全 文 ：第 34 卷 第 3 期 暨南大学学报(自然科学版) Vol． 34 No． 3
2013 年 6 月 Journal of Jinan University(Natural Science) Jun． 2013
［收稿日期］ 2012 － 11 － 21
［基金项目］ 广东省农业攻关重大专项基金项目(2011B020303006) ;暨南大学国家级大学生创新创业训练计划项目(1210559013，1210559019)
［作者简介］ 余君彤(1985 －) ，女，研究方向:植物细胞结构与功能，E-mail:yujuntong@ yeah． net
通信作者:王永飞，副教授，E-mail:wyfmsm@ 163． com
NO在水杨酸诱导葱莲果实上气孔运动中的作用
余君彤， 杨荞嘉， 鄢思斯， 马三梅， 王永飞
(暨南大学 生物工程学系，广东 广州 510632)
［摘 要］ 以葱莲外果皮为材料，研究了 NO在水杨酸(salicylic acid，SA)诱导葱莲外果皮上气孔运动的作用．结
果表明:在一定浓度范围内，单独施用不同浓度的 NO 和 SA 均可诱导葱莲外果皮上气孔不同程度的关闭，并且浓
度越大，诱导气孔关闭的效应越明显;NO和 SA共同施用所诱导气孔关闭的效应大于其单独施用效应;NO 的清除
剂血红蛋白(hemoglobin，Hb)和硝酸还原酶(nitrate reductase，NR)的抑制剂叠氮化钠(NaN3)能明显削弱 SA 诱
导葱莲外果皮气孔关闭的效应．因此推论，在诱导葱莲果实上气孔运动过程中，NO和 SA 之间具有协同效应，并且
SA通过 NR途径诱导产生 NO，进而诱导气孔关闭．
［关键词］ NO; 水杨酸; 气孔运动; 葱莲; 外果皮
［中图分类号］ Q945 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 1000 － 9965(2013)03 － 0333 － 04
The role of nitric oxide in salicylic acid-induced stomatal
movement on the epicarp of Zephyranthes candida
YU Juntong， YANG Qiaojia， YAN Sisi， MA Sanmei， WANG Yongfei
(Department of Biotechnology，Jinan University，Guangzhou 510632，China)
［Abstract］ Using the epicarp of Zephyranthes candida as the experimental material，the role of nitric
oxide in salicylic acid (SA)-induced stomatal movement was studied． The results indicated that within
certain range of concentrations，NO and SA could induce various degrees of stomatal closure in dose-de-
pendently． The effects of the mixed solution of NO and SA were greater than those of the individual pro-
cessing． NO scavenger hemoglobin (Hb)and nitrate reductase (NR)inhibitor sodium azide (NaN3)
could weaken the effect of SA significantly． This showed that the stomatal closure could be co-induced by
NO and SA，SA may induce NO synthesis through NR path at first and then induce stomatal closure．
［Key words］ nitric oxide; salicylic acid; stomatal movement; Zephyranthes candida; epicarp
气孔是植物体与外界环境进行气体交换的通
道，它通常由 2 个保卫细胞围绕而成．保卫细胞对外
部环境非常敏感，强光、高温、干旱和一定量的外源
水杨酸、脱落酸、乙烯、H2O2、赤霉素和 NO等物质均
能诱导气孔关闭． 植物体的光合作用、呼吸作用、水
分代谢以及免疫反应［1］等都与气孔运动密切相关．
前人关于气孔运动的研究主要集中在植物的叶片，
但目前已经在植物的非光合器官如花冠［2 － 3］、果
实［4 － 5］、种子［6］、初生根［7］、蜜腺［8 － 9］等部位的表皮
发现有气孔存在．这些发现拓宽了气孔的分布范围，
为研究气孔运动提供新材料．
葱莲(Zephyranthes candida)别名葱兰、玉帘、白
花菖蒲，石蒜科(Amaryllidaceae)葱莲属(Zephyran-
