全 文 ：聚乙二醇对矮丛越橘愈伤组织抗逆性的影响
孙月明 , 张志东 , 李亚东 , 吴　林 , 刘海广
吉林农业大学园艺学院 , 长春 130118
摘　要:以矮丛越橘“芝妮”(Chignecto)、“芬蒂”(Fundi)为试验试材 , 研究了不同质量浓度聚乙二醇(PEG)胁迫
培养对越橘愈伤组织抗逆性的影响。结果发现越橘愈伤组织内 SOD和 CAT酶活性随着胁迫培养时间延长呈
现先升高后降低的变化趋势 ,在 100 g/ L处理第 6 d 时 , “芝妮”和“芬蒂”的 SOD 活性值最高分别为 1 991.9 ,
2 483.1 U/ g , CAT活性分别为 12.2 , 11.69 U/(g·min)。 2 个品种愈伤组织的 POD活性 、MDA与脯氨酸(Pro)含
量均随处理浓度增加及处理时间的延长呈升高趋势。
关键词:越橘;聚乙二醇;愈伤组织;抗逆性
中图分类号:S663.9　　　文献标识码:A　　　文章编号:1000-5684(2009)05-0538-05
Effect of PEG Stress on Resistance of Lowbush Blueberry Callus
SUN Yue-ming , ZHANG Zhi-dong , LI Ya-dong , WU Lin , LIU Hai-guang
College of Horticulture , Jilin Agricultural University , Changchun 130118 , China
Abstract:The effect of PEG stress in different concentrations and different stress culture time on blueber-
ry callus(lowbush blueberry , Chignecto and Fundy , as experimental samples)was studied.The result
showed that the trend of diversity of SOD and CAT goes to conformity , which is increased at the first stage
and then decreased.When the samples were treated with 100 g/L on the 6th day , the activity values of
SOD of Chignecto and Fundi were respectively 1 991.9 U/g and 2 483.1 U/g , the values of CAT were
respectively 12.2 U/(g·min)and 11.69 U/(g·min).The activity of POD and content of MDA and Pro
rose up continuously in different time spans and concentrations.
Key words:blueberry;PEG;callus;resistance
　　越橘为杜鹃花科(Ericaceae)越橘属(Vaccini-
um)小浆果类果树 ,是 20世纪发展起来经济价值
很高的新兴优良果树。越橘是浅根系植物 ,没有
根毛 ,其根系集中分布在 10 ～ 30 cm 的土层。干
旱胁迫对越橘生长结果影响很大 。此外 ,越橘枝
条越冬能力较差 ,在黑龙江 、吉林 、辽宁等地区人
工栽培时必须埋土防寒才能保证枝条安全越冬。
聚乙二醇(polyethylene glycol , PEG)常用做植物耐
旱性选择剂或水分胁迫剂 。1973年 ,Heydecker最
早成功利用PEG处理蔬菜种子[ 1] ,此后 PEG 的渗
透处理应用于多种作物上且效果显著[ 2-5] 。本试
验用 PEG处理越橘愈伤组织 ,探讨其抗性生理指
标变化规律 ,旨在为进一步利用 PEG开展越橘抗
性诱变育种提供依据 。
1　材料与方法
1.1　试验材料
供试材料选择矮丛品种群的“芝妮”(Chignec-
to)和“芬蒂”(Fundy),均取自吉林农业大学小浆果
研究所。
1.2　试验设计与方法
1.2.1　培养基及培养条件 　采用 WPM(Wood
