全 文 ：LaCl3 对欧洲李(Prunus domestica)GF43试管苗根系
生长及衰老作用的影响
宋卫平1＊ , 顾福根1 , 王纪军2 , 刘佳佳1 , 溪群华1
(1.苏州大学生命科学学院 , 江苏苏州 215006;2.苏州市园区景观绿化工程有限公司 , 江苏 苏州 215011)
摘要:研究了 2.5μmol·L -1 LaCl3 在GF43试管苗根系生长及衰老过程中的作用。结果表明 , LaCl 3可促进GF43试管苗根系生长及干物质积累 ,
显著提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)等抗氧化酶活性 , 降低超氧阴离子自由基(·O-2 )产生速率 、丙二醛
(MDA)含量和膜透性, 对细胞膜结构具有稳定作用 , 从而延缓试管苗根系的衰老进程。此研究对解决核果类果树工厂化育苗过程中的生根及
移栽问题具有一定的参考价值。
关键词:农业生物学;镧;GF 43试管苗;根系;衰老;稀土
中图分类号:Q944　　文献标识码:A　　文章编号:1000-4343(2004)05-0687-05
　　稀土元素(REE)促进白沙枇杷和桃树试管苗
生根及根系生长的效果已得到肯定 。对其提高与
氮代谢密切相关的硝酸还原酶 、谷氨酰胺合成酶
和谷氨酸脱氢酶活性 , 促进根系对氮素营养的吸
收利用和转运速度 , 加快蛋白质的合成的研究已
有报道[ 1～ 3] 。洪法水 、焦根林等[ 4～ 6]研究稀土元素
对玉米及水稻老化种子的作用 , 表明 La , Ce , Pr ,
Nd , Sm , Eu , Gd , Y可显著提高植株 SOD , CAT ,
POD活性 , 降低膜透性及 MDA 含量 。由于木本植
物试管苗生根困难 , 移栽成活率普遍较低 , 已成为
制约珍稀木本植物工厂化育苗的瓶颈问题 。作者
等在GF 43生根培养基中添加 0.5 , 2.5 , 5.0 , 10.0 ,
25.0 , 100.0μmol·L-1 LaCl3 进行生根培养 , 发现
2.5μmol·L -1 LaCl 3显著提高生根率 、单株发根量
及根系干重 , 增强根系抗氧化酶活性(待发表)。在
种质资源离体保存研究过程中 , 亦发现稀土可延
长枇杷和桃树试管苗保存时间 , 这可能是稀土延
缓了试管苗衰老的原因。本文在原有工作的基础
上 , 利用最适宜浓度 2.5μmol·L-1 LaCl3处理GF43
试管苗 , 从抗衰老角度研究 La 稀土促进GF 43试管
苗根系生长的作用机理 , 为稀土在核果类植物组
织培养中的应用提供理论依据和技术指导 。
1　材料与方法
1.1　材料处理和培养
GF 43取自江苏省农科院园艺研究所国家果树
种质南京桃圃 , 品种为 GF43 , 欧洲李(Prunus do-
mestica)实生后代 , 试管苗继代次数 22 次 , 以
1/2MS+IBA 1.5 μmol·L-1为基本培养基 , 添加 0 ,
2.5μmol·L-1 LaCl 3进行生根培养 , 每处理各 100
瓶 , 每瓶接入 4株外植体 , 平均苗高 1.5 cm;培养
温度为(24±1)℃, 每日光照 1500 ～ 2000×12 h 。
1.2　生长指标及理化指标的测定
从培养第十五天开始测量根系生长量 , 每隔
五天测 1次 , 直到第五十五天 。对要测试的根系做
好标记 , 因 GF43不定根无分枝产生 , 极少有根毛 ,
在测量根系长度时只有单一延伸方向 , 不计算根
毛 。从第四周(28 d)开始取根 , 每周一次 , 直到第
九周(63 d)。将根系用重蒸水清洗干净 , 用滤纸吸
干水分 , 一部分称重后储于-20 ℃用于生理生化
指标的测试 , 另一部分用于干重和膜相对透性的
测定 , 根干重在 55 ℃下烘 1周后测定。SOD 活性
测定采用 Ginnopolitis等[ 7]方法;CAT 活性测定采
用 Prasad方法 , 1U=0.1ΔOD 240 nm/min[ 8] ;POD的
提取和测定采用Wakamatsu , 1U=0.01ΔOD 470 nm/
第 22卷
Vol.22 　
第 5期
№.5 　　　　　　　　　
中　国　稀　土　学　报
JOURNAL OF THE CHINESE RARE EARTH SOCIETY
