全 文 ：书云南大学学报(自然科学版)，2014，36(6):936 ～ 941 DOI:10． 7540 / j． ynu． 20140034
Journal of Yunnan University
外源 ABA提高星油藤幼苗抗冷害能力的探讨*
罗银玲1，苏志龙1，崔现亮1，李孙洋1，兰芹英2
(1．普洱学院 生命科学系，云南 普洱 665000;
2．中国科学院 西双版纳热带植物园 热带森林生态重点实验室，云南 勐腊 666303)
摘要:星油藤是热带经济作物，对冷害比较敏感．研究通过不同浓度 ABA 叶面喷施探讨外源 ABA 能否提
高星油藤幼苗的抗冷害能力．在幼苗叶面喷施水或 2 ，5 ，10 μmol /L和 50 μmol /L的 ABA溶液后，放在 4 ℃条
件下 2 d进行冷害处理．冷害处理导致喷施水的幼苗冷害等级提高，而 2 ～ 50 μmol /L ABA溶液处理的幼苗冷害
等级相对较低．冷害导致幼苗叶片中的脂质过氧化水平、超氧阴离子的生成速率及过氧化氢含量提高;而 ABA
处理降低了它们提高的水平．冷害导致叶片中抗氧化酶活性降低，ABA处理可增强超氧化物歧化酶、过氧化氢
酶、和愈创木酚过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶与脱氢抗坏血酸还原酶的活性;抗坏血酸过氧化物酶活性在 ABA
预处理后无显著变化．这些结果表明 ABA可通过诱导星油藤的抗氧化酶活性来提高星油藤幼苗的冷害抗性．
10 μmol /L以下的 ABA溶液处理能达到提高抗冷害能力的目的．
关键词:脱落酸;冷害;抗氧化系统;星油藤
中图分类号:S 565 文献标志码:A 文章编号:0258－7971(2014)06－0936－06
很多环境因子如光照、降水、温度、养分等影响
甚至决定植物的生存与繁殖．合适的生长条件有利
于植物生存，但由于多种原因，植物常面临多种胁
迫，如干旱、低温、盐胁迫、热胁迫等，其中低温胁迫
可进一步分为冷害与冻害． 冷害是零上低温导致
的，冻害是零下低温引起的． 对热带与亚热带起源
的植物来说，冷害是它们正常生长的一个潜在威
胁［1］．当植物遭遇冷害时，会表现出诸如花青素积
累、矮化、萎蔫及叶片畸形等特征［2－4］．如果在生殖
繁殖阶段发生严重冷害最终会导致减产［5］． 为了
减少冷害胁迫，很多化学试剂通过多种方式应用于
植物，如叶片喷施、浸种等． 脱落酸(abscisic acid，
ABA)被认为在植物逆境胁迫中起重要作用［6－7］．
星油藤(Plukenetia volubilis L．)是大戟科(Eu-
phorbiaceae)南美油藤属(Plukenetia)植物．种子富含
多种营养，包括亚油酸(ω－6)和亚麻酸(ω－3)．这些
ω－6与 ω－3的脂肪酸有益于人类健康，可提高抗心
血管疾病的能力［8］．星油藤在 2006 年被引进到中国
科学院西双版纳热带植物园．由于应用前景广泛，西
双版纳州政府决定大力发展星油藤产业．但星油藤
原产于秘鲁亚马逊雨林，而在西双版纳地区，很多年
份冬天的最低气温低于 10 ℃［9］，如 1963—1965，
1999—2000等．因此提高星油藤植株、特别是幼苗的
冷害抗性对发展星油藤产业非常重要．
由于 ABA 对抗氧化系统的影响［6－7］，我们认为
ABA处理可能通过诱导抗氧化能力的增强来提高星
油藤幼苗的冷害抗性．因此本文主要研究叶面喷施不
同浓度 ABA溶液对星油藤幼苗抗冷害的影响，测定
了星油藤幼苗冷害胁迫后 2种活性氧的产生情况、丙
二醛(MDA)含量以及 6 种抗氧化酶的活性，期望为
ABA处理提高星油藤的冷害抗性提供理论依据．
1 材料与方法
1． 1 供试材料 供试材料星油藤的种子于 2012
年 9 月采自中国科学院西双版纳热带植物园，清洗
晾干后运输到普洱学院，种在装满腐殖土的盆内
* 收稿日期:2014－02－17
基金资助:中国科学院知识创新工程重要方向项目(KSCX2－EW－Z－15) ;国家自然科学基金(31360059)．
作者简介:罗银玲(1978－) ，女，河南人，博士，副教授，主要从事植物生理生态学与种子生物学研究． E－mail:luoyl1978@ foxmail． com．
通信作者:兰芹英(1966－) ，女，云南人，主要从事种子生物学研究． E－mail:lqy@ xtbg． org． cn．
(直径 15 cm×高度 15 cm)． 种子萌发后，每盆留 1
株幼苗，放置在相对湿度 71． 1% ±4． 1%的温室内，
室内最高气温、平均气温与最低气温分别为(26．
32±1． 71) ，(21． 65±3． 76)℃ 和(17． 98±0． 87)℃．
每隔 1 d，用喷壶给每株星油藤幼苗浇水 500 mL．
当幼苗长至 5 ～ 6 对叶子时，开始对幼苗进行处理，
处理方式见表 1． 用水(对照)或不同浓度的 ABA
溶液(2，5，10 μmol /L与 50 μmol /L)叶面喷施星油
藤幼苗，每个浓度处理 6 株幼苗．早上 8 点第 1 次