Plant Medium)为基本培养基。除了 PEG(北京鼎
国生物试剂公司)胁迫时采用液体培养基外 ,其余

通讯作者
基金项目:公益性行业(农业)科研专项(nyhyzx 07-028, 2006-G25),吉林省科技发展重点项目(20075013)
作者简介:孙月明 ,女 ,硕士研究生 ,主要从事果树生物技术研究。
收稿日期:2008-12-20　　修回日期:2009-02-28
吉林农业大学学报　2009 ,31(5):538 ～ 542 http:// xuebao.jlau.edu.cn
Journal of Jilin Agricultural University E-mail:jlndxb@vip.sina.com
DOI :10.13327/j .j jlau.2009.05.012
培养均采用固体培养基 ,添加琼脂 5 g/L , 蔗糖
30 g/L ,pH 5.4。培养基在 121℃, 1.1 Kg/cm2 压
力下高温灭菌 20 min。培养温度为(23±2)℃,光
照强度为 2 000 lx ,光周期为 16 h光照/8 h黑暗。
选用 PC材质 、直径为 8 cm 的培养瓶。PEG胁迫
培养时采用非透气盖 ,其余培养采用透气盖。
1.2.2　愈伤组织的诱导　从田间健壮植株上采
集幼嫩新梢 , 表面消毒后接种在增殖培养基
(WPM+ZT 0.5 mg/L)上 。继代后再用增殖培养
基培养 6周左右。取距组培苗基部约 5 cm 处新
梢的叶片 ,用解剖刀在叶片远轴面中脉处横切几
刀 ,但不要切断叶片 。将刀口朝上平铺在愈伤组
织诱导培养基(WPM+2 , 4-D 1.0 mg/L)上。约
10 d出现愈伤组织 。20 d后将产生愈伤组织的叶
片转移 到 愈伤 继代 培 养基 (WPM +CPPU
2.0 mg/L)上 。以后每 20 d将愈伤组织继代1次。
1.2.3　PEG 胁迫方法　用第 3次继代的愈伤组
织作为试验材料进行胁迫培养 。将愈伤组织块接
种在 PEG质量浓度分别为 0 ,50 , 100 , 150 , 200 g/L
的液体继代培养基(WPM +CPPU 2.0 mg/L)中。
在培养瓶中放置 3 张滤纸 , 加入液体培养基
30 mL ,用非透气瓶盖封口后高压灭菌 。每个瓶内
接种 6块直径约3 cm 、生长旺盛的愈伤组织 ,每个
处理 10瓶 。胁迫处理时间设 2 , 4 , 6 , 8 d 4 个水
平。胁迫结束后将愈伤组织取出后测定其脯氨酸
(Pro)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物歧化酶
(POD)、过氧化氢酶(CAT)及丙二醛(MDA)含量或
活性 。
1.2.4　测定方法　取 0.5 g 胁迫处理后的愈伤
组织 ,加少量石英砂和少许磷酸缓冲溶液研磨至
匀浆 ,用磷酸缓冲溶液定容至 20 mL。1 000 r/min
离心 20 min。记录离心后的液体体积。冰浴保
存 ,用于SOD 、CAT 、POD 、MDA的测定 。
取样液 0.05 mL ,采用 NBT 光化学还原法[ 6]
测定SOD活性;取样液 0.2 mL ,采用比色法[ 6]测
定 CAT 活性;取样液 1 mL ,采用愈创木酚法[ 6]测
定POD 活性;取样液 5 mL , 采用硫代巴比妥酸
(TAB)法[ 6]测定 MDA含量 。
称取愈伤组织 0.3 g ,加入 80%酒精研磨 ,再
用1 mL 80%酒精冲洗研钵 3次 。将液体合并转
移到离心管中 ,在80℃恒温水浴锅中提取 20min。
再向离心管中加入少许活性炭和人造沸石 ,振荡
5 min , 4 000 r/min离心 10min ,取上清液备用 。利
用茚三酮显色法[ 6]测出在 515 nm 下样品的吸光
度 ,计算 Pro 含量 。
2　结果与分析
2.1　PEG对愈伤组织 SOD活性的影响
由图 1和图 2可以看出 ,随着处理时间的延
长 ,两个品种愈伤组织内 SOD活性值均呈现先升
高后降低趋势 。200 g/L 处理较短时间内 SOD的
活性就达到很高的水平 ,但是随着处理时间延长
其活性下降明显 ,在第 8 d时低于 50 g/L处理相
对应的 SOD活性值 。这说明在轻度和中度胁迫
时SOD的活性得到很明显的提高 ,并且提高幅度
很大 ,但是在重度胁迫时由于自由基积累量增大 ,
