol·L-1根皮苷处理（T1）抑制了
根系的基础呼吸速率，与 CK 相比，呼吸速率下降了

c
b
a a
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
T1 T2 T3 CK
呼
吸
速
率
R
es
pi
ra
to
ry
ra
te
(µ
m
ol
O
2·g
-1
FW
·m
in
-1
)
处理 Treatments

柱上不同小写字母表示在 P＜0.05 水平差异显著。下同
Different letters stand for the significant at the 0.05 level. The same as
below

图 1 不同处理对平邑甜茶根系基础呼吸速率的影响
Fig. 1 Effects of different treatments on respiratory rate of
roots of Malus hupehensis Rehd.

20.5%，达差异极显著性水平。加入 1 mmol·L-1 高锰
酸钾的根皮苷处理（T2）显著减轻了此抑制作用，
T2处理呼吸速率比T1处理呼吸速率提高了 1.75倍，
但仍低于对照水平。从图 1 还可看出，单使 1 mmol·L-1
高锰酸钾的处理（T3）根系呼吸速率与 CK 无显著
性差异，说明此浓度的高锰酸钾对根系呼吸基本无
影响。
2.2 根皮苷对平邑甜茶根系柠檬酸合酶(CS)、顺乌头
酸酶、异柠檬酸脱氢酶(ICDH)、琥珀酸硫激酶
(SCS)、琥珀酸脱氢酶(SDH)、延胡索酸酶(FUM)、
苹果酸脱氢酶(MDH)、α-酮戊二酸脱氢酶系
(α-KGDH)和丙酮酸脱氢酶系(PDH)的影响及高锰
酸钾的缓解效果
如图 2 所示，就 CS、顺乌头酸酶、MDH 和 SCS
而言，4 mmol·L-1 根皮苷单独处理（T1）使酶活性
显著降低，分别为对照（CK）的 32.0%、37.0%、
52.8%、56.8%，而 ICDH、SDH 和 FUM 活性下降
更剧烈，仅为 CK 的 12.0%、12.1%、6.9%。加入 1
mmol·L-1 高锰酸钾的根皮苷处理（T2）对由根皮苷
单独作用（T1）造成的上述酶活性的下降起一定的
15 期 王青青等：根皮苷对平邑甜茶根系 TCA 循环酶的影响 3111
缓解作用，显著提高 CS、顺乌头酸酶、MDH 的活
性并超过 CK，分别是 CK 的 3.79 倍、1.27 倍、1.11
倍；明显提高 SCS 活性并接近 CK，是 CK 的 83.2%；
提高 ICDH 活性约至 1/2（49%）CK 水平；一定程
度上提高了 SDH 活性和 FUM 活性，分别是 CK 的
41.3%、13.1%。
与 CK 相比，T1 处理上述酶活性下降幅度由大
到小排列顺序为 FUM（6.9%）＞ICDH（12.0%）＞
SDH （12.1%）＞CS（32.0%）＞顺乌头酸酶（37.0%）
＞MDH（52.8%）＞SCS（56.8%），与之对应的 T2
处理酶活性提高幅度（比 CK）由大到小顺序依次是
CS（3.79）＞顺乌头酸酶（1.27）＞MDH（1.11）
＞SCS（83.2%）＞ICDH（49%）＞SDH（41.3%）
＞FUM（13.1%）。由此可看出，T1 处理中酶活降
低幅度愈大的酶，在 T2 处理中其活性相对难以提
升，这说明根皮苷对酶活性的抑制作用越大，越不
利于高锰酸钾的缓解效果。
就 α-KGDH 和 PDH 而言，4 mmol·L-1 根皮苷单
独处理（T1）显著促进 α-KGDH 和 PDH 活性，分
别是 CK 的 3.19 倍、3.95 倍；而加入 1 mmol·L-1 高
锰酸钾的根皮苷处理（T2）显著减轻此促进作用，
分别比 T1 降低 41.3%、31.9%，但酶活性仍高于对
照水平。
1 mmol·L-1高锰酸钾单独处理（T3）对上述 9 种
