全 文 ：·研究简报· 北方园艺 2009(11):66～ 68
第一作者简介:代磊(1982-),男 ,在读硕士, 现主要研究植物组织
和细胞分化与次生产物形成和积累的关系。 E-mail:wtaixia@si-
na.com。
通讯作者:李景原(1963-),男 ,博士 ,教授 ,现主要从事植物学的教
学和科研工作。
基金项目:河南省科技厅重点攻关资助项目(072102270018);河南
师范大学国家自然科学基金培育基金资助项目(2007PL04)。
收稿日期:2009-06-10
UV胁迫下芦荟蒽醌类物质对辣椒生长发育的影响
代 　磊1 , 赵红 艳2 , 贵 梦园1 , 孙 　华1 , 苏俊 芳1 , 李 景原1
(1.河南师范大学生命科学学院,河南 新乡 453007;2.新乡学院 生命科学与技术系,河南新乡 453007)
　　摘　要:大气平流层的臭氧层逐渐破坏导致 UV辐射增加 ,对作物产生不同程度的伤害。该
试验研究了芦荟蒽醌类物质对增强 UV辐射条件下辣椒生长发育和生理生化的影响 ,探索预防
UV辐射对植物伤害的新途径。结果表明:在增强 UV辐射条件下 ,喷施芦荟蒽醌类物质的辣椒 ,
其株高 、干鲜比和叶绿素含量都有所增加;脯氨酸和丙二醛生理生化指标都略降低 ,辣椒的生长
发育接近正常水平。由于芦荟蒽醌类物经紫外光激发能发出荧光 ,据此分析 ,芦荟蒽醌类物质能
吸收并消耗一部分 UV辐射能量 ,从而有效减少 UV辐射对植物的伤害。
关键词:芦荟;蒽醌类物质;UV;辣椒;生长发育
中图分类号:S 641.3　文献标识码:A　文章编号:1001-0009(2009)11-0066-03
　　由于大气中的氯氟烃类 、氧化氮(N 2O)等含量的上
升 ,导致臭氧(O3)层不断减薄 ,使得地球表面的 UV辐
射增加[ 1] 。已有大量研究证明 ,UV 辐射的增加严重伤
害植物的生长发育 ,直接影响农业生产[ 2-3] 。而有关预
防紫外线对植物伤害的报道还较少 ,因此 ,有必要开展
预防或减少 UV 辐射对植物伤害方面的研究。芦荟属
(Aloe.)植物是百合科(Lieiaceae)多年生肉质常绿植物 ,
原产于非洲南部 ,具有抗强光辐射和抗干旱的能力。芦
荟的主要次生代谢成分是蒽醌类物质 ,包括芦荟素 、芦
荟大黄素 、芦荟苦素等 ,在紫外光的激发下 ,能够发出橙
黄色荧光[ 4-6] 。芦荟蒽醌类物质之所以能发出橙黄色荧
光 ,是因为这些物质吸收紫外辐射能量后 ,其电子由基
态跃迁到激发态 ,当电子再由激发态回到基态时 ,将其
吸收的紫外线能量释放出来 ,发出橙黄色荧光。据此 ,
试验假设 ,可将芦荟中蒽醌类物质提取出来喷施到植物
体表面 ,通过吸收紫外线的能量 ,减少紫外线对植物的
伤害。该试验研究了芦荟蒽醌类物质对 UV胁迫下辣
椒生长发育的影响 ,以探索预防或减少 UV对植物伤害
的新途径。
1　材料与方法
1.1　材料与方法
芦荟蒽醌类物质的提取:取库拉索芦荟(Aloe vera
L.)鲜叶伤流液 ,于80℃烘箱内烘干后研磨成细粉 ,1 kg
芦荟干粉加入5 L甲醇 ,浸提 24 h。经层析分离得到芦
荟蒽醌类物质。
辣椒(Capsicum annuum L.)种植于河南师范大学
试验田内 ,土壤 、水分 、肥力中等 ,常规管理。人工增强
紫外线辐射 ,辐射强度模拟赤道地区夏季前后。将紫外
线灯管架于辣椒的冠层上方 95 cm处 ,处理期间每天人
工照射紫外线8 h(9:00 ～ 17:00),40 W紫外灯管(上海
顾村仪器厂生产),发射光谱区域为 280 ～ 320 nm ,用 UV
辐射测定仪(北京师范大学光电仪器厂生产)测定辐射
剂量为 18 kJ/(m2d),近似太阳 UV成分。将试验分为 3
组 ,A组(紫外光+自然光+蒸馏水),B组(紫外光+自
然光+蒽醌1),C组(紫外光+自然光下+蒽醌 2),蒽醌
1浓度为1 mg/L ,蒽醌2浓度为4 mg/L ,每 5 d喷1次。
取长势一致的辣椒叶片进行指标测定 ,试验重复 3次。
1.2　测定方法
1.2.1　形态指标的测定　试验期间 ,辣椒的株高于喷施
后的第 5天12:00进行测量 ,每次6株。
1.2.2　干鲜比的测定　在喷施后第 5天取新鲜植株 ,用
精密电子天平称量鲜叶的重量。然后将植株放入120℃
烘箱中干燥 ,称量其干重 ,并计算出植株的干鲜比。
1.2.3　叶绿素含量的测定　用改良的 Arnon 法测
定[ 7] ,样品洗净 、滤纸吸干水分 ,剪碎 ,称取 0.1 g ,置于
15 mL该度试管中 ,加入丙酮-无水乙醇混合液 10 mL
处 ,盖上瓶塞;避光置于40℃恒温箱中浸提 24 h(浸提完
全的叶片呈白色 ,溶液呈绿色);冷却至室温 ,浸提液补
充至 10 mL;混匀后进行测定。浸提液分别在波长 645、
