全 文 ：第 23 卷 第 4期
1 99 3年 7 月
厦门大学学报 (自然科学版 )
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零上低温对巴西橡胶树 、 小粒种咖啡
线粒体结构功能的影响如
林梅馨 杨汉金
( 生 物 学 系 )
摘要 在人工零上低温 下 .已西橡胶树 、 小粒种咖啡线粒体超微结构受损伤 , 其程度与抗
冷性 呈负相关 ,呼吸强度和细胞色紊氧化酶同工酶谱带的变化 ,在不同作物 、 不同抗性品系中存在
差异 ; A T P 含量随着低温持续时间而下降 , 抗性弱 的品系下降得较快 .
关键词 巴西橡胶树 , 小拉种咖啡 . 线粒体 .细胞色紊氧化酶同工酶 .腺昔三碑酸 . 低温逆
境生理
热带作物在北移过程中 . 常因低温袭击 ,报失严重 , 因此开展抗冷性研究 , 对发展生产具有
重要意义 . 许多报道 ” 一 ’ 指出 , 生物膜超微结构与冷害密切相关 . 为 了进一步深入研究 , 我们在
细胞器的超微结构与生理功能等方面进行了多年探索 , 为抗冷机理研究积累了有关资料 . 本文
着重阐述线粒体结构功能对低温的反应及其杭性差别 .
1 材料与方法
材料 采用抗冷性不同的巴西橡胶无性系 T R , ,一 ; 。 (杭冷性强 )和 P B: ` (抗冷性弱 )以及抗
性较强的小粒种咖啡 、 当年生带叶枝条为材料 , 在 4土 1 ℃低温中处理不同时间 ,取稳定叶作观
察和测定 .
超微结构观察 用 2 . 5%戊二醛和 l %锹酸 , p H 7 . 4 , 进行双 固定 , E p on ` ; : 包埋 , L K B -
2 0 8 8V 型切片机切片 , J EM 一 l 。。 C X I 型透射电镜观察并摄影 .
呼吸强度测定 采用薄膜氧电极法 ,取叶片 。 . 1 9 , 切成 l 一 Z m m , , 放在盛有 0 . 05 m ol / L
p H 7
.
6 磷酸缓冲液的反应杯中 , 28 亡条件下测定 .
细胞色素氧化酶同工酶谱分析 按蔡世英法 l毛 {进行凝胶电泳 , 即实验叶片经低沮研磨 .
1 0 o o o r /m i n 离心 1 5 m in , 取上清液分析 , 每孔加徉 4 0 胖1, 电压开始 6 o V , 稳定后 1 2 o V ,电流
每孔 1 . 。 一 1 . 5 m A ,电泳 (橡胶 12 h . 咖啡 3 h) , 取出漂洗 、染色 (l %二甲基对苯二胺 1 份 , 1%
a 一蔡酚 l 份 , 0 . l m 。汀L p H 7 . 4 磷酸缓冲液 25 份 ) ,绘图 .
A T P 含量测定 依据李立人的荧光素酶法 ’ ` . 用 F G 一 30 型发光光度计测定.
2 实验结果
2
.
1 低温对线粒体超微结构的影响
两个品系的巴西橡胶树叶片在低温处理 10 h 后 ,抗性弱的 P B 。 。线粒体膜局部破裂 , 晴数
明显减少 ,有的峙发生断裂 、 解体现象 . 抗性强的 T R 3卜 ; 5线粒 {仁丰富 、 膜完整 、 蜻数多 , 并彼此
嵌合 , 或与叶绿沐发生嵌合 (图 1 . 3 . 1 . 4) .
小粒种咖啡叶片经低温处理 6 h 后 ·线粒体膜较不清晰 、峙肿胀 (图 1, 1 , 1 . 2) ·
居
丁 本文 19 蛇一 l。 31 收到 . 国家自然科学基金资助项 目
第 4 期 林梅绿等 : 零 上低温对巴西橡胶树
、 小拉种咖啡线粒体结构功能的影响 48 5
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低温对 巳西橡胶和小拉种咖啡线粒休超微结构的影响
小粒种咖啡 (对照 〕 : 线粒体蜡完好 x 3 , 。 0
小粒种咖啡 (处理 ) : 线粒体蜡肿胀 x Z , 。 0
巴西橡胶 P B二 : 线粒体蜡解体 丫 3 , 。 0
巴西橡胶 T R” ` , : 线粒体峰完好 丫 1 9 0 0 0
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2 低温对呼吸强度的影响
从图 2 可见 ,经低温处理后 ,两个
品系的巴西橡胶树叶片的呼吸强度 ,
均表现出先上升后下降的趋势 . 从呼
吸总体水平看 ,抗性强的品系呼吸强
度高于杭性弱的 ;从变化幅度看 ,抗性
弱的品系变化幅度大于杭性强的 .