酶中的 6 种酶活性影响均与 CK 无明显差异，T3 处理
使顺乌头酸酶、SDH、α-KGDH 活性升高，但从根系
基础呼吸速率上看，T3 处理中上述 9 种酶活性的总体
变化对总呼吸速率的影响不大。
从图 1 和图 2 可看出，T1 处理对平邑甜茶根系
与 TCA 循环相关的 7 种酶活性具抑制作用，这与
T1 处理基础呼吸速率下降相一致。T2 处理对由 T1
处理造成的酶活性下降具缓解效应，这与 T2 处理对
由 T1 处理造成平邑甜茶根系基础呼吸速率下降具
缓解效应相一致。
b
a a
a
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
T1 T2 T3 CK
d
c
a
b
0
5
10
15
20
T1 T2 T3 CK
b b
a a
0
5
10
15
T1 T2 T3 CK
b
a
a
a
0
2
4
6
8
10
12
T1 T2 T3 CK
b
a
b
c
0
20
40
60
80
T1 T2 T3 CK
a
b
c c
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
T1 T2 T3 CK
d
a
b
c
0
20
40
60
80
100
T1 T2 T3 CK
a
a
b
c
0
50
100
150
T1 T2 T3 CK
处理 Treatments
c
a
b b
0
50
100
150
T1 T2 T3 CK
处理 Treatments处理 Treatments
图 2 不同处理对平邑甜茶根系 CS、Aconitase、ICDH、SCS、SDH、MDH、FUM、PDH 和α-KGDH 活性的影响
Fig. 2 Effects of different treatments on the CS, aconitase, ICDH, SCS, SDH, MDH, PDH, α-KGDH and FUM activities of roots of
Malus hupehensis Rehd.
3112 中 国 农 业 科 学 45 卷
从表中可以看出，与 4 mmol·L-1根皮苷处理（T1）
相比，加入 1 mmol·L-1高锰酸钾的根皮苷处理（T2）
土壤中根皮苷含量降低，减少量为 0.99 ng，达差异显
著性水平，说明高锰酸钾对降低土壤中根皮苷含量有
明显效果。在 T2 中未检测到肉桂酸而 T1 中肉桂酸的
含量为 0.20 ng/100 g，说明 T2 处理土壤中酚酸种类减
少。与 T1 相比较，T2 土壤中咖啡酸、香草醛、丁香
酸、根皮素的含量均有不同程度的降低，减少量分别
为 0.07、0.13、0.38、0.35 ng，说明高锰酸钾在降低根
皮苷含量的同时对土壤中其它种类的酚酸含量也有不
同程度的降低。从总量上来看，T2 处理酚酸类物质总
含量比 T1 降低 2.12 ng，这主要是由于根皮苷含量下
降引起的；T2 处理酚酸类物质总含量低于对照水平，
但差异不明显。
与 T1 相比，T2 提高了 CS、顺乌头酸酶、MDH
活性并超过对照（CK），分别是 CK 的 3.79 倍、1.27
倍、1.11 倍，这可能与高锰酸钾降低了土壤中根皮苷
的含量有关。

表 土壤中根皮苷及酚酸类物质含量
Table The contents of phloridzin and phenolic acids in the soil (ng/100 g)
处理
Treat-
ments
没食子酸
Gallic
acid
儿茶素
Catec-
hin
对羟基苯甲酸
β-Hydroxybenzoic
acid
咖啡酸
Caffeic
acid
香草醛
Vanill-
in
丁香酸
Syringic
acid
阿魏酸
Ferul-
ic acid
苯甲醛
benzalde-
hyde