663 nm处测定并记录光密度值 ,以浸提液作为对照调
零。计算出辣椒1 g鲜重含叶绿素 a 、b和总叶绿素(mg)
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北方园艺 2009(11):66 ～ 68 ·研究简报 ·
的含量(mg/g)。
1.2.4　丙二醛含量的测定　用硫代巴比妥酸法测定[ 8] ,
膜脂过氧化作用中产生的丙二醛(MDA),可与硫代巴比
妥酸反应生成红棕色的物质 ,在 532 nm处的吸光度可
计算出细胞中丙二醛的含量。丙二醛含量的多少可代
表膜损伤程度的大小。准确称取样品0.15 g ,加入1 mL
蒸馏水 ,研磨成匀浆 ,将匀浆分别转移到离心管中。向
每个离心管的提取液中加入 2.5 mL 0.5%硫代巴比妥
酸溶液 ,充分摇匀后 ,置沸水中煮沸 10 min(对照管为:
2.5 mL 蒸馏水+2.5 mL 硫代巴比妥酸 ,同煮沸)。待离
心管内溶液冷却后 ,4 000 rmp离心20 min ,取上清液 ,然
后测 532 nm和600 nm处的吸光度OD值。
1.2.5　叶片内游离脯氨酸含量的测定　用磺基水杨酸
浸提-酸性茚三酮显色法[ 8] ,植物体内的游离脯氨酸用
磺基水杨酸提取 ,脯氨酸与酸性茚三酮反应可生成稳定
的红色产物 ,该产物在波长 520 nm 处有一最大吸收峰 ,
其色度和脯氨酸的含量成直线关系 ,可用分光光度计进
行测定。浸提:称取叶片 0.15 g ,剪碎后放入 15 mL试
管中 ,加入2.5 mL 3%磺基水杨酸溶液 ,于沸水浴中浸
提15 min ,放入冰水中冷至室温。显色:吸取浸提液
1 mL 于大试管中(对照管用 1 mL 3%磺基水杨酸溶液
代替样品的 1 mL浸提液),再加入 1 mL 水 ,1 mL冰乙
酸和 2 mL酸性茚三酮溶液 ,置沸水浴中显色1 h ,放入
冷水中冷至室温。萃取:各加入 2.5 mL甲苯 ,用旋涡振
荡器振荡 ,以萃取红色物质。避光静置2 h后 ,吸取甲苯
层于分光光度计520 nm波长处比色。
2　结果与分析
2.1　芦荟蒽醌类物质对 UV 胁迫下辣椒株高和叶片干
鲜比的影响
在增强 UV辐射胁迫下辣椒平均株高和干鲜比都
受到不同程度的影响 ,且其变化规律比较一致(表 1)。B
组的株高和干鲜比都高于A组和C组 ,说明喷施芦荟蒽
醌类物质浓度为1 mg/ L的B组辣椒对增强 UV辐射胁
迫有一定的耐性;但喷施芦荟蒽醌类物质浓度4 mg/ L
的C组其株高和干鲜比较没有喷施芦荟蒽醌类物质的
A组已有所降低。
　　表 1　芦荟蒽醌类物质对 UV胁迫下辣椒株高和
叶片干鲜比的影响
A组 B组 C组
株高/cm 22.0 24.6 18.1
叶片干鲜比 0.15 0.18 0.13
2.2　芦荟蒽醌类物质对 UV 胁迫下辣椒叶片生理指标
的影响
在增强 UV辐射胁迫下辣椒叶中叶绿素 、丙二醛以
及游离脯氨酸的含量都受到不同程度的影响(表 2)。其
中叶绿素的含量B组的叶绿素 a和 b的含量高于 A组
和 C组 ,说明喷施芦荟蒽醌类物质浓度为1 mg/L时对增
强 UV辐射胁迫有一定的耐性 ,而 C组与没有喷施芦荟
蒽醌类物质的 A组相比 ,叶绿素 a的含量相差不大 ,叶
绿素 b的含量降低。
丙二醛的含量 B组低于 A组和 C组 ,A组和 C组
之间差别不大。说明喷施芦荟蒽醌类物质浓度为
1 mg/ L的 B组辣椒细胞膜破坏少 ,受紫外线伤害较轻 ,
增加了对 UV辐射的抗性。
叶片内游离脯氨酸的含量 B组也低于 A 组和 C
组;而A组比C组低。说明喷施芦荟蒽醌类物质浓度为
1 mg/ L的B组辣椒叶片内蛋白质被紫外线伤害的程度
最小 ,减少了蛋白质的解体 ,增加了对 UV的抗性。
　　表 2　芦荟蒽醌类物质对 UV胁迫下辣椒叶片
生理指标的影响 mg/g
叶绿素
a b a+b 丙二醛
游离
脯氨酸
A组 1.35 0.56 2.11 0.015 7.56
B组 1.43 0.71 2.14 0.010 6.17
C组 1.37 0.45 1.82 0.016 7.96
3　讨论与分析
UV辐射的增加导致植物的生长发育受到伤害已
有许多报道[ 9-10] 。叶绿素含量被认为是衡量植物受 UV
伤害的重要指标。UV辐射增强 ,会导致植物叶片叶绿
素含量降低 ,辐射时间越长 ,叶绿素含量降低越多。丙
二醛是膜受到 UV-B伤害的产物之一 ,生物膜受伤害的
程度越严重 ,丙二醛含量越高[ 11] 。脯氨酸是植物蛋白质
的组分之一 ,并以游离态广泛存在于植物体中。试验表
明 ,植物在受到逆境胁迫时 , 植物体内蛋白质合成代谢
降低 、分解 ,而游离脯氨酸便会大量积累[ 12-13] 。胁迫下
游离脯氨酸的积累可能是植物适应逆境的一种表现。