喷施后，于次日早上 8 点进行第 2 次叶面喷施，并
在第 2 次喷施后给幼苗浇水．第 3 天开始把植株放
入 4 ℃光照培养箱中进行冷害处理． 处理 2 d 后，
剪取 3 株幼苗的第 3 对叶子，在－20 ℃冰箱保存用
来测定各种生理生化参数;其他 3 株幼苗移到温室
内，常规浇水，1 周后通过记录叶片与茎尖的特征
来评价冷害等级．喷施水但未进行冷害处理的幼苗
记作对照 1(CK1) ，喷施水且进行冷害处理的幼苗
记作对照 2(CK2)．
表 1 ABA处理对星油藤幼苗抗冷害的实验设计
Fig． 1 The experiment design of exogenous abscisis acid
on improving chilling referance of sacha inchi seed-
ling
处理
因素 1
冷害
因素 2
ABA浓度 /(μmol /L)
幼苗
株数
CK1 无 0 6
CK2 4 ℃ 2 d 0 6
1 4 ℃ 2 d 2 6
2 4 ℃ 2 d 5 6
3 4 ℃ 2 d 10 6
4 4 ℃ 2 d 50 6
1． 2 外部形态观察及冷害分级 在温室恢复 1 周
后观察植株的冷害情况，记录外部形态的变化及受
害叶片数，冷害分级参照 Korkmaz 等［10］的标准进
行． 1 级:叶片正常，未受伤害;2 级:仅少数叶片有
轻度坏死斑点，面积小于叶面总面积的 5%;3 级:
25%以下的叶片萎蔫，茎上有坏死斑点;4 级:半数
以上的叶片萎蔫死亡;5 级:植株全部死亡．
1． 3 生理指标测定 ·O2
－生成速率按照李忠光
与龚明的方法进行［11］． 过氧化氢的测定按照
Patterson 等［12］的方法进行． 丙二醛(malondialde-
hyde，MDA)含量的测定按照 Luo 等［13］的方法进
行．·O2
－生成速率，H2O2 与 MDA含量均以干重为
基础表示．
超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、
过氧化氢酶(catalase，CAT)、抗坏血酸过氧化物酶
(ascorbate peroxidase，APX)、谷胱甘肽还原酶(glu-
tathione reductase，GＲ)与脱氢抗坏血酸还原酶(de-
hydroascorbate reductase，DHAＲ)按照 Luo 等［13］的
方法进行． 愈创木酚过氧化物酶(guaiacol peroxi-
dase，GPOX)的测定按照 Cia 等［14］的方法进行． 酶
活性以蛋白含量为基础表示，蛋白含量参照 Brad-
ford［15］的方法进行测定．
1． 4 数据处理与分析 数据统计分析用 Ｒ 软件
(Ｒ i386 3． 0． 1)进行．采用方差分析来检验不同浓
度 ABA处理对各种参数的差异显著性，并用 HSD
检验进行了多重比较分析．
2 结 果
2． 1 ABA对低温胁迫下星油藤幼苗外部形态变
化的影响 由图 1 可见，CK1 的冷害程度显著低于
其它处理，CK2 的冷害程度显著高于其它处理，喷
施 ABA的冷害程度介于 CK1 与 CK2 之间． 其中，
处理 1 的冷害程度显著低于处理 4，处理 2、处理 3
的冷害程度与处理 1、处理 4 差异不显著． 由此表
明低温(4 ℃)导致星油藤幼苗冷害，而喷施 ABA
可减轻冷害，浓度以 10 μmol /L以下效果最好．
图 1 ABA预处理对星油藤幼苗冷害的影响(不同字
母表示在不同处理之间差异显著)
Fig． 1 Effect of ABA pretreatment on injury value of sacha
inchi seedlings subjected to chilling stress(Differ-
ent letters on graph showed significant different be-
tween two treatments)
739第 6 期 罗银玲等:外源 ABA提高星油藤幼苗抗冷害能力的探讨
2． 2 ABA对低温胁迫下星油藤幼苗中·O2
－生成
速率与 H2O2 含量的影响 由图 2A 可见，CK1 的
·O2
－生成速率显著低于 CK2，CK2 的·O2
－生成速
率显著高于其它处理，喷施 ABA 后，·O2
－生成速
率显著低于 CK2． 其中，处理 1，2，3 与 4 之
间，·O2
－生成速率存在显著差异，处理 4 的最高，
处理 2 的次之，处理 3 与处理 1 的最低，处理 3
的·O2
－生成速率与 CK1 无显著差异，而处理 1 显
著低于 CK1． 由此表明低温导致星油藤幼苗的·
O2
－生成速率增加，而喷施 ABA 可降低·O2
－生成
速率，浓度以 2 μmol /L最好．
由图 2B 可见 CK1 的 H2O2 含量显著低于
CK2，CK2 的 H2O2 含量显著高于其它处理(处理 4
例外)．喷施 ABA后，H2O2 含量除处理 4 外均显著
