全 文 ：中国农学通报 2015,31(10):138-141
Chinese Agricultural Science Bulletin
百合鳞茎形成的生理生化研究
朱志国，季晓莲
（芜湖职业技术学院园林园艺学院，安徽芜湖 241003）
摘 要：为研究建立高效稳定的百合鳞茎形成体系，以自繁的东方百合(Lilium Oriental Hybrid)品种‘索
蚌’为材料，研究SOD、POD、CAT 3种抗氧化酶的活性变化以及可溶性蛋白和可溶性糖含量变化对百合
鳞茎发生过程中的生理生化机制。结果表明，在百合鳞茎发生发育过程中，SOD与POD活性升高，而
CAT酶活性的变化与SOD、POD活性变化趋势正好相反；可溶性蛋白累积和可溶性糖变化与百合鳞茎
形成密切相关。因此，在百合鳞茎形成过程中，SOD、POD、CAT酶活性变化与鳞茎诱导及其发育密切
相关，其中SOD、POD酶在百合鳞茎形成的过程中起着主导作用；可溶性糖和可溶性蛋白质累积变化为
百合鳞茎形成提供物质和能量基础。
关键词：百合；鳞茎；抗氧化酶；可溶性蛋白；可溶性糖
中图分类号：S682.2+9 文献标志码：A 论文编号：casb14100019
Physiological and Biochemical Research on Lily Bulb Formation
Zhu Zhiguo, Ji Xiaolian
(Department of Landscape Architecture and Horticulture, Wuhu Institute of Technology, Wuhu Anhui 241003)
Abstract: In order to research and establish highly stable formation system, SOD activity, POD activity, CAT
activity, soluble protein and soluble sugar contents were studied to investigate their effects on physiological
and biochemical mechanism of oriental lily‘Sorbonne’. The results indicated that during the growth and
development of lily bulb, SOD and POD activities increased, CAT activity decreased, and soluble protein
accumulation and soluble sugar contents changes were closely related to the Lily bulb formation. Therefore, the
changes of SOD, POD and CAT activities were closely related to the bulb induction and formation with SOD
and POD activities playing leading roles in the process of lily bulb formation; soluble sugar and soluble protein
accumulation provided material and energy basis for lily bulb development.
Key words: Lilium spp.; bulb; antioxidant enzyme; soluble protein; soluble sugar
0 引言
百合(Lilium spp.)是百合科百合属多年生鳞茎类
花卉，其花大、色艳，花型多变，具有较高的观赏效果和
药用价值，是世界著名的盆花和消费量较大的五大鲜
切花之一[1-2]。由于近年来国内百合的生产与消费明显
增加，而繁殖和栽培管理又比较困难，目前研究主要集
中在组织培养快速繁殖、栽培管理技术及基质配方和
百合优质种球生产技术等[3-4]，鳞茎形成阶段是百合组
织培养与快速繁殖过程中的重要环节，深入研究其生
长发育机理可以为建立百合高效繁殖体系提供理论依
据。Qrunfleh等[5]对麝香百合的研究认为20~25℃范围
是百合鳞茎发生的最适温度；Taninoto[6]的研究推断精
胺也许是促进小鳞茎形成的主要因素之一；前人通过
对洋葱等鳞茎类植物的研究认为茉莉酸(JA)是“鳞茎
形成激素”[7]；此外，多项研究表明，在鳞茎更新过程
中，淀粉为鳞茎提供其所需的蔗糖碳骨架[8]。目前，园
基金项目：安徽高校省级自然科学研究项目基金“百合优质种球繁殖技术研究”(KJ2012B219)；安徽省高校青年教师资助计划项目“蝴蝶兰组织培养
快速繁殖技术研究”(2008jq1182)。