根皮苷
Phlorizin
槲皮素
Quercetin
肉桂酸
Cinnamic
acid
根皮素
Phloretin
总量
Total
content
T1 0 0 0 0.24a 0.27a 0.56a 0 0 1.74a 0 0.20b 1.12a 4.13a
T2 0 0 0 0.17b 0.14c 0.18d 0 0 0.75b 0 0c 0.27c 2.01b
T3 0 0 0 0.18b 0.23b 0.41b 0 0 0d 0 0c 0.81b 1.63c
CK 0 0 0 0.18b 0.21b 0.27c 0 0 0.53c 0 0.24a 1.02ab 2.45b

3 讨论
呼吸是植物体最基本的生命活动之一，除淹水等
少数缺氧情况下，植物呼吸过程经 TCA 循环产能最
多，TCA 是植物体为满足各种生理活动获取能量最有
效的方式[22]。连作条件下如果根系呼吸受到抑制，将
最终抑制植株生长发育，表现在生物量降低、干物质
的积累量减少[4,6,8]、产量降低、树势衰退等[23]。引起
苹果连作障碍的原因错综复杂，但归根结底是土壤环
境的整体恶化，土壤中的酚酸类物质是一重要限制因
子[3-5]。TCA 作为最重要的能量代谢途径[22]，酚酸处
理条件下若 TCA 发生变化不可避免地将对根系总呼
吸产生较大影响[7]。因此探讨酚酸类物质对苹果砧木
根系呼吸尤其对 TCA 循环的伤害及减轻其伤害的研
究具重要意义。多种酚酸类物质影响植物的呼吸作
用，如香豆素降低了洋葱根系细胞离体线粒体的呼吸
速率[24]；对羟基苯甲酸对樱桃根系呼吸速率产生影
响，且能改变呼吸途径和电子传递途径[25]；从本试验
研究结果可以看出，4 mmol·L-1 根皮苷对平邑甜茶根
系基础呼吸速率具抑制作用。
生物细胞内一切化学反应都离不开酶的催化，保
证新陈代谢的基本运转[22]。根系呼吸与酶活性密切相
关，酶活性下降势必影响根系呼吸速率。Gao 等[7]研
究发现，一定浓度的肉桂酸可使 TCA 循环中关键酶
MDH 活性降低，TCA 途径呼吸速率降低。本试验中，
与TCA循环相关的7种酶活性的下降与根系基础呼吸
速率下降相一致，这可能是根皮苷对平邑甜茶根系造
成呼吸抑制的主要原因。呼吸酶是由蛋白质构成的，
Spring 等[26]研究发现，酚酸类物质能够与蛋白质上的
活性巯基结合引起酶的烷基化作用而影响基本代谢过
程并抑制生长。另一方面，TCA 循环是在线粒体中进
行的，酚酸类物质如苯甲酸、间苯三酚、咖啡酸等可
通过损伤线粒体结构，功能随之改变[6]而使呼吸受到
抑制。
PDH 和 α-KGDH 均为多酶复合体，结构较复杂，
4 mmol·L-1根皮苷浓度处理下 PDH和 α-KGDH活性升
高可能与酶本身对根皮苷的敏感性和耐受性差异不同
有关。而呼吸速率下降，根系供能不足，代谢失调，
影响矿质元素的吸收[27-28]和物质的合成转化，最终导
致酶活性降低。
连作对作物根系是一种逆境，土壤中存在的酚
酸类物质是逆境胁迫之一，是造成连作障碍的重要
原因[3-5]。前人研究发现一定浓度的酚酸处理可使平
邑甜茶细胞内线粒体、质体、核膜、内质网膜受到
不同程度的损伤，膜结构和功能发生改变 [4,6]，这
可能是植物在逆境胁迫下受到伤害的根本原因所
15 期 王青青等：根皮苷对平邑甜茶根系 TCA 循环酶的影响 3113
在[29]。在正常条件下，细胞内 、H2O2、脂质过氧
化中间产物等活性氧（ROS）的产生和清除保持着
动态平衡，酚酸逆境胁迫下可打破此平衡 [8-9]而对
植株造成伤害。酚酸逆境下植物体清除 ROS 能力
减弱[4]，造成植物体内 ROS 积累[8]，ROS 对植物体
有强烈毒性发生膜脂过氧化，相对膜透性增加；
MDA 是膜脂过氧化的最终分解产物，MDA 含量上
升[9]，严重状况下可导致使膜解体，细胞程序化死