与巴西橡胶树不同 , 小粒种咖啡
叶片经低温处理后 ,其呼吸强度表现
为先下降 , 而后随着低温时间的延长
才略有上升 , 一定时间后则又下降 (图
3 )
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图 2 低温 卜巴西橡胶呼吸强度的变化
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图 3 低温下小粒种咖啡呼吸强度的变化
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3 低温对细胞色素氧化酶同工酶谱带的影响
对巴西橡胶树的影响 : 从图 4 可见 ,与对照比 ,低温期间抗性强的 T R 。 一` 。 ,靠阴极的两条酶
带消失 ,靠阳极的第一条谱带活性明显加强 , 其余谱带变化不大 . 抗性弱的 P B二 ,靠阴极的第
二条谱带消失 ,而在阴极却出现了另一条新的弱谱带 .
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图 4 低温下巴西橡胶细胞色紊氧化醉同工醉谱带的变化
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第 4期 林梅葬等 :零上低温对巴西橡胶树 、 小拉种咖啡线粒体结构功能的影响 · 8 4 7·
对小粒种咖啡的影响 :小粒种咖啡未经处理不显示酶带 , 而经低温处理 6 h 则出现两条新
的弱谱带 (图 5} .
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图5 低沮下小校种. 啡细饱色成X化的同工脚谱带的变化
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低温下巴西橡胶 A T P 含 t 的变化
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.2 4 低沮对 A T P 含工的影响
图 6 表明 ,在低温初期 ,两个品系的巴西橡胶树 A T P 水平都比对照略有提高 ,随着低温时
间的延长 , A T P 含盈逐渐下降 ,抗性弱的品系 P B o .下降比抗性强的 T R o l一 ; 5大 . 其含量都与低温
持续时间成明显负相关 .
3 讨 论
从超微结构观察来看 ,经低温处理后 , 巴西橡胶抗性强的 T R : 卜 4 5 ,线粒体膜完好 、 睛数多 ,
并出现嵌合状态 ` 对此 ,不少研究者`卜 s] 已有报道 . 这种现象增强了细胞结构的稳定性 ,有利于
在低温过程中的杭解体性 ,从而保证低温期间呼吸生理功能的进行 ,表现为呼吸强度总体水平
矛 ’ 高 , 且变化幅度小 ;而抗性弱的 P B : . ,在低温下线粒体则受损较严重 ,晴断裂或解体 , 因而呼
吸强度水平低 、变幅大 . L yo sn , L ve it 等 6t, , 」也指出 ,寒害发生时 ,植物组织的呼吸或线粒体氧
化酶活力变幅小或无明显反应的植物其抗性强 . 我们的实验还表明 ,低温期间 . 在线粒体结构
受到不同程度影响时 ,线粒体内膜中的细胞色素氧化酶也出现谱带增减 ,抗性强的巴西橡胶
T aR
卜 ; 5 ,变动更为明显 . 但是 ,汪曼丽川研究低温对釉 、 梗稻呼吸作用的影响时 ,发现它与细脸
色素氧化酶活性无关 . 对于这种不同的结论 , 以及低温处理 巴西橡胶与小粒种咖啡所增加或诚
少的细胞色素氧化酶的同工醉谱带的性质与作用机理 .待进一步深入研究 .
线粒体的主要功能是产生 A T P ,是细胞动力的来源 ,所以线粒体必须有完整的膜结构 , 才
能合成 A T P . 在低温下 , A T P 含量的降低与线粒体结构的损伤是一致的 . 这一点在我们的实
· 48 8
. 厦门大学学报 (自然科学版 ) 1 99 3年
验中也明显地反映出来 .抗性强的 T R 3卜 `。线粒体膜较完好 , 因而 A T P 含量下降幅度比抗性弱
的 P B。 。小 . 郑小红 ’` 一也观察到在低活 力的花生种子中线粒体膜明显不完整 ,氧化磷酸化解偶
联 , A T P a s 。 活化 ,线粒体晴肿胀 ,呼吸强度低 , 因此 , A T P 含量较低 .
综上所迷 , 低温下线粒体的生理功能 , 呼吸水平和变化幅度 ,细胞色素氧化酶同工酶谱带 ,
合成 A T P 的能力 ,均与其超微结构变化密切相关 , 并存在抗性差异 .
本工作得到 福建省热带作物研究所和我校电镜室的大力支持 ,特此致射·
参 考 文 献
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T h e E f f e e t o f C h i l l i n g T e m p e r a t u r e o n
a n d F u n e t io n o f t h e M i t o e h o n d r i a i n
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t o t h e e o l d r e s i s t a n e e
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T h e r e s p i: a t o r y i n t e n s i t y a n d i , o z y m e b a n d s o f e y t o e h r o m e o x id a s e a r e
d i f f e r e n t a m o n g v a r i o u s k i n d s o f r e s is t a n e e e lo n e s a n d t h e e r o p s
.
T h e ir A T P e o n t e n t d e e r e a s
-
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,
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,
m o r e : a p id l y fo r n o n
一 r e s i s t a n e e o lo n e s
d e c r e a s e s
.
K e y w r o d s 万。 e a o ar , il ie n , i : 以沁Z在。 。 ar ` ic 。 , M i t o e h o n d r i a , e y t o e h r o m e o x i -
d a s e i s o z y rn e
,
A d e n o s l n e t r ip h o s p h a t e
,
C h i l l孟n g s t r e s s p h y s i o lo g y