　　　　　　　　　　2004年 10月
Oct.2004
收稿日期:2003-12-16;修订日期:2004-01-25
基金项目:江苏省自然科学基金项目(BK2002501)
作者简介:宋卫平(1966-), 女 , 四川万县人 , 学士 , 高级实验师
＊通讯联系人(E-mail:songweiping@suda.edu.cn)
min[ 9] ;·O-2 的提取和测定采用王爱国等的方
法[ 10] ;MDA 的提取和测定采用 Heath 等[ 11]方法;
蛋白质含量的测定按 Lowry 法[ 12] ;膜相对透性的
测定采用电导仪(DDS-11A 型电导仪)法[ 11] 。所有
指标测试均重复 3次 。
2　结果与分析
2.1　La3+对 GF43试管苗根系生长的影响
2.1.1　La3+对GF43试管苗根干重的影响　　从图
1中可以看出 , 经 2.5μmol·L-1 LaCl3 处理后 GF43
试管苗根系干重显著增加 , 在整个生长过程中始
终高于对照 2倍左右 。
2.1.2　La3+对GF43试管苗根长生长的影响　　图
2所示为 GF43试管苗在培养瓶内 15 ～ 55 d 的生长
动态 , 显然 , 培养基中添加 2.5μmol·L-1 LaCl3 后
根系生长速度快于对照。
2.2　La3+对 GF43试管苗根系膜透性的影响
质膜是细胞与环境之间的界面 , 各种逆境对
细胞的作用首先作用于质膜 , 逆境胁迫对质膜结构
图 1　La3+对GF 43试管苗根干重的影响
图 2　La3+对 GF43试管苗根系生长动态的影响
和功能的影响通常表现为选择透性的丧失 , 电解
质和某些小分子有机物大量渗漏 。随着试管苗培
养时间的延长 , GF43试管苗根系逐渐老化 , 根细胞
质膜透性增加 , 电解质外渗增多。图 3 表明 , 经
2.5μmol·L -1 LaCl3处理 , GF43试管苗质膜相对透
性明显比对照低。La3+处理第九周根系质膜相对
透性明显比对照第四周低。表明 La3+可以减少
GF 43试管苗根系膜系统的渗漏 , 提高GF43试管苗根
系的活力 , 减缓试管苗根系的衰老进程 。
图 3　La 3+对GF 43试管苗根系膜透性的影响
2.3　La3+对 GF43试管苗根系抗氧化酶活性的影
响
2.3.1　La3+对GF43试管苗根系 SOD活性的影响
　　植物体内 SOD 是·O-2 自由基的清除剂 , SOD
的作用是将超氧阴离子自由基·O-2 歧化为 H 2O2 ,
进而由 CAT 和 POD 将 H2O2 分解成 H2O 和
O2[ 13 , 14] , 从而对细胞起保护作用。由图 4 可见 ,
试管苗培养在添加 2.5μmol·L-1 LaCl3 的培养基上
根系 SOD活性始终维持较高水平 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8
和 9 周的酶活性分别是对照的 2.5 , 2.3 , 1.9 ,
1.8 , 2.0和 2.2倍。随着试管苗根系的衰老 , SOD
活性逐渐下降 , 但到 9 周时 La3+处理的试管苗根
系 SOD活性仍与对照在 7周时相近 , 表明 La3+处
理可以提高SOD对超氧阴离子自由基·O-2 的清除
能力 , 延缓试管苗根系的老化进程 。
2.3.2　La3+对GF43试管苗根系 CAT 活性的影响
　　从图5可以看出 , 2.5μmol·L-1LaCl3处理后 ,
GF 43试管苗根系CAT 活性明显高于对照 , 4 ～ 9 周
的酶活性分别是对照的 4.2 , 4.5 , 9.0 , 5.3 , 4.1
和 3.3倍 。可见适当浓度的La3+处理能增强CAT
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图 4　La3+对 GF43试管苗根系 SOD 活性的影响
图 5　La3+对 GF43试管苗根系 CAT 活性的影响
对 H2O2 的清除能力 , La3+对CAT 的激活作用比对
SOD强。
2.3.3　La3+对 GF 43试管苗根系 POD 的影响　　
图 6所示为GF 43试管苗根系 POD的活性随培养时
间延长的变化情况 , POD 活性随根系的衰老而降