亡。本试验中酶活性下降可能与线粒体膜（琥珀酸
脱氢酶是 TCA 循环中结合在线粒体内膜上的酶[22]）
受到过氧化损伤功能发生改变有关，也可能与 ROS
的积累直接对酶造成的氧化损伤有关。
酚酸类物质可被某些化学物质如 H2O2 等氧化降
解[30-31]而降低毒性。KMnO4是一种强氧化剂，因其最
终还原产物 MnO2 为不溶性、环境友好的胶体，常用
于污水处理中[32]，氧化降解污水中含有不饱和官能团
的有机物。常温下，相对低浓度的 KMnO4 溶液具微
氧化性，而根皮苷等酚酸类物质易被氧化。本试验研
究结果表明，KMnO4使土壤中根皮苷的含量降低，从
而使平邑甜茶根系受到的胁迫强度降低，这是 KMnO4
能够提高平邑甜茶根系呼吸速率及其相关酶活性（与
T1 相比）的主要原因之一，但生产中 KMnO4的最佳
使用浓度仍需要进一步的理论研究作支撑。
4 结论
一定浓度根皮苷（4 mmol·L-1）可降低与 TCA 循
环主要相关酶的活性，使平邑甜茶根系基础呼吸速率
下降。适宜浓度的 KMnO4（1 mmol·L-1）可以缓解这
种抑制作用。

References
[1] Tewoldemedhin T Y, Mazzola M, Mostert L, McLeod A.
Cylindrocarpon species associated with apple tree roots in South
Africa and their quantification using real-time PCR. European Journal
of Plant Pathology, 2011, 129: 637-651.
[2] 王 闯, 徐公义, 葛长城, 毛志泉. 酚酸类物质和植物连作障碍的
研究进展. 北方园艺, 2009(3): 134-137.
Wang C, Xu G Y, Ge C C, Mao Z Q. Progress on the phenolic acid
substances and plant soil sickness. Northern Horticulture, 2009(3):
134-137. (in Chinese)
[3] Wittenmayer L, Szabo K. The role of root exudates in specific apple
(Malus×domestica Borkh.) replant disease (SARD). Journal of Plant
Nutrition and Soil Science, 2000, 163: 399-404.
[4] 张江红, 毛志泉, 王丽琴, 束怀瑞. 根皮苷对平邑甜茶幼苗生理特
性的影响. 中国农业科学, 2007, 40(3): 492-498.
Zhang J H, Mao Z Q, Wang L Q, Shu H R. Effect of phloridzin on
physiological characteristics of Malus hupehensis Rehd. seedlings.
Scientia Agricultura Sinica, 2007, 40(3): 492-498. (in Chinese)
[5] 白 茹. 苹果连作障碍中自毒作用的研究[D]. 陕西杨凌: 西北农
林科技大学, 2009.
Bai R. Autointoxication in apple replant disease[D]. Yangling, Shanxi:
Northwest A＆F University, 2009. (in Chinese)
[6] 张兆波, 毛志泉, 朱树华. 6 种酚酸类物质对平邑甜茶幼苗根系线
粒体及抗氧化酶活性的影响 . 中国农业科学 , 2011, 44(15):
3177-3184.