thes Herb)的多年生草本植物． 地下具鳞茎，线形
叶，花单生于花茎顶端，蒴果近球形，3 瓣开裂，种子
黑色，扁平．我们前期的研究表明葱莲果皮上有气孔
分布［10］．虽然前人已经对果皮上气孔分布进行大量
研究，但关于果实上气孔运动的研究尚未见报道．这
些气孔的开关机制如何，NO和水杨酸能否影响这些
气孔的开关，对这些问题，目前还没有明确的答案．
本试验用不同浓度的 NO 供体硝普钠(sodium
nitroprusside，SNP)和水杨酸(salicylic acid，SA)分
别对葱莲外果皮进行处理，观察气孔孔径的变化，以
探讨 NO和 SA对葱莲外果皮气孔关闭的单独影响，
并结合 NO清除剂血红蛋白(hemoglobin，Hb)和硝
酸还原酶(nitrate reductase，NR)抑制剂叠氮化钠
(sodium azide，NaN3)对 NO和 SA的相互关系进行
分析，为深入了解葱莲果实上气孔的功能以及在调
控葱莲果实气孔运动过程中 NO 与 SA 的相互关系
和作用机制奠定基础．
1 材料和方法
1． 1 植物材料
实验材料是暨南大学校园内人工栽培的葱莲
(Zephyranthes candida(Lindl．)Herb)． 采集直径为
1. 4 cm左右的果实，对其外果皮进行研究．
1． 2 NO和 SA处理
将葱莲的果实先用蒸馏水洗净，撕取外果皮，用
毛笔小心刷除黏附的叶肉细胞，放入盛有表皮条缓
冲液(10 mmol·L －1 Mes /KOH，50 mmol·L －1 KCl，
100 μmol·L －1 CaCl2，pH 6. 20)的培养皿中，置于
25 ℃和可见光(PAR 300 μmol·m －2·s － 1)下处理
3 h以促使气孔处于开放状态． 每个实验处理观察
10 个表皮条，重复 3 次．
(1)单独处理 研究单独的 NO 和 SA 对光下
气孔运动的影响时，将光下处理 3 h 的表皮条转移
到含有不同浓度 NO(1、10、100 和 1000 μmol·L －1)
或 SA(1、10、100 和 1 000 μmol·L －1)的 MES缓冲
液内，继续处理 3 h，测量气孔孔径．
(2)共处理 研究 NO 和 SA 对光下气孔运动
的相互关系时，将可见光下处理 3 h 的表皮条分别
转移到以下 3 种含有不同物质的 MES 缓冲液内:
(Ⅰ)100 μmol·L －1 NO; (Ⅱ)100 μmol·L －1 SA;
(Ⅲ)100 μmol·L －1NO和 100 μmol·L －1SA．在 25
℃可见光下培养 3 h 后，测量表皮条气孔孔径并拍
照记录．
研究清除 NO后，SA对葱莲外果皮气孔运动的
影响时，将可见光下处理 3 h 的表皮条分别转移到
以下含有不同物质的 MES缓冲液内:
(Ⅰ)质量分数 1% Hb;
(Ⅱ)100 μmol·L －1NaN3;
(Ⅲ)100 μmol·L －1SA;
(Ⅳ)质量分数 1% Hb和 100 μmol·L －1SA;
(Ⅴ)100 μmol·L －1 NaN3 和 100 μmol·L
－1
SA．
在 25 ℃可见光下培养 3 h后，测量表皮条气孔
孔径并拍照记录．
1． 3 气孔孔径的测定
用 Nikon YS100 显微镜，在 40 倍物镜下，每个
处理测量 80 个气孔的孔径，取平均值．
1． 4 数据处理
实验数据处理和相关分析用 SPSS 13. 0 和 Ex-
cel 2003 软件完成．
2 结果
2． 1 NO对葱莲外果皮上气孔关闭的影响
在 1 ～ 1 000 μmol·L －1浓度范围内，NO可显著
诱导葱莲外果皮的气孔关闭(P ＜ 0. 05) ，且具有明
显的浓度效应，随着 NO浓度的升高，其诱导气孔关
闭的作用更加明显(图 1)．加入 NO 3 h后，NO浓度
为 1、10、100 和 1 000 μmol·L －1的葱莲的花冠下表
皮气孔孔径分别比 0 μmol·L －1时减小 18. 7%、
23. 2%、28. 8%和 34. 4% ．
图 1 不同浓度 NO对葱莲外果皮上气孔关闭的影响
Fig． 1 Effect of NO on the stomatal closure on the epicarp of
Z． candida with different concentrations
433 暨南大学学报(自然科学版) 第 34 卷
2． 2 SA对葱莲外果皮上气孔关闭的影响
图 2 显示，在 1 ～ 1 000 μmol·L －1浓度范围内，
SA可显著诱导葱莲外果皮的气孔关闭(P ＜ 0. 05) ，
且也具有明显的浓度效应，SA 浓度越高，气孔孔径
越小，诱导气孔关闭的作用越明显．加入 SA 3 h 后，
SA浓度为 1、10、100 和 1 000 μmol·L －1的葱莲外
果皮气孔孔径分别比 0 μmol·L －1时减小 19. 1%、
23. 3%、30. 6%和 42. 7% ．
图 2 不同浓度 SA对葱莲外果皮上气孔关闭的影响
Fig． 2 Effect of SA on the stomatal closure on the epicarp of Z．
candida with different concentrations
