全 文 ：北方园艺 2007(2):1～ 5 试验研究
高温胁迫对莴笋幼苗叶绿素和抗氧化系统的影响
王 　娟 , 寿 森 炎
(浙江大学园艺系 ,杭州 310029)
第一作者简介:王娟 , 女 , 1983 年生 , 硕士 , 研究方向为植物逆
境生理。
通讯作者:寿森炎 , 男 ,教授 , 硕士生导师 ,研究方向为蔬菜生
长发育与栽培技术 、设施园艺环境的调控与栽培技术 、部分蔬
菜品种选育与分子标记辅助育种技术的研究。
基金项目:浙江省重大科技招标资助项目,编号:200AC12008。
收稿日期:2006 - 10 - 24
　　摘　要:以耐热性不同的“夏抗 40”和“种都冬青”两个莴笋品种的幼苗为材料 ,研究了
以22℃/15℃(d /n)为对照 ,32℃/28℃(d /n) 、37℃/30℃(d /n)高温胁迫期间以及随后的恢
复过程中植株叶绿素和抗氧化系统的变化。高温胁迫条件下 ,莴笋幼苗的叶绿素总量和类
胡萝卜素的含量都低于对照;MDA 含量则随高温胁迫时间的延长不断上升 ,热敏品种上升
幅度大 ,37℃/30℃(d /n)条件下差异显著;高温胁迫过程中 ,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧
化氢酶(CA T)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均高于对照 ,解除胁迫后 ,都能恢复对照水
平;脯氨酸(Pro)含量在高温胁迫下比对照有明显增长 ,32℃/28℃(d /n)处理 48 h 与对照呈
显著差异 , Pro 含量的增加与耐热性成正相关。
关键词:莴笋;高温胁迫;叶绿素;抗氧化系统
中图分类号:S 644. 6　文献标识码:A　文章编号:1001 - 0009(2007)02 - 0001 - 05
　　莴笋是菊科莴苣属的一 、二年生蔬菜植物 ,肥大
的花茎为食用器官 ,它的原产地在地中海沿岸 ,约在
公元 5世纪传入我国 ,莴笋不仅营养丰富 ,而且有一
定的药用价值 ,因此 ,我国大部分地区都有广泛种植。
莴笋是半耐寒性蔬菜 ,喜冷凉 ,茎叶生长时的适宜温
度为 18℃～ 22℃,温度在 24℃以上时 ,就会影响生
长。秋莴笋在种植中 ,由于苗期高温 ,导致花芽提早
分化 ,先期抽薹 ,从而影响食用器官的形成[ 1] 。因此 ,
选育耐热 、质优的秋莴笋品种就显得十分重要 。通过
对耐热性不同的莴笋在高温胁迫下幼苗的叶绿素和
抗氧化系统变化的研究 ,以期为莴笋耐热品种筛选提
供理论依据。
1　材料和方法
1. 1　材料
试验于 2006年 3 ～ 5月在浙江大学园艺系蔬菜
所进行。供试品种为耐热性强的“夏抗 40”和耐热性
弱的“种都冬青” ,于 2006年 3月 22日播于 15孔穴
盘中 ,每品种 9盘。幼苗 5 ～ 7叶时放入智能人工气
候箱 , 设 3 个处理温度:22℃/15℃(d /n)(CK)、
32℃/28℃(d /n) 、37℃/30℃(d /n), 空气湿度为
(80±7)%,每处理 、每品种 3盘 ,处理 3 d 。高温处理
苗于田间自然条件下生长 3 d ,即为恢复苗 ,分别于处
理 24 h 、48 h 、72 h 及恢复 3 d各取样一次 ,进行各项
指标测定。
1. 2　方法
1. 2. 1　取样　每处理每次取样 3株 ,取样部位为第
2 、3片成熟叶 。各项指标测定重复 3次 。
1. 2. 2　测定方法 　叶绿素含量的测定:分光光度
法[ 2] ;丙二醛(MDA)含量的测定:按 Heath[ 3] 等的
方法;酶的提取及其活性测定:SOD(超氧化物歧化
酶)、CA T(过氧化氢酶)、APX(抗坏血酸过氧化物
酶)酶液的提取参照朱祝军等[ 4] 的方法 ,SOD的活性
采用 Giannopo li tis等[ 5] 的方法测定 , CA T 活性采用
Cakmak等[ 6] 的方法测定 , APX 的活性采用 Nakano
等[ 7] 方法测定;脯氨酸含量的测定:茚三酮法[ 2] 。
2　结果与分析
2. 1　高温胁迫对莴笋幼苗叶绿素和类胡萝卜素含量
的影响
由图 1可知 ,高温胁迫下 ,莴笋幼苗的叶绿素总
量和类胡萝卜素的含量都低于对照 ,解除胁迫后 ,含
量没有恢复 ,而是继续呈下降趋势。37℃/30℃(d/n)
处理 72 h ,又恢复 3 d后 , “夏抗 40”的叶绿素总量和