该试验结果表明 ,在增强 UV 辐射胁迫下 ,喷施芦荟蒽
醌类物质后辣椒叶中叶绿素 a和叶绿素 b的含量都比
对照高 ,而其丙二醛和游离脯氨酸的含量又都比对照
低 ,其株高和干鲜比的试验结果也与此一致。说明辣椒
在增强 UV辐射胁迫下喷施芦荟蒽醌类物质后生长发
育受影响程度远小于对照组 ,因此 ,认为芦荟蒽醌类物
质具有较强的抵御紫外辐射能力。芦荟蒽醌类物质之
所以具有较强的抵御紫外辐射能力 ,是因为芦荟蒽醌类
物质喷施到植物体表面后 ,它吸收了紫外线的光能 ,使
电子发生由基态到激发态的跃迁 ,当蒽醌类物质的电子
重新回到基态时 ,把吸收的光能以辐射能力较弱的橙黄
色荧光形式释放出来 ,从而保护植物 ,使其免受或减轻
UV辐射的损伤。
然而喷施芦荟蒽醌类物质抵御紫外辐射 ,对浓度也
有一定的要求。该研究也表明 ,在增强 UV 辐射胁迫
下 ,喷施芦荟蒽醌类物质浓度为1 mg/L 的B组 ,其生长
发育受伤害的程度远小于对照组 , 而当芦荟蒽醌类物质
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浓度增加为 4 mg/L 时 ,C组材料的受伤害的程度并没
有随之而降低 ,相反 ,游离脯氨酸的含量 C组高于对照
A组 ,叶绿素b的含量也低于 A组 ,C组的株高和干鲜
比都比 A组有所降低。这可能是由于当喷施芦荟蒽醌
类物质浓度过高时 ,吸收了过多的光线 ,影响了植物的
光合作用。
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Effects of Aloe s Anthraquinones on the Growth of Capsicum f rutescens L.
under Ultraviolet Radiation Stress
DAI Lei1 , ZHAO Hong-yan2 ,GUI Meng-yuan1 , SUN Hua1 , SU Jun-fang1 , LI Jing-yuan1
(1.College of Life Science, Henan No rmal University , Xinxiang , Henan 453007 , China;2.Department of Life Science and Technology ,
Xinxiang University , Xinxiang , Henan 453007 , China)
Abstract:The destruction of Ozone in the st ratosphere led to a increase of UV radiation reaching to the earth surface ,
which would harm crops in varying degrees.In order to explore new approaches to prevent or alleviate the UV harm , the
effects of Aloe s anthraquinones on the grow th and physiological indexes of Capsicum frutescens L.under ultraviolet ra-
diation(UV 280 ～ 320 nm)stress were investigated.The results showed that the height , ratio of dry weight to w et
weight and the contents of chlorophyll of the Capsicum frutescens L.leaves sprayed with aloe anthraquinones increased
separately.And the contents of f ree proline and MDA decreased.Aloe anthraquinones could absorb and consume a part
of energy of ult raviolet radiation , so the harm of ult raviolet radiation to plants could be reduced ef fectively by spraying
aloe anthraquinones on plant surfaces.
Keywords:Aloe;Anthraquinones;UV;Capsicum frutescens L.;Grow th
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