愈伤组织逐渐不能抵御负离子的伤害 , SOD活性
逐渐降低 。100g/L 处理 6 d时 , “芝妮”与“芬蒂”
的 SOD 活性 均达 到最 高 , 分 别为 1 991.9 ,
2 483.1 U/g 。
图 1　PEG处理后“芝妮”愈伤组织 SOD活性变化
Fig.1.The alteration of SOD activity of Chignecto with
PEG treatment
　
图 2　PEG处理后“芬蒂”愈伤组织 SOD活性变化
Fig.2. The alteration of SOD activity of Fundy with
PEG treatment
539孙月明等:聚乙二醇对矮丛越橘愈伤组织抗逆性的影响
吉林农业大学学报 Journal of Jilin Agricultural University
2.2　PEG对愈伤组织 CAT活性的影响
“芝妮”与“芬蒂”经不同质量浓度 PEG 处理
后CAT活性的变化趋势与SOD的趋势大致相同 ,
整体呈现先升高后下降趋势 。由图 3可以看出 ,
“芝妮”在 PEG 浓度为 150 g/L 时 , CAT 的活性明
显要高于其他处理 ,但是在处理后第 6 d 100 g/L
处理的 CAT 活性超过 150 g/L 处理 ,达到最高值
12.2 U/(g·min)。“芬蒂”愈伤组织内的 CAT(图
4)50 g/L 处理第 6 d 和第 8 dCAT 活性均高于
200 g/L 处理 ,这与 SOD的变化趋势不相同 ,这可
能是由于 200 g/L处理浓度过高抑制了 CAT 酶活
性。
图 3　PEG处理后“芝妮”愈伤组织 CAT活性变化
Fig.3.The alteration of CAT activity of Chignecto with
PEG treatment
图 4.PEG处理后“芬蒂”愈伤组织 CAT 活性变化
Fig.4. The alteration of CAT activity of Fundy with
PEG treatment
2.3　PEG对愈伤组织 POD活性的影响
由图 5和图 6可以看出 , 2个品种的 POD活
性均随着 PEC 处理浓度加大和处理时间的延长
而不断升高 。但由图 6中可以看出 , “芬蒂”在
150 g/L 处理第 6 d时 POD活性值出现小幅下降 ,
可能是由于此处理 SOD 与 CAT 相对较高 , H2O2
的积累量少 ,导致POD活性有所下降。POD的变
化趋势与 SOD和 CAT 不同 ,这可能是由于 POD
也可在逆境或衰老后期表达 ,参与活性氧的生成 ,
表现为伤害效应 ,是植物体衰老到一定阶段的产
物。
图 5　PEG处理“芝妮”愈伤组织 POD 活性变化
Fig.5.The alteration of POD activity of Chignecto with
PEG treatment
图 6.PEG处理后“芬蒂”愈伤组织 POD活性变化
Fig.6. The alteration of POD activity of Fundy with
PEG treatment
2.4　PEG对愈伤组织 MDA含量的影响
MDA是植物受到外界胁迫时产生的一种衰
老产物。由图 7 、图8可见 ,愈伤组织中MDA含量
均随处理时间的延长不断升高。2个品种 50 g/L
处理MDA含量随时间上升速度均不大 , 100 g/L
和150 g/L 处理上升速度有所加快但仍比较稳定 ,
200 g/L 处理第 8 d MDA含量明显增加 ,“芝妮”达
到0.086μmol/L , “芬蒂” 达到 0.092 μmol/L , 较
50 g/L 处理第 2 d 分别增加了 29.6 倍和 46 倍。
这说明200 g/L 处理第 8 d 时植物膜透性已经明
显被破坏 ,构成伤害 。
540　　　吉林农业大学学报　2009年 10月
Journal of Jilin Agricultural University 2009 , October
图7　PEG处理的芝妮越橘愈伤组织 MDA活性变化
Fig.7.The alteration of MDA activity of Chignecto with
PEG treatment
图8　PEG处理的芬蒂越橘愈伤组织 MDA活性变化
Fig.8. The alteration of MDA activity of Fundy with