2． 3 NO和 SA在诱导葱莲外果皮上气孔关闭中的
关系
如图 3 所示，处理 3 h 后，100 μmol·L －1NO 和
100 μmol· L －1 SA 均显著促进气孔关闭(P ＜
0. 05) ，用这两者共同处理葱莲外果皮时，其诱导气
孔关闭的效应进一步增强(P ＜ 0. 05)． 单独的 100
μmol·L －1NO和 SA处理下的气孔孔径分别比对照
图 3 NO和 SA在诱导葱莲外果皮上气孔关闭中的关系
Fig． 3 Relation of NO and SA on the stomatal closure on the
epicarp of Z． candida
减小 29. 7%和 31. 1%，两者共处理时，气孔孔径比
对照减小 53. 4% ．
2． 4 清除 NO 对 SA 诱导葱莲外果皮上气孔关闭
作用的影响
图 4 显示，NO的清除剂 Hb 本身可使气孔孔径
比对照略微减小(P ＞ 0. 05) ，当 SA 和 Hb 共处理
时，气孔孔径比单独的 SA 处理时显著增大(P ＜
0. 05) ;同样 NR 的抑制剂 NaN3 本身也可使气孔孔
径略微减小(P ＞ 0. 05) ，在 SA 处理的同时加入
NaN3 也可降低 SA诱导气孔关闭的效应．
图 4 Hb和 NaN3 对 SA诱导葱莲外果皮上气孔关闭的影响
Fig． 4 Effect of Hb and NaN3 on SA － induced stomatal closure
on the epicarp of Z． candida
3 讨论
NO和 SA是广泛存在于植物体内的生长调节
物质． NO是一种具有水溶性和脂溶性的气体小分
子，作为植物体内重要的信号分子，能够调节植物体
的气孔运动、种子萌发、生长发育、防御反应、基因表
达和细胞凋亡等生理过程［11 － 13］． NO 常温下不稳
定，通常用 SNP 作为 NO 的外源供体［12］． 在植物细
胞中主要通过两种途径合成 NO，硝酸还原酶(ni-
trate reductase，NR)途径和一氧化氮合酶(nitric ox-
ide synthase，NOS)途径［14］． 外源 NO 可以诱导蚕
豆、豌豆、紫色鸭跖草、拟南芥、番茄、大麦和小麦的
气孔关闭，并且具有浓度效应和时间效应． SA 是植
物体内普遍存在的一种酚类化合物，在植物体内有
多种生理调节作用，如促进乙烯的生物合成，调节植
物的光周期，影响黄瓜的性别分化，影响植物的抗病
性，诱导气孔关闭等． Chen 等［15］的研究表明 SA 的
作用机制可能部分与 H2O2 有关．王晓黎等
［16］发现
黄瓜子叶表皮气孔开度对 SA 的响应表现出浓度效
533第 3 期 余君彤，等:NO在水杨酸诱导葱莲果实上气孔运动中的作用
应和时间效应． NO和 SA对葱莲果实上气孔运动的
影响经过本实验进一步表明，1 ～ 1 000 μmol·L －1
NO和 SA 均能促进葱莲果实上的气孔关闭(图 1，
2)．
NO和 SA在植物体内的一些生理反应上存在
相互关系． NO 和 SA 都能增强植物体的防御反
应［17］． NO可通过复杂的信号传导激活苯丙氨酸解
氨酶合成 SA［18］;SA 能通过改变顺乌头酸酶、过氧
化物酶和过氧化氢酶来参与 NO 的生理效应［17］．本
实验结果表明，NO 和 SA 共同处理葱莲外果皮时，
其诱导气孔关闭的效应明显大于 NO 或 SA 的单独
处理(P ＜ 0. 05)． NO 和 SA 在诱导葱莲果实上气孔
关闭过程中，具有协同效应，NO 和 SA 的信号交叉
也可能存在于葱莲果实(图 3)．
为了进一步了解 NO 和 SA 在调控气孔运动过
程中的相互关系，我们又测定了 NO的清除剂和 NR
抑制剂对 SA 调控葱莲外果皮上气孔运动的影响．
结果表明，NO 的清除剂和 NR 抑制剂可明显降低
SA诱导的气孔关闭效应(图 4)． NO参与了 SA诱导
的气孔关闭，并且 SA 可能是通过激活植物体内的
NR途径产生 NO．而 NO和 SA在葱莲果实内诱导气
孔关闭的确切机制还有待进一步研究．
［参考文献］
［1］ MELOTTO M，UNDERWOOD W，KOCZAN J，et al．
Plant stomata function in innate immunity against bacterial
invasion［J］． Cell，2006，126(17) :969 － 980．
［2］ KRIZEK B A，PROST V，MACIAS A． AINTEGUMEN-
TA promotes petal identity and acts as a negative regulator
of AGAMOUS［J］． Plant Cell，2000，12(8) :1357 －
1366．
［3］ AZAD A K，SAWA Y，ISHIKAWA T，et al． Tempera-
ture-dependent stomatal movement in tulip petals controls
water transpiration during flower opening and closing［J］．