低于 CK2．其中，处理 1 与处理 2 的 H2O2 含量显著
低于处理 4，处理 3 的 H2O2 含量与处理 1、处理 2、
处理 4 的差异不显著．由此表明低温导致星油藤幼
苗的 H2O2 含量增加，而喷施 ABA 可降低 H2O2 含
量，浓度以 10 μmol /L以下最好．
2． 3 ABA 对低温胁迫下星油藤幼苗 MDA 的影
响 由图 3 可以看出 CK1 的 MDA 含量显著低于
CK2，CK2的MDA含量显著高于其它处理 ． 喷施
图 2 ABA对冷害胁迫的星油藤幼苗的·O2
－生成速率与 H2O2 含量的影响(不同字母表示在不同处理之间差异显
著)
Fig． 2 Effect of ABA on production rate of ·O2
－and H2O2 content of sacha inchi seedlings subjected to chilling stress(Different
letters on graph showed significant different between two treatments)
ABA后，MDA 含量显著低于 CK2，但与 CK1 差异
不显著． 不同浓度 ABA 处理之间，MDA 含量差异
不显著．由此表明低温导致星油藤幼苗的 MDA 含
量显著增加，而喷施 ABA可降低 MDA含量．
2． 4 ABA对低温胁迫下星油藤幼苗抗氧化酶活
性的影响 从图 4 可见，CK1 的 6 种抗氧化酶
(SOD、GPOX、CAT、APX、GＲ 与 DHAＲ)的活性均
显著高于 CK2，但不同浓度 ABA 处理引起的酶的
活性变化不同． SOD 的活性在 ABA 处理后显著高
于 CK2，且各个浓度之间有显著差异，处理 2 的活
性最高，处理 4 次之，处理 1 活性最低． ABA 处理
后 GPOX的活性介于 CK1 与 CK2 之间，其中处理
1 活性最高，处理 2 与处理 3 显著低于处理 1，处理
4 的活性最低．处理 1 与处理 2 的 CAT活性显著高
于 CK2，而处理 3 与处理 4 的 CAT 活性显著低于
CK2． ABA处理后，APX的活性与 CK2 的无显著差
异．处理 3的 GＲ活性显著高于处理 1、处理 2、处理
图 3 ABA对冷害胁迫的星油藤幼苗的 MDA含量的
影响(不同字母表示在不同处理之间差异显著)
Fig． 3 Effect of ABA on MDA content of sacha inchi seed-
lings subjected to chilling stress(Different letters on
graph showed significant different between two
treatments)
839 云南大学学报(自然科学版) http:/ /www． yndxxb． ynu． edu． cn 第 36 卷
图 4 ABA对冷害胁迫的星油藤幼苗的抗氧化酶活性的影响(不同字母表示在不同处理之间差异显著)
Fig． 4 Effect of ABA on activities of antioxidant enzymes of sacha inchi seedlings subjected to chilling stress(Different letters on
graph showed significant different between two treatments)
4 与 CK2，而 CK2 与处理 1、2、4 之间无显著差异．
DHAＲ的活性在处理 1 中最低，显著低于其他 3 个
浓度处理与 CK2;处理 3 与处理 4 的 DHAＲ活性显
著高于 CK2，但与处理 2 无显著差异．可见，冷害降
低了星油藤的抗氧化酶活性，ABA 处理后酶的活
性可以增强，但导致不同的酶活性增强的浓度并不
一致．
3 讨 论
植物在遭遇冷害胁迫后，生理生化活动在一定
程度上受到影响，从而导致外部形态发生变化． 从
星油藤的研究结果可以看出，冷害胁迫可引起其叶
片部分坏死，而 ABA 预处理可显著减轻冷害导致
的形态伤害．其他学者的研究结果也表明 ABA 预
处理可以提高植株的冷害抗性［2－3，16－17］．香蕉、茶树
939第 6 期 罗银玲等:外源 ABA提高星油藤幼苗抗冷害能力的探讨
幼苗在 ABA 处理后冷害，植株冷害症状较未用
ABA处理的轻［2－3］．
ABA预处理引起的这种冷害抗性的增加，与
植株的抗氧化能力增强有关． ABA 叶面喷施咖啡
幼苗后，幼苗中的 MDA 含量降低［2，7，16－17］，这表明
ABA导致幼苗的脂质过氧化程度降低，从而使细
胞膜的完整性在 ABA 处理的材料中较高，表现在
ABA处理降低了植株的电导率［3，7，16－17］．星油藤幼
苗在冷害胁迫后，·O2
－生成速率增加、H2O2 含量
增高，从而导致 MDA 含量提高;而 ABA 处理降低
了·O2
－生成速率与 H2O2 含量，从而减少了这些