低 , 试管苗经 LaCl3 处理后 POD 活性显著高于对
照 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8和 9 周的酶活性分别是对照的
2.9 , 6 , 7.8 , 5.1 , 5.2和 4.5倍。可见La3+能增强
POD 对H 2O2的清除能力 , La3+对POD的激活作用
与 CAT 相似 , 比对 SOD的激活作用强 。
2.4　La3+对 GF43试管苗根系·O-2 产生速率和
MDA含量的影响
　　超氧阴离子自由基·O-2 是 AOS 的主要成员 ,
它是分子氧在植物细胞内进行单电子还原的结果 ,
既可以直接启动膜脂过氧化 , 同时还可以通过
Habwr-Weiss反应生成毒性极强的·OH 来启动膜脂
过氧化 , 从而导致细胞伤害 。MDA 作为过氧化产
物 , 它能引起膜中蛋白质的聚合和交联 、核酸和氨
基酸等活性物质沉积(脂褐素), 使蛋白质和酶的
结构和催化功能发生变化而干扰细胞内正常的生命
图 6　La3+对GF 43试管苗根系 POD 活性的影响
活动[ 15] 。
由图 7 , 8可知 , 随着GF43试管苗根系的衰老 ,
·O-2 产生速率和 MDA 含量逐渐增加 。而 2.5
μmol·L-1 LaCl3处理可以减慢试管苗根系中·O-2
产生速率和降低MDA 含量 。培养基中添加 La3+后
4 ～ 9 周·O-2 产生速率只有对照的 29%, 36%,
42%, 56%, 48%和 47%, MDA 含量分别为对照
的 45%, 48%, 52%, 48%, 47%和 64%。这与根
图 7　La 3+对GF 43试管苗根系·O-2 产生速率的影响
图 8　La3+对GF 43试管苗根系MDA 含量的影响
6895期　　　　　　　　　　宋卫平等　LaCl3 对欧洲李GF 43试管苗根系生长及衰老作用的影响　　　　　　　　　　　
系的生长 、质膜相对透性 、抗氧化酶活性的变化是
一致的 。这说明 La3+处理能降低试管苗根系生长
与老化过程中超氧阴离子自由基·O-2 产生速率 ,
减少MDA的积累 。
3　讨　论
GF 43试管苗在生根培养基中培养 10 d 后陆续
生根 , 根系初为白色 , 粗壮有力 。随培养时间的增
加 , 延伸的根系逐渐变细 , 后部根系出现褐化等老
化特征 。培养在添加有 2.5 μmol·L-1 LaCl3的生根
培养基上的试管苗根系在生长过程中粗度一直维
持 , 很少出现褐化 , 且生长量和干物质积累量均明
显高于对照 。表明 LaCl 3处理能促进试管苗根系生
长 , 提高根系的抗老化能力。
正常情况下 , 植物细胞内自由基的产生和清
除处于动态平衡状态 , 自由基水平低 , 不会伤害细
胞 。而衰老则打破这个平衡 , 导致自由基过量积
累 。自由基伤害细胞的途径之一是导致膜脂过氧
化作用 , SOD和 CAT 活性下降 , 同时产生较多膜
脂过氧化产物(如丙二醛), 膜的完整性被破坏[ 16] 。
焦根林等[ 6] 研究表明 La , Ce , Pr , Nd , Sm , Eu ,
Gd , Y 8种稀土元素均能降低玉米根组织膜透性 ,
减少离子外渗量。沈博礼 、 安建平和周晓波
等[ 17～ 19]的实验表明在渗透胁迫下稀土和 NdCl3 能
提高小麦幼苗的 SOD , CAT , POD 活性 , 降低膜透
性及MDA 含量 。王金胜和王春霞等[ 20 , 21]研究认
为微量的铈离子可清除大量的·O-2 。洪法水等研究
认为 La , Ce 处理后使萌发期间水稻老化种子的
POD , SOD , CAT 活性得到明显的提高 , 降低了·
O-2 的产生速率 , 维护了膜的稳定性及完整性 , 提
高老化种子的发芽率和活力[ 4 , 5] 。
实验在 GF43试管苗生根培养基中加入 2.5
μmol·L-1 LaCl3后细胞质膜透性反应最大 , 作用最
明显 , La3+处理第九周细胞质膜的渗漏水平仍低
于对照第四周的水平 。这与 LaCl3促进试管苗根系
SOD , CAT , POD 的活性有关。由于 SOD 活性增
强 , SOD 将超氧化物·O-2 歧化为 H2O2 的能力增
强 , 减少·O-2 的积累;而 CAT 和 POD活性增强则