第一作者简介：朱志国，男，1976年出生，安徽肥西人，副教授，硕士，主要从事观赏植物繁育与栽培方面的教学及科研工作。通信地址：241002芜湖
市高校园区文津西路201号芜湖职业技术学院，Tel：0553-5777154，E-mail：whptu.zzg@163.com。
收稿日期：2014-10-12，修回日期：2015-01-28。
朱志国等：百合鳞茎形成的生理生化研究
艺作物领域对大蒜鳞茎形成的生理已相当清楚，但是
对百合等鳞茎花卉在鳞茎膨大发育过程中，蛋白（酶）
的作用与调控以及相关养分的分配与积累的变化等尚
需进一步澄清。笔者主要研究了SOD、POD、CAT 3种
抗氧化酶以及可溶性蛋白、可溶性糖在百合鳞茎形成
过程中的变化，旨在为建立高效稳定的百合鳞茎形成
体系提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
以自繁的东方百合 (Lilium Oriental Hybrid)品种
‘索蚌’为供试材料。在无菌条件下，切取百合鳞片接
种于MS+ NAA 0.5 mg/L+ 6-BA 1.0 mg/L培养基上，诱
导得到表面密被白色毛状物、呈淡黄色的圆形颗粒状
鳞茎，然后将材料转入1/2MS+ PP333 0.5 mg/L培养基上
壮苗。培养过程中连续在实体显微镜下观察并分次
取样。
以上所有培养基，蔗糖浓度为 3%，琼脂浓度均为
0.7%，植物生长调节剂在培养基高温高压灭菌前加
入，pH 5.55~5.60。材料在培养室中培养，温度为(25±
2)℃，光照时间为12 h/d，光照强度为3000 lx。
1.2 试验方法
1.2.1 酶液制备及酶活性测定 分别准确称取百合植
株、初期鳞茎、生长发育 30天的鳞茎及壮苗阶段的百
合新鲜材料0.5 g，重复3次。在冰浴上研磨，加入PBS
(pH 7.8)缓冲液 5.0 mL，充分混匀后，4℃，12000 r/min
离心20 min，取上清液冷藏备用。
SOD酶活性测定采用NBT光化还原法进行[9]，SOD
活性单位以抑制NBT光还原的50%为1个酶活性单位
表示；POD酶采用氧化愈创木酚法[9]，以每分钟A值增加
0.01为1个活性单位，结果以U/(g·FW)表示；CAT酶活
采用过氧化氢氧化法[10~11]，以每分钟减少0.01个A值所
需酶量为1个活性单位，结果以U/(g·FW)表示。
1.2.2 可溶性糖提取及含量测定 分别准确称取不同发
育阶段的百合新鲜材料 0.5 g，放入 25 mL刻度试管
中，加入 10~15 mL蒸馏水，塑料薄膜封口，沸水浴
30 min（提取 2次），提取液过滤于 50 mL容量瓶中，反
复漂洗残渣及试管，用蒸馏水定容至刻度，重复 3次。
可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法[12]。
1.2.3 可溶性蛋白提取及含量测定 可溶性蛋白提取方
法同1.2.1，含量测定采用考马斯亮蓝比色法[12]。
2 结果与分析
2.1 百合鳞茎形成及发育过程中SOD、POD、CAT酶活
性变化
由图1可知，在百合鳞茎形成过程中，随着百合鳞
茎的不断形成，SOD酶活性逐渐上升，当百合鳞茎完
全形成时，SOD酶活性达到最高值。接着，在百合鳞
茎生长发育阶段，SOD酶活性又逐渐下降，一直到根
系生长阶段完全发育成百合小植株时，SOD酶活性下
降到最小值。由此说明在百合愈伤组织诱导和鳞茎形
成过程中，SOD酶活性的增加对其有促进作用。
由图2可知，在百合鳞茎形成的过程中，随着愈伤
组织和鳞茎的形成，POD酶活性逐渐上升，至百合鳞
茎形成时，POD酶活性达到最高值；在百合鳞茎成苗
阶段，POD酶活性不断下降；一直下降到幼苗生根阶
段，百合完全生根成苗后，POD酶活性降到最小值。
这表明在百合鳞茎生长发育过程中，POD酶活性的增
加可以促进百合鳞茎的形成。
由图 3结果可知，CAT酶活性在百合鳞茎形成之
S
O
D
活
性
/[
U
/(
g
·F
W
)]
100
105
110
115
120
125
130
135
外植体 鳞茎 幼苗 生根苗
P
O
D
活
性
/[
U
/(
g
·F
W
)]
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
外植体 鳞茎 幼苗 生根苗
图1 百合鳞茎发生过程中SOD酶活性变化
图2 百合鳞茎发生过程中POD酶活性变化
·· 139
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
前其活性较高，随着百合愈伤组织和鳞茎的形成活性
渐渐下降，直至百合鳞茎完全形成以后，CAT酶活性
才下降到最小值；而在百合鳞茎到幼苗生长阶段，CAT
酶活性又有所回升。表明在百合鳞茎形成过程中，
POD酶活性的增强抑制了CAT酶活性的表达，从而使
得百合鳞茎发生过程中氧化系统维持在一个相对稳定
的水平，以减小逆境对百合鳞茎形成的影响。