活性氧对细胞质膜的伤害，降低了脂质过氧化水
平，因此可有效提高幼苗的冷害抗性．
在逆境条件下，植株内产生的活性氧可作为信
号诱导抗氧化能力的增强［18］． 星油藤幼苗在冷害
胁迫后，·O2
－与 H2O2 都增加，但是在测定的 6 种
抗氧化酶中，酶的活性都因冷害降低． 这些抗氧化
酶活性的降低一方面说明酶在低温胁迫下结构受
到破坏，另一方面也说明活性氧的积累并未诱导大
量的抗氧化酶表达，也从一个侧面反应了星油藤不
耐低温的原因． ABA预处理后，各种抗氧化酶活性
增强，说明 ABA诱导了抗氧化酶的表达，从而能提
高星油藤的抗冷害能力． 此外，在 ABA 处理后，参
与抗坏血酸 －谷胱甘肽循环的 3 种抗氧化酶
(APX，GＲ与 DHAＲ)相对于直接清除活性氧的 3
种酶(SOD、CAT、GPOX) ，活性的增加幅度较小，因
此，抗坏血酸－谷胱甘肽循环在 ABA引起的冷害抗
性增加中，可能起的作用较小．
星油藤作为一种有较大经济潜力的植物，在中
国的种植与相关产业的发展刚开始起步．如何提高
它适应不同逆境条件的能力，是亟待解决的问题．
TIAN等［19］发现接种丛枝菌根真菌可以提高星油
藤幼苗的耐旱性，我们的研究发现，ABA 预处理可
提高它的冷害抗性，但是其他更经济、更快捷、更易
操作的能提高它的抗逆性的方法需要更多研究去
发现．
致谢:感谢中国科学院西双版纳热带植物园范
永立博士帮助进行统计分析．感谢潘耕耘老师和李
加瑞、周学、白海龙、常绍贵、罗娘中同学对实验提
供的帮助．
参考文献:
［1］ THAKUＲ P，KUMAＲ S，MALIK J A，et al． Cold stress
effects on reproductive development in grain crops:an
overview［J］． Environmental and Experimental Botany，
2010，67(3) :429-443．
［2］ 刘德兵，魏军亚，崔百明，等．脱落酸对香蕉幼苗抗寒
性的影响［J］．热带作物学报，2007，28(2) :1-4．
LIU D B，WEI J Y，CUI B M，et al． Effects of ABA on
cold resistance of banana seedlings［J］． Chinese Journal
of Tropical Crops，2007，28 (2) :1-4．
［3］ 张楠，洪永聪，王玉，等．脱落酸和水杨酸对越冬期茶
树叶片抗寒生理指标的影响［J］． 北方园艺，2010，
22:21-24．
ZHANG N，HONG Y C，WANG Y，et al． Effects of ab-
scisic acid and salicylic acid on several physiological
indexes related to cold resistance of tea leaf during win-
tering period［J］． Northern Horticulture，2010，22:21-
24．
［4］ ＲYMEN B，FIOＲANI F，KAＲTAL F，et al． Cold nights
impair leaf growth and cell cycle progression in maize
through transcriptional changes of cell cycle genes［J］．
Plant Physiology，2007，143(3) :1 429-1 438．
［5］ KUMAＲ S，MALIK J，THAKUＲ P，et al． Growth and
metabolic responses of contrasting chickpea(Cicer ari-
etinum L．)genotypes to chilling stress at reproductive
phase［J］． Acta Physiologiae Plantarum，2011，33(3) :
779-787．
［6］ 田育天，郑焕娣，陈善娜，等．不同生长调节剂提高香
荚兰抗逆能力的研究［J］．云南大学学报:自然科学
版，2002，24(1) :66-69．
TIAN Y T，ZHENG H T，CHEN S N，et al． Studies on
different growth－ regulators in increasing the stress re-
sistance of vanilla［J］． Journal of Yunnan University:
Natural Sciences Edition，2002，24(1) :66-69．
［7］ ZHOU B，GUO Z，LIU Z． Effects of abscisic acid on an-
tioxidant systems of Stylosanthes guianensis(Aublet)