Zhang Z B, Mao Z Q, Zhu S H. Effects of phenolic acids on
mitochondria and the activity of antioxidant enzymes in roots of
seedlings of Malus hupehensis Rehd. Scientia Agricultura Sinica,
2011, 44(15): 3177-3184. (in Chinese)
[7] Gao X B, Zhao F X, Shen X, Hu Y L, Hao Y H, Yang S Q, Su L T,
Mao Z Q. Effects of cinnamon acid on respiratory rate and its related
enzymes activity in roots of seedlings of Malus hupehensis Rehd.
Agricultural Sciences in China, 2010, 9(6): 833-839.
[8] Bai R, Ma F W, Liang D, Zhao X. Phthalic acid induces oxidative
stress and alters the activity of some antioxidant enzymes in roots of
Malus prunifolia. Journal of Chemical Ecology, 2009, 35: 488-494.
[9] Cui X J, Wang Y N, Zhen W C. The effects of phlorizin stress on the
protective enzyme and metabolic regulation substances in the root of
M. micromalus. Frontiers of Agriculture in China, 2010, 4(3):
323-327.
[10] 高相彬, 胡艳丽, 赵凤霞, 毛志泉, 沈 向, 杨树泉, 苏立涛. 外源
苯甲酸对平邑甜茶幼苗根系膜脂过氧化的影响. 林业科学, 2009,
45(12): 129-134.
Gao X B, Hu Y L, Zhao F X, Mao Z Q, Shen X, Yang S Q, Su L T.
Effects of benzoic acid application on membrance lipid peroxidation
in roots of Malus hupehensis seedlings. Scientia Silvae Sinica, 2009,
45(12): 129-134. (in Chinese)
[11] Gosch C, Halbwirth H, Stich K. Phloridzin: Biosynthesis, distribution
and physiological relevance in plants. Phytochemistry, 2010,
71:838-843.
[12] Hofmann A, Wittenmayer L, Arnold G, Schieber A, Merbach W. Root
exudation of phloridzin by apple seedlings (Malus × domestica
Borkh.) with symptoms of apple replant disease. Journal of Applied
Botany and Food Quality, 2009, 82(2): 193-198.
[13] 邵小杰, 杨洪强, 冉 昆, 姜倩倩, 孙晓莉. 水杨酸对镉胁迫下根
系脂膜 ATPase 和自由基的影响 . 中国农业科学 , 2010, 43(7):
3114 中 国 农 业 科 学 45 卷
1441-1447.
Shao X J, Yang H Q, Ran K, Jiang Q Q, Sun X L. Effects of salicylic
acid on plasma membrane ATPase and free radical of grape root under
cadmium stress. Scientia Agricultura Sinica, 2010, 43(7): 1441-1447.
(in Chinese)
[14] 张江红. 酚类物质对苹果的化感作用及重茬障碍影响机理的研究
[D]. 山东泰安: 山东农业大学, 2005．
Zhang J H. Allelopathic effect of phenolics and its role on apple
replant disease mechanism[D]. Taian, Shandong: Shandong
Agricultural University, 2005. (in Chinese)
[15] Jenner H L, Winning B M, Millar A H, Tomlinson K L, Leaver C J,
Hill S A. NAD malic enzyme and the control of carbohydrate
metabolism in potato tubers. American Society of Plant Biologists,
2001, 126: 1139-1149.
[16] Hirai M, Ueno I. Development of citrus fruits: Fruit development and
enzymatic changes in juice vesicle tissue. Plant and Cell Physiology,
1977, 18(4): 791-799.
[17] Navarre D A, Wendehenne D, Durner J, Noad R, Klessig D F. Nitric
oxide modulates the activity of tobacco aconitase. Plant Physiology,
2000, 122: 573-582.
[18] Pekovich S R, Martin P R, Sihgletoh C K. Thiamine pyrophosphate-
requiring enzymes are altered during pyrithiamine-induced thiamine
deficiency in cultured human lymphoblasts. American Institute of
Nutrition, 1996, 126(7): 1791-1798.
[19] Danson M J, Black S C, Woodland D L, Wood P A. Citric acid cycle
enzymes of the archaebacteria: citrate synthase and succinate
thiokinase. Federation of European Biochemical Societies, 1985,
179(1): 120-124.
