全 文 ：渗透胁迫对蒙古沙冬青试管苗生理特性的影响
胡海英 1，田 真 1，吴晓玲 2，马燕琪 2
（1宁夏大学科技处，银川 750021；
2宁夏大学生命科学学院，银川 750021）
摘 要：通过调节MS培养基中蔗糖浓度形成不同渗透势，模拟干旱胁迫条件，对不同渗透胁迫条件下蒙
古沙冬青组培苗丙二醛(MDA)、可溶性糖含量、过氧化物酶(POD)活力和脯氨酸含量的变化情况进行试
验。研究结果显示，随着培养基蔗糖浓度的增加，渗透胁迫程度也不断加强，丙二醛和可溶性糖含量明
显增加，过氧化物酶活性和脯氨酸含量呈现先上升后下降趋势。15%蔗糖浓度的培养基其渗透势
为-1.540 MPa，且胁迫72 h是沙冬青组培苗的耐受阈值，可导致脯胺酸含量及过氧化物酶活性均明显下
降，幼苗生长停滞。
关键词：蒙古沙冬青；组织培养；渗透胁迫；生理特性
中图分类号：Q945 文献标志码：A 论文编号：casb14120070
Effect of Osmotic Stress on Tube Culture Physiological Characteristic of Ammopiptanthus mongolicus
Hu Haiying1, Tian Zhen1, Wu Xiaoling2, Ma Yanqi2
（1Science and Technology Department, Ningxia University, Yinchuan 750021;
2Life Science College, Ningxia University, Yinchuan 750021）
Abstract: The author simulated drought stress conditions by adjusting sucrose concentration and forming
different osmotic potential in the MS medium, and through the test, studied the change of malondialdehyde
(MDA), soluble sugar content, peroxidase (POD) activity and proline content of Ammopiptanthus mongolicus’s
tube culture under different osmotic stress conditions. The results showed that with the increase of sucrose
concentration, osmotic stress increased, the content of MDA and soluble sugar increased significantly, and
POD activity, proline content increased at the beginning and then declined. The osmotic potential was -1.540
MPa under sucrose concentration of 15% and stressing 72 h was the tolerance threshold of stress for
Ammopiptanthus mongolicus, and it caused obvious decline in proline content and POD activity, and seedling
growth was affected seriously.
Key words: Ammopiptanthus mongolicus; tissue culture; osmotic stress; physiological characteristic
0 引言
蒙古沙冬青[Ammopiptanthus mongolicus (Maxi m)
Cheng.f]又名蒙古黄花木，是中国北方荒漠地区唯一
的强旱生常绿阔叶灌木，也是阿拉善荒漠区特有的建
群植物，对维持当地生态平衡起着重要的作用，已被列
为国家三级保护植物，主要分布在内蒙西部库布齐沙
漠、乌兰布和沙漠、狼山山前、宁夏北部贺兰山前和腾
格里沙漠一带[1-2]。沙冬青具有强的抗逆性，又有重要
的资源价值和经济意义；其分布范围狭小，生境严酷，
又遭人类活动的破坏，其数量正在不断减少，现已濒临
灭绝[2]。科研工作者从多个角度对其做了大量研究，
对其一般的形态特征观测和生理生化指标的检测等方
面已有了深入的了解[3-8]。通过调节培养基碳水化合物
的含量以构成不同的渗透势，研究植物组织培养离体
再生、细胞分裂、延缓生长等方面有一些报道[9-11]，认为
轻微或短时间的胁迫对植物再生均有促进作用，且能
基金项目：2012年度宁夏高等学校科学研究项目“宁夏主要濒危灌木抗旱性能研究”(NGY2012045)。
第一作者简介：胡海英，女，1976年出生，宁夏平罗人，副教授，硕士，主要研究方向：植物资源保护与利用。通信地址：750021宁夏银川市西夏区贺兰
山西路489号宁夏大学科技处，Tel：0951-2061351，Email：haiying@nxu.edu.cn。
收稿日期：2014-12-10，修回日期：2015-02-10。
中国农学通报 2015,31(11):114-117
Chinese Agricultural Science Bulletin