Sw． under chilling stress［J］． Crop Science，2005，45
(2) :599-605．
［8］ GUILLN M D，ＲUIZ A，CABO N，et al． Characteriza-
tion of sacha inchi (Plukenetia volubilis L)oil by FTIＲ
spectroscopy and 1H NMＲ comparison with linseed oil
［J］． Journal of the American Oil Chemists Society，
2003，80(8) :755-762．
［9］ 喻彦，蒙桂云，张利才．西双版纳地区近 45 年来气候
变化特征［J］．气象科技，2008，36(4) :410-413．
YU Y，MENG G Y，ZHANG L C． Characteristics of cli-
mate change in recent 45 years in Xishuanbanna［J］．
Meteorological Science and Technology，2008，36(4) :
410-413．
049 云南大学学报(自然科学版) http:/ /www． yndxxb． ynu． edu． cn 第 36 卷
［10］ KOＲKMAZ A． Amelioration of chilling injuries in wa-
termelon seedlings by abscisic acid［J］． Turkish Journal
of Agriculture and Forestry，2002，26(1) :17-20．
［11］ 李忠光，龚明． 植物中超氧阴离子自由基测定方法
的改进［J］．云南植物研究，2005，27(2) :211-216．
LI Z G，GONG M． Improvement of measurement method
for superoxide anion radical in plant［J］． Acta Bot Yun-
nan，2005，27(2) :211-216．
［12］ PATTEＲSON B D，MACＲAE E A，FEＲGUSON I B．
Estimation of hydrogen peroxide in plant extracts using
titanium (Ⅳ) ［J］． Analytical Biochemistry，1984，139
(2) :487-492．
［13］ LUO Y L，LAN Q Y，LU X，et al． Storage behaviour and
antioxidant activities of Mimusops elengi L seed subjec-
ted to different drying rates［J］． Seed Science and
Technology，2012，40(3) :354-364．
［14］ CIA M C，GUIMAＲES A C Ｒ，MEDICI L O，et al．
Antioxidant responses to water deficit by drought－toler-
ant and － sensitive sugarcane varieties［J］． Annals of
Applied Biology，2012，161:313-324．
［15］ BＲADFOＲD M M． A rapid and sensitive method for
the quantitation of microgram quantities of protein utili-
zing the principle of protein－dye binding［J］． Analyti-
cal Biochemistry，1976，72(1) :248-254．
［16］ 蔡世英，周倩苹，潘秋红．脱落酸对咖啡幼苗抗冷性
的效应［J］．热带作物学报，1990，11(2) :69-78．
CAI S Y，ZHOU Q P，PAN Q H． Effects of ABA on reg-
ulation on resistance of coffee seedlings to chilling inju-
ry［J］． Chinese Journal of Tropical Crops，1990，11
(2) :69-78．
［17］ 罗立津，徐福乐，翁华钦，等． 脱落酸对甜椒幼苗抗
寒性的诱导效应及其机理研究［J］．西北植物学报，
2011，31(1) :94-100．
LUO L J，XU F L，WENG H Q，et al． Inducing effects
and its biological mechanisms of ABA on the chilling
resistance of sweet pepper seedlings［J］． Acta Botanica