[20] Schirawski J, Unden G. Anaerobic respiration of Bacillus macerans
with fumarate, TMAO, nitrate and nitrite and regulation of the
pathways by oxygen and nitrate. Archives of Microbiology, 1995, 163:
148-154.
[21] Millar A H, Knorpp C, Leaver C J, Hill S A. Plant mitochondrial
pyruvate dehydrogenase complex: purification and identification of
catalytic components in potato. Biochemical Journal, 1998, 334:
571-576.
[22] 郭蔼光 , 王宪泽 . 基础生物化学 . 北京 : 高等教育出版 , 2001:
151-159.
Guo A G, Wang X Z. General Biochemistry. Beijing: Higher
Education Press, 2001: 151-159. (in Chinese)
[23] 杨兴洪, 王寿华, 武修英. 苹果再植病及病原线虫种的研究. 植物
病理学报, 1994, 24(2): 165-168.
Yang X H, Wang S H, Wu X Y. Apple replant disease and the
identification of pathogenic nematode species. Acta Phytopathologica
Sinica, 1994, 24(2): 165-168. (in Chinese)
[24] Kupidlowska E, Dobrzynska K, Parys E, Zobel A M. Effect of
coumarin and xanthotoxin on mitochondrial structure, oxygen uptake
and succinate dehydrogenase activity in onion root cells. Journal of
Chemical Ecology, 1994, 20(10): 2471-2480.
[25] Li Z X, Qin S J, Gao H, lü D G, Ma H Y. Effects of phenolic
compounds on root respiration and root activity of Cerasus
sachalinensis Kom. Allelopathy Journal, 2009, 24(1): 113-122.
[26] Spring O, Hager A. Inhibition of elongation growth by two
sesquiterpene lactones isolated from Helianthus annuus L. Planta,
1982, 156: 433-440.
[27] Abenavoli M R, de Santis C, Sidari M, Sorgonà A, Badiani M, Cacco
G. Influence of coumarin on the net nitrate uptake in durum wheat.
New Phytologist, 2001, 3: 619-627.
[28] Cesco S, Mimmo T, Tonon G, Tomasi N, Pinton R, Terzano R,
Neumann G, Weisskopf L, Renella G, Landi L, Nannipieri P.
Plant-borne flavonoids released into the rhizosphere: impact on soil
bio-activities related to plant nutrition. A review. Biology Fertility of
Soils, 2012, 48(2): 123-149.
[29] Peeler T C, Stephenson M B, Einspahr K J, Thomnson G A Jr. Lipid
characterization of an enriched plasma membrane fraction of
Dunaliella salina grown in media of varying salinity. Plant
Physiology, 1989, 89(3): 970-976.
[30] Kobayashi K. Factors affecting phytotoxic activity of allelochemicals
in soil. Weed Biology and Management, 2004, 4(1): 1-7.
[31] 李海航, 龚莉红, 张宗耀, 吴贻良, 李 玲. 酚顿试剂对竹林土壤
中酚类化合物的降解作用. 热带亚热带植物学报, 2007, 15(6):
513-520.
Li H H, Gong L H, Zhang Z Y, Wu Y L, Li L. Degradation of phenolic
allelochemicals in bamboo soil by fenton’ s reagent. Journal of
Tropical and Subtropical Botany, 2007, 15(6): 513-520. (in Chinese)
[32] 庞素艳, 江 进, 马 军, 欧阳峰. MnO2 催化 KMnO4 氧化降解酚
类化合物. 环境科学, 2010, 31(10): 2331-2335.
Pang S Y, Jing J, Ma J, Ou Y F. Oxidation of phenolic compounds
with permanganate catalyzed by manganese dioxide. Environmental
Science, 2010, 31(10):2331-2335. (in Chinese)

（责任编辑 曲来娥）