延缓植物生长，有助于试管苗离体保存。但目前尚无
对渗透压处理的沙冬青组培苗生理指标的研究报道。
笔者通过种子无菌播种获得了沙冬青组织培养实生
苗，以不同浓度蔗糖调节MS培养基的渗透势，在培养
过程中测试沙冬青植株丙二醛(MDA)、过氧化物酶
(POD)活力、可溶性糖和脯氨酸含量变化情况，探索渗
透压处理造成逆境后组培苗的生理变化，为筛选适宜
的组培苗延缓生长种质保存的渗透压处理提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料与处理
沙冬青种子于当年 9月份采自宁夏石嘴山红果
子沟。
采回来的沙冬青种子，经消毒后无菌播种，于无菌
培养基上萌发，以MS培养基[12]为基本培养基，蔗糖浓
度3%，琼脂6 g/L，添加生长素—萘乙酸(NAA) 0.5 mg/L、
细胞分裂素-6苄基腺嘌呤(6-BA) 0.5 mg/L。接种后暗
光培养，种子发芽后光照培养（光强 2000 lx），培养温
度为(25±2)℃。25天后获得沙冬青实生苗，经 2次继
代，得到满足以下试验测试所需植物材料。
1.2 试验设计
植物离体培养培养基以添加蔗糖作为碳源，用以
维持一定的渗透势，维持植物正常生长，并可以调节培
养基中蔗糖含量模拟不同渗透胁迫条件[13-14]，由于溶质
（蔗糖）的存在而使水势降低的值称为渗透势(osmotic
potential, ψπ)或溶质势(solute potential, ψs)，以负值表
示[15]。渗透势值按公式ψπ=-i×C×R×T来计算（i为解离
系数，C为溶液的摩尔浓度，R为气体常数，T为绝对温
度）[16]，当培养基中蔗糖含量为30 g/L（即0.088 mol/L），
此时溶液的ψπ=-0.22 MPa，设为对照，以此类推，添加
蔗糖 90 g/L，ψπ=- 0.66 MPa设为处理 1；添加蔗糖
150 g/L，ψπ=-1.10 MPa设为处理2；添加蔗糖210 g/L，
ψπ =- 1.540 MPa 设为处理 3；添加蔗糖 270 g/L，
ψπ=-2.0 MPa设为处理 4。将沙冬青组培苗转接在不
同蔗糖浓度的培养基上培养6、24、48、72、96 h，分别取
幼苗进行生理指标测定。
1.3 生理指标测定方法
参考张志良等《植物生理学实验指导》[16]、高俊凤
《植物生理学实验指导》[17]，采用硫代巴比妥酸法测定
丙二醛(MDA)含量；过氧化物酶(POD)活性用愈创木
酚比色法，在 470 nm下测定，以每克植物鲜重中每分
钟所含酶活性单位(U)表示；采用浓硫酸蒽酮比色法测
定可溶性糖含量；脯氨酸(Proline)含量的测定采用酸
式茚三酮显色法，显色后在520 nm波长处测定光密度
值，通过标准曲线计算游离脯氨酸含量。
2 结果与分析
2.1 培养基不同渗透势对沙冬青组培苗丙二醛含量的
影响
丙二醛(MDA)是植物细胞膜脂过氧化作用最终分
解产物，受到逆境胁迫时，MDA含量变化情况可以反
应植物细胞膜脂过氧化程度和植物抗逆能力[18]。
由图1所示，不同渗透胁迫条件下，随着不同的处
理时间，其丙二醛含量呈现规律性的变化，即先由 6 h
到24 h的急剧下降，再由24 h到96 h的平缓变化，其中
对照组的丙二醛含量由24 h到96 h基本一致，而各处
理组的丙二醛含量略有升高，且呈先升高后降低的变
化趋势。经方差分析表明，随着胁迫处理程度加大，重
度胁迫(ψπ=-2.0 MPa)条件下的丙二醛含量与对照差
异显著；随着处理时间的延长，重度胁迫组与对照差异
极显著(P＜0.01)。长时间的中至重度渗透胁迫条件
对沙冬青组培苗的MDA含量影响显著，表明高渗透
势条件使沙冬青组培苗持续产生细胞膜脂过氧化作
用，抗胁迫能力也不断加强。
2.2 培养基不同渗透势对沙冬青组培苗 POD活性的
影响
过氧化物酶也是植物体抗氧化酶系统中重要的酶
类，当植物受到水分胁迫时，可诱导叶片内POD活性
升高，从而起到保护生物膜的作用。由图2所示，不同
渗透胁迫条件下，随时间延长，POD活力均发生明显
变化，在处理1 (ψπ=-0.66 MPa)、处理2 (ψπ=-1.1 MPa)与
对照组的POD活力有相近的变化趋势，呈逐步上升趋
势。而处理3 (ψπ=-1.540 MPa)和处理4 (ψπ=-2.0 MPa)
在 6 h的POD活力明显增强，随后在 48 h后呈急速降
低的趋势发展，此变化与许桂芳等对干旱胁迫下 2种
过路黄的抗性生理生化的研究相似，其过氧化物酶的
0.0
0.3
0.6
0.9
1.2
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1.8
6 24 48 72 96
处理时间/h
丙
二
醛
含
量
/(
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ol/g)
对照:蔗糖3%
处理1:蔗糖9%
处理2:蔗糖15%
处理3:蔗糖21%
处理4:蔗糖27%
图1 蔗糖渗透胁迫下沙冬青组培苗丙二醛含量的变化
胡海英等：渗透胁迫对蒙古沙冬青试管苗生理特性的影响 ·· 115
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
0
500
1000
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2000