Boreali－Occidentalia Sinica，2011，31(1) :94-100．
［18］ SCHELEＲ C，DUＲNEＲ J，ASTIEＲ J． Nitric oxide and
reactive oxygen species in plant biotic interactions［J］．
Current Opinion in Plant Biology，2013，16(4) :534-
539．
［19］ TIAN Y，LEI Y，ZHENG Y，et al． Synergistic effect of
colonization with arbuscular mycorrhizal fungi improves
growth and drought tolerance of Plukenetia volubilis
seedlings［J］． Acta Physiologiae Plantarum，2013，35:
687-696．
An investigation of exogenous abscisic acid on improving chilling tolerance of
the seedlings of sacha inchi (Plukenetia volubilis)
LUO Yin-ling1，SU Zhi-long1，CUI Xian-liang1，LI Sun-yang1，LAN Qin-ying2
(1． College of Life Science，Puer University，Puer 665000，China;
2． Key Lab of Tropical Forest Ecology，Xishuangbanna Tropical Botanical Garden，
the Chinese Academy of Science，Mengla 666303，China)
Abstract:Sacha inchi (Plukenetia volubilis)is a commercial tropical crop，which is sensitive to chilling． The
exogenous ABA was applied on the seedlings by foliage spray and the chilling tolerance was studied． The chilling
treatment was done at 4 ℃ for 2 days after the seedlings were sprayed by water or ABA solutions at 2，5，10
μmol /L and 50 μmol /L． Chilling increased the injury grades of the seedlings spayed by water，meanwhile the
seedlings sprayed with ABA solution had a lower injury grade． Chilling led to a higher level of lipid peroxidation，
production rate of super anion，and content of H2O2，and ABA application was helpful in reducing the injury
grades． Chilling decreases the activities of antioxidant enzymes in sacha inchi leaves，and ABA can enhance the
activity of superoxide dismutase，catalase，guaiacol peroxidase，glutathione reductase，and dehydroascorbate reduc-
tase;the activity of ascorbate peroxidase has no significant difference after ABA treatment． These results indicate
that exogenous ABA can increase the chilling tolerance of sacha inchi seedlings by enhancing activities of antioxi-
dant enzymes． ABA solution at 10 μmol /L (and ＜10 μmol /L)can increase the chilling tolerance．
Key words:abscisic acid;chilling;antioxidant system;sacha inchi
149第 6 期 罗银玲等:外源 ABA提高星油藤幼苗抗冷害能力的探讨