PEG treatment
2.5　PEG对愈伤组织 Pro的影响
由图 9和图 10看出 ,随着处理浓度的增大及
处理时间的延长 ,两品种愈伤组织内的 Pro 含量
均呈大幅上升趋势。
图 9　PEG处理后“芝妮”愈伤组织 Pro含量变化
Fig.9.The alteration of Pro activity of Chignecto with
PEG treatment
如“芬蒂” 200 g/L 处理 8 d 时 Pro 含量达到
1 698.8 μg/g ,比50 g/L 处理 2 d时的 416.8 μg/g
增加 4倍。有研究证明 Pro 的积累是一种可遗传
积累 ,同时 Pro含量的增加利于提高植物抗性。
图 10　PEG处理后“芬蒂”愈伤组织 Pro含量变化
Fig.10.The alteration of Pro activity of Fundy with
PEG treatment
3　讨　论
有研究表明 ,在 PEG的胁迫下植物体内 SOD
活性得到显著提高 ,这是由于 PEG对植物细胞造
成了水分胁迫 ,从而产生大量的自由基 ,引起 SOD
酶活性大幅度的提高 ,以减轻自由基对植物细胞
的伤害。但是胁迫程度超过植物细胞所能调节的
范围 ,SOD活性下降 。毛淑蕊[ 7]利用 PEG6000鉴
定花生抗旱性 ,结果显示随着 PEG 浓度的升高 , 2
个品种试管苗的 SOD 活性均呈先升高后下降的
趋势。许桂芳[ 8]在 PEG 胁迫对 2种过路黄抗性
生理生化指标的影响的研究中发现 , SOD活性得
到明显提高。本试验验结果与毛淑蕊的研究一
致 ,即随着 PEG 胁迫浓度的升高 , 愈伤组织的
SOD活性呈先升高后下降的趋势 。本试验结果与
许桂芳研究结果不一致 ,其原因可能是由于试验
材料不同。CAT 活性的变化趋势与 SOD相一致 ,
因为 CAT的主要功能是清除在 SOD催化条件下
产生的H2O2 。
POD是植物体内普遍存在的 、活性较高的一
种酶 ,它与呼吸作用 、光合作用及生长素的氧化等
有密切关系。在植物生长发育过程中 POD的活
性不断发生变化 ,因此研究其活性变化可以反映
某一时期植物体内代谢的变化 。本试验中在初期
轻度和中度胁迫时 POD增多的原因是由于逆境
条件下 POD用来清除 H2O2以保护细胞。但是随
胁迫程度加深 , 积累的 POD 应是植物衰老的产
物。尹永强[ 9]认为 POD 的主要作用是作为衰老
541孙月明等:聚乙二醇对矮丛越橘愈伤组织抗逆性的影响
吉林农业大学学报 Journal of Jilin Agricultural University
的产物而存在。巩振辉[ 10] 等人在研究人工老化
和PEG引发对甜椒种子活力及芽期过氧化物酶
活性的影响时发现 , PEG 引发能逆转老化作用 ,
提高种子活力和芽期过氧化物酶活性。刘志刚等
人[ 11]在研究 PEG 对芦笋的影响时也得到相同的
结果。本试验中越橘愈伤组织内的 POD活性随
胁迫程度的加大而升高 ,这与前人研究结果一致。
MDA是膜脂过氧化作用的最终分解产物 ,其
含量可以反映植物遭受逆境伤害的程度 。在 PEG
的胁迫过程中越橘愈伤组织内 MDA含量一直呈
上升趋势 ,这与戴高兴等人对小麦的研究结果相
同[ 12] 。轻度胁迫与较高浓度胁迫相比较 ,MDA的
积累速度要慢 。这样说明在较高浓度胁迫下 ,愈
伤组织中的自由基随 SOD 的活性下降而大量积
累 ,导致MDA含量的大幅上升 。
植物细胞缺水时 Pro 含量增加。Pro 含量在
一定程度上反映了植株体内的水分情况 ,因而可
以作为植物缺水状况的参考性生理指标。Pro 作
为植物蛋白的组成部分 ,当植物细胞受到胁迫时 ,
会大量积累。在干旱和模拟干旱胁迫下 ,蚕豆和
野生大豆的游离脯氨酸明显积累[ 13-14] 。关于脯
氨酸含量在逆境下产生积累的生理效应有许多不
同的观点[ 15-16] 。有学者认为 Pro 含量可作为抗旱
的指标[ 16] ,或者是伤害程度的指标[ 17] ,而刘娥娥
等[ 18]认为Pro含量应该作为胁迫敏感指标。本试
验中 Pro 在PEG 的胁迫下得到很高积累 ,可以作
为胁迫敏感指标 。
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