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3000
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处理时间/h
对照:蔗糖3%
处理1:蔗糖9%
处理2:蔗糖15%
处理3:蔗糖21%
处理4:蔗糖27%
活性也出现了先上升后降低的变化趋势[18]。说明胁迫
可以诱发POD活性上升，但是超过一定的胁迫界限，
或在重度胁迫条件下超过一定的时间，可能使酶蛋白
结构遭到破坏而使其活性下降[19]。
2.3 培养基不同渗透势对沙冬青组培苗可溶性糖含量
的影响
植物为了适应逆境条件，如干旱、低温，会主动积
累一些可溶性糖降低渗透势和冰点以适应外界环境条
件的变化。由图 3所示，不同渗透条件下的可溶性糖
含量均有变化，其中，处理1的可溶性糖含量呈平缓变
化趋势与对照组相似，且含量数值接近；其他处理的可
溶性糖含量变化呈现6~48 h缓慢上升、72 h急剧下降、
96 h上升的变化趋势。经方差分析表明，随着处理时
间延长，处理2~4（中、重度胁迫）的可溶性糖含量与对
照差异极显著(P＜0.01)，重度胁迫下其可溶性糖含量
变化最大，在作用96 h时达到最大值。随着渗透胁迫
的加剧，沙冬青幼苗的可溶性糖含量增加，呈上升趋
势，表明植物耐胁迫的能力也在加强。
2.4 培养基不同渗透势对沙冬青组培苗脯氨酸含量的
影响
渗透胁迫条件下，增强细胞渗透调节能力的关键
是细胞中渗透调节物质的主动积累，脯氨酸是一种重
要的渗透调节物质，其通过调节降低细胞水势并保持
膨压，是植物在应对干旱胁迫时体内生理变化一个比
较敏感的参数[20]。由图4所示，处理1(ψπ=-0.660 MPa)
与对照组的脯氨酸含量变化不明显，与2.3中可溶性糖
的变化趋势相似；其他处理下的脯胺酸含量变化明显，
呈6 h先上升72 h后降低的变化趋势。在不同处理时
间下处理2~4的脯胺酸含量与对照组的达到了差异极
显著水平(P＜0.01)。说明，沙冬青组培苗在 6~72 h内
受到了的胁迫程度与其抗旱性呈正相关，但抗旱性因
胁迫程度加大和作用时间延长(96 h)而下降。
3 结论
随着渗透胁迫程度的加强，丙二醛和可溶性糖含
量明显增加，过氧化物酶(POD)活性和脯氨酸含量呈
现先上升后下降趋势。ψπ=-1.540 MPa，胁迫 72 h，是
沙冬青组培苗的耐受阈值，其脯胺酸含量及过氧化物
酶(POD)活性均明显下降，组培苗生长停滞。
4 讨论
大量资料显示，聚乙二醇常常用于模拟干旱胁迫，
以评价研究植物抗旱性能和响应机制[16-19]。在植物组
织培养中，蔗糖一直被作为标准碳源，并维持培养基一
定的渗透势，其浓度加大，势必会造成不同程度的渗透
胁迫[7]，从而诱导植物体内渗透调节物质和保护酶活
性发生相应变化，对植物细胞的形态建成和生长起一
定正负作用。笔者通过调节蔗糖含量以形成不同培养
液渗透势，能够客观地反应渗透胁迫程度和作用效
果。实验研究发现，以轻度胁迫（ψπ=-0.66 MPa到
图2 蔗糖渗透胁迫下沙冬青组培苗POD活性的变化
图3 蔗糖渗透胁迫下沙冬青组培苗可溶性糖含量的变化
图4 蔗糖渗透胁迫下沙冬青组培苗脯氨酸含量的变化
P
O
D
值
/[
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g
·m
in
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10.0015.00
20.0025.00
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对照:蔗糖3% 处理1:蔗糖9%
处理2:蔗糖15% 处理3:蔗糖21%
处理4:蔗糖27%
0.00
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60.00
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对照:蔗糖3%
处理1:蔗糖9%
处理2:蔗糖15%
处理3:蔗糖21%
处理4:蔗糖27%脯
氨
酸
含
量
/(
µ
g/
g)
可
溶
性
糖
含
量
/(
µ
g/
g)
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ψπ=-1.10 MPa）下，沙冬青组培苗保护酶活性及脯氨
酸含量呈逐渐升高趋势，说明，其保护机制启动对细胞
膜脂氧化损伤起到了一定的清除和保护作用，继而提
高植物抗旱性，此时的胁迫条件在植物的耐受范围之
内，对组培苗生长是有利的。一旦超过这个胁迫阈值
（ψπ=-1.540 MPa，胁迫72 h），脯氨酸和POD活性随即
逐渐下降，细胞过度氧化损伤一时难以恢复，抗性能力
减弱，组培苗表现出停止生长状态。
通过组织培养进行种质资源保存是目前重要的一
项方法手段，增加渗透压延缓试管苗生长，延长保存时
间，在离体种质保存研究中经常见到[21]。蒙古沙冬青
属珍稀濒危植物，目前种质资源保护技术研究非常紧
迫，本研究中，培养基蔗糖含量达到或超过 15%
(ψπ=-1.10 MPa)，其MDA、POD活性、可溶性糖及脯氨
酸含量也发生显著变化，试管苗生长受到明显抑制。
通过调节培养基蔗糖和甘露醇含量，研究蒙古沙冬青
组培苗离体保存是后续研究重点。
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