Ann Appl Biol，2007，150(1) :81 － 87．
［4］ PESCHEL S，BEYER M，KNOCHE M． Surface charac-
teristics of sweet cherry fruit:stomata-number，distribu-
tion，functionality and surface wetting［J］． Sci Hortic，
2003，97(3 － 4) :265 － 278．
［5］ ZIELI ＇NSKI J，TOMASZEWSKI D，GUZICKA M，et al．
Stomata on the pericarp of species of the genus Rosa L．
(Rosaceae) ［J］． Plant Syst Evol，2010，284(1 /2) :49
－ 55．
［6］ PAIVA E A S，LEMOS-FILHO J P，OLIVEIRA D M T．
Imbibition of Swietenia macrophylla(Meliaceae)seeds:
the role of stomata［J］． Ann Bot，2006，98(1) :213 －
217．
［7］ CHRISTODOULAKIS N S，MENTI J，GALATIS B．
Structure and development of stomata on the primary root
of Ceratonia siliqua L．［J］． Ann Bot，2002，89(1) :23
－ 29．
［8］ DAVIES K L，STPICZYNNSKA M，GREGG A． Nectar-
secreting floral stomata in Maxillaria anceps Ames ＆ C．
Schweinf．(Orchidaceae) ［J］． Ann Bot，2005，96(2) :
217 － 227．
［9］ HORNER H T，HEALY R A，CERVANTES-MARTINEZ
T，et al． Floral nectary fine structure and development in
Glycine max L．(Fabaceae) ［J］． Int J Plant Sci，2003，
164(5) :675 － 690．
［10］姜兆玉，余君彤，王永飞，等． 气孔在葱莲不同器官
分布的初步研究［J］． 华北农学报，2010，25(增刊) :
140 － 143．
［11］周永斌，殷有，苏宝玲，等． 外源一氧化氮供体对几
种植物种子的萌发和幼苗生长的影响［J］． 植物生理
学通讯，2005，41(3) :316 － 318．
［12］ DELLEDONNE M，XIA Y，DIXON R A，et al． Nitric
oxide functions as a signal in plant disease resistance［J］．
Nature，1998，394(6693) :585 － 588．
［13］ DELLEDONNE M，ZEIER J，MAROCCO A，et al． Sig-
nal interactions between nitric oxide and reactive oxygen
intermediates in the plant hypersensitive disease resist-
ance response［J］． Proc Natl Acad Sci USA，2001，98
(23) :13454 － 13459．
［14］ PALAVAN-UNSAL N，ARISAN D． Nitric oxide signaling
in plants［J］． Bot Rev，2009，75(2) :203 － 229．
［15］ CHEN Z，RICIGLIANO J W，KLESSIG D F． Purification
and characterization of a solute salicylic acid-binding pro-
tein from tobacco［J］． Proc Natl Acad Sci USA，1993，
90(20) :9533 － 9537．
［16］王晓黎，崔世茂，张志刚，等． 水杨酸对黄瓜子叶表
皮气孔开度的调节作用［J］． 西北植物学报，2011，31
(2) :305 － 314．
［17］ KLESSIG D F，DURNER J，NOAD R，et al． Nitric ox-
ide and salicylic acid signaling in plant defense［J］． Proc
Natl Acad Sci USA，2000，97(16) :8849 － 8855．
［18］ DANGL J． Plants just say NO to pathogens［J］． Nature，
1998，394(6693) :525 － 527．
［责任编辑:黄建军］
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