进一步加快H 2O2分解速度 , 生成对细胞无伤害的
H2O和O2 。LaCl3处理降低GF43试管苗根系O2·-自
由基产生速率和膜脂过氧化产物 MDA含量 , 这表
明 La3+能缓解膜损伤 , 延缓试管苗根系的衰老 ,
具有抗衰老的作用 。La 的生理作用有待于进一步
研究。
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Effects of Lanthanum on Root Growth and Senescence of
GF43(Prunus domestica)Plantlet in Vitro
Song Weiping1＊ , Gu Fugen1 , Wang Jijun2 , Liu Jiajia1 , Xi Qunhua1(1 .College of Life Sciences ,
Suzhou University , Suzhou 215006 , China;2 .Limited Company of Gardening Scenery of Suzhou
City , Suzhou 215011 , China)
Abstract:The effect and its mechanism of lanthanum
on GF43 plantlet in vitro were studied.The results of
experiments show that LaCl3 treatments increase root
growth rate , dry weight of GF 43 and enhance activities
of superoxide dismutase (SOD)and catalase (CAT)
and peroxidase (POD).Moreover , LaCl3 treatments
can decrease ·O-2 and malond ialdehyde (MDA)con-
tents and reduce cell membrane permeability of GF43.
Key words:agricultural biology;lanthanum;GF43 plantlet in vitro;rooting;senescence;rare earths
＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊
2004全国冶金物理化学学术会议在郑州召开
由国家自然科学基金委员会工程与材料学部 、中国有色金属学会冶金物理化学学术委员会 、中国金属
学会冶金物理化学专业委员会 、中国稀土学会主办 , 由中国铝业公司河南分公司 、中国铝业公司郑州研究
院和中南大学联合承办的 2004年全国冶金物理化学学术会议于 2004年 8月 23 ～ 27日在郑州召开。来自全
国各地的 117名代表参加了会议 。
会议由《中国稀土学报》出版了论文专集 , 共收录论文 145篇 。会议期间大会报告 17篇 , 按(1)冶金热
力学 、绿色冶金及环境保护的物理化学;(2)冶金动力学及反应工程学 、冶金及能源电化学;(3)计算物理
化学 、材料物理化学;(4)冶金新工艺 、新方法 、新材料及相关理论进行分组交流 , 分组交流论文 52篇。论
文充分展示了我国冶金物理化学近两年来的新进展 , 突出了以氧化铝生产基础理论研究为鲜明特色的主
题 。
本次会议得到承办单位中国铝业公司河南分公司 、中国铝业公司郑州研究院领导的高度重视 , 并在经
费上给予大力资助 , 为本次会议的顺利召开提供了有力的经济保障。中国金属学会资助了本次会议。
会议期间 , 中国有色金属学会冶金物理化学学术委员会 、中国金属学会冶金物理化学专业委员会分别
举行了委员会议 , 并举行了中国有色金属学会冶金物理化学学术委员会与中国金属学会冶金物理化学专业
委员会联席会 , 决定 2006年召开的下届全国冶金物理化学学术会议由山东冶金设计院 、山东理工大学 、北
京科技大学联合承办 , 在山东省济南市或淄博市举行 。
6915期　　　　　　　　　　宋卫平等　LaCl3 对欧洲李GF 43试管苗根系生长及衰老作用的影响