2.2 百合鳞茎形成及发育过程中可溶性糖含量变化
百合鳞茎形成及发育过程中可溶性糖含量变化如
图4所示。由图4可知，百合鳞茎形成过程中，由外植
体到百合鳞茎形成阶段可溶性糖含量达到最高峰；随
后可溶性糖含量开始下降，直至百合成苗后可溶性糖
含量与外植体阶段持平。百合鳞茎形成阶段可溶性糖
含量出现最高峰，表明植物细胞进入了快速分裂阶段，
大量合成糖类物质为百合鳞茎发生与发育提供了足够
能量和物质基础。
2.3 百合鳞茎形成及发育过程中可溶性蛋白含量变化
从图 5结果可知，百合鳞茎形成及发育过程中可
溶性蛋白质含量先下降，然后又渐渐上升，最后接近于
百合鳞茎发生起始的蛋白质含量。百合鳞茎发生阶段
蛋白质含量下降，这表明从百合外植体到鳞茎发生与
发育过程中，需要消耗并利用百合外植体自身所贮藏
的蛋白质来诱导形成鳞茎，并在百合鳞茎发生的初始
阶段已经开始了与鳞茎发生的有关代谢程序，而到百
合幼苗阶段可溶性蛋白质含量又渐渐增大，为下一次
百合鳞茎的继续诱导提供物质基础。
3 结论与讨论
有资料表明，活性氧代谢大都与植物衰老生理或
植物逆境生理联系在一起[13-14]，一些研究发现氧化胁迫
和细胞分化有关。因此，在百合鳞茎形成这一特定细
胞分化的过程中，必然有氧化胁迫的影响，有其活性氧
代谢的规律。植物在逆境胁迫下，细胞内自由基过多
积累，启动了膜脂过氧化或膜脂脱氧化反应，破坏了膜
结构和完整性，使其差向透性增加，离子渗漏，细胞代
谢紊乱[15]。而SOD、POD、CAT作为保护酶系统的重要
组成部分，普遍存在于植物体内，能维持体内活性氧产
生和清除的动态平衡，从而防止自由基的伤害。其中
SOD酶主要功能是一种清除超氧阴离子的自由基的
酶[16]；而CAT酶可以清除植物通过呼吸代谢或光合作
用等途径产生的H2O2[17]，其活性与植物的代谢强度及
抗寒、抗病能力有一定关系；POD酶是植物体内普遍
存在的一种酶是活性较高的一种酶，在呼吸系统、光合
作用中起作用，POD的主要作用是清除氧化代谢中产
生的H2O2以及由此产生的有机过氧化物ROOH，其活
C
A
T
活
性
/[
U
/(
g
·F
W
)]
0
50
100
150
200
250
外植体 鳞茎 幼苗 生根苗
可
溶
性
糖
的
含
量
/[
μg
/(
g
·F
W
)]
0
20
40
60
80
100
120
140
外植体 鳞茎 幼苗 生根苗
图3 百合鳞茎形成过程中可溶性蛋白的变化
图4 百合鳞茎形成过程中可溶性糖的变化
可
溶
性
蛋
白
的
含
量
/[
μg
/(
g
·F
W
)]
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
外植体 鳞茎 幼苗 生根苗
图5 百合鳞茎形成过程中可溶性蛋白的变化
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朱志国等：百合鳞茎形成的生理生化研究
性的强弱可以反映某一阶段植物体内代谢的变化。相
关研究表明，这3种酶的协调作用能有效清除自由基，
防御着膜脂过氧化，从而使细胞膜免受其伤害[18]。笔
者研究表明，在百合鳞茎发生发育过程中，SOD、
POD、CAT 3种抗氧化酶活性有明显的变化，其中SOD
酶与 POD酶活性逐渐上升，且 POD酶活性上升幅度
明显大于SOD酶活性，在百合鳞茎完全形成以后达到
最高值，即SOD歧化超氧自由基产生H2O2，POD酶利
用H2O2，这样保证了植物细胞自由基处于相对低的水
平，降低了膜脂过氧化作用和膜的损伤。而CAT酶活
性的变化与SOD、POD活性变化趋势正好相反，这可
能与CAT氧化功能的多样性，及SOD、POD功能的专
一性有关[19]。笔者认为在百合鳞茎形成过程中，POD
酶活性的增强抑制了CAT酶活性的表达，从而使得百
合鳞茎发生过程中氧化系统维持在一个相对稳定的水
平，以减小逆境对百合鳞茎形成的影响。
百合鳞茎在发生及发育过程中，在鳞茎形成初始
阶段可溶性糖含量达到累积最高峰，之后可溶性糖含
量逐渐下降，直至生根壮苗阶段，其可溶性糖含量又与
外植体阶段持平。而百合外植体诱导形成鳞茎阶段，
可溶性蛋白含量逐渐下降，直至百合鳞茎发生后，可溶
性蛋白含量降到最小值，然后随着百合鳞茎生长与发
育可溶性蛋白含量又渐渐上升，可溶性蛋白含量先下
降然后上升的变化与涂淑萍等[20]的研究结果一致。可
溶性糖和可溶性蛋白含量变化呈相反趋势，由此可推
测在百合鳞茎发生起始阶段，外植体贮藏的蛋白质逐
渐降解转化为糖类物质，为百合鳞茎的发生提供了能
量；而百合鳞茎一旦完全形成，则体内糖类物质又逐渐
转化为可溶性蛋白，为百合鳞茎的进一步生长与发育
提供物质基础，这与戴均贵等[21]和李勤等[22]的研究结
果是一致的，由此可以进一步推测，可溶性糖和可溶性
蛋白含量的累积变化与百合鳞茎发生、发育有着密切
关系。
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