类胡萝卜素的含量分别比对照下降了 38. 7%和
22. 3%,“种都冬青”叶绿素总量和类胡萝卜素的含量
分别比对照下降了 33. 6%和 18. 4%。叶绿素总量和
类胡萝卜素的含量在高温胁迫下变化规律一致 ,但与
耐热性没有显著相关性。
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试验研究 北方园艺 2007(2):1～ 5
图 1　高温胁迫对莴笋幼苗叶绿素和类胡萝卜素含量的影响
2. 2　高温胁迫对莴笋幼苗 MDA含量的影响
丙二醛(MDA)是膜脂过氧化的重要产物 ,表示
细胞膜脂过氧化程度和植物对逆境条件反应的强弱。
从图 2可看出 ,高温胁迫下 MDA 积累明显增加 ,温
度越高增加趋势越明显 ,并且同耐热性密切相关 ,耐
热品种“夏抗 40”在 37℃/30℃(d /n)处理 72 h 时 ,
MDA 含量比对照增加了 38. 9%,而相同条件下热敏
品种“种都冬青”则增加了 106. 2%,两品种差异显
著 ,说明耐热品种比热敏品种在高温下膜脂过氧化程
度低 。温度恢复 3 d后 , MDA 含量有所下降 ,但“种
都冬青”由于膜脂过氧化程度严重 ,因此下降后仍比
对照高出 65. 85%。
2. 3　高温胁迫对莴笋幼苗 SOD 、CA T 、APX活性的
影响
SOD 、CA T 、APX是植物体内清除活性氧的重要
酶类 。SOD是活性氧清除反应中的一个重要的抗氧
化酶 ,对于清除氧自由基 ,防止氧自由基破坏细胞的
组成 、结构和功能 ,保护细胞免受氧化损伤具有十分
重要的作用。由图 3可看出 ,高温胁迫下 ,SOD活性
先上升后下降 ,在处理 48 h达到峰值 , 37℃/30℃(d /
n)处理比 32℃/28℃(d /n)处理更为显著 , “夏抗 40”
和“种都冬青”在 37℃/30℃(d /n)处理 48 h 后 SOD
活性明显上升 , 分别比对照上升了 89. 57%和
74. 72%。解除胁迫后 ,耐热品种很快恢复 ,而热敏品
种仍保持较高的活性 。
CA T 是清除叶绿体中 H 2O 2 的关键酶。如图 4
所示 ,高温胁迫下 ,CA T 的活性随胁迫时间的延长而
不断上升 , “夏抗 40”在 37℃/30℃(d /n)处理下比在
32℃/28℃(d /n)处理下 CA T 活性上升速度快 ,但胁
迫 72 h ,均达到最大峰值 ,解除胁迫 3 d后 ,恢复到对
照水平 。“种都冬青”在 32℃/28℃(d /n)处理下 24 h
与 48 h之间 CA T 活性迅速上升至最大值 ,之后有所
下降 ,解除胁迫后 CA T 活性下降缓慢 ,难于恢复对
照水平 。
APX与 CAT 一样都是消除 H 2O 2 的主要酶类 。
图 5表明 ,随着胁迫时间的延长 A PX的活性不断上
升 ,37℃/30℃(d /n)处理 72 h 呈显著差异 , “夏抗
40”和“种都冬青”分别比对照增加 260%和 87. 31%,
抗热品种 APX活性增加幅度明显高于热敏品种 ,说
明 A PX活性与耐热性成正相关 ,耐热性强 ,高温胁
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图 5　高温胁迫对莴笋幼苗 APX 活性的影响
图 6　高温胁迫对莴笋幼苗 Pro含量的影响
迫时 APX活性上升快 ,从而能更快的清除过量的活
性氧 ,减少其对细胞的破坏。
2. 4　高温胁迫对莴笋幼苗 Pro 含量的影响
从图6可以看出 ,高温胁迫过程中“夏抗40”和“种
都冬青”游离 Pro含量比对照有明显的增长。说明高
温胁迫下使蛋白质降解 ,游离氨基酸含量增加 ,特别是
引起脯氨酸迅速的积累 ,从而保持细胞膜的稳定性。
高温胁迫 48 h , 32℃/28℃(d/n)温度下两品种均与对
照呈显著差异 ,“夏抗 40”与“种都冬青”分别比对照增
加284. 5%和 185. 9%,表明 Pro含量增加与耐热性成
正相关。解除胁迫后 ,Pro 含量恢复正常 。
3　讨　论
高温胁迫下莴笋幼苗的叶绿素总量和类胡萝卜
素含量都有所下降 ,表明高温胁迫使叶绿素合成受
阻 ,分解加快 ,直接影响植物对光能的吸收 ,引起光合
作用的下降 。类胡萝卜素能及时清除叶绿体中产生
的 O -2 和1O2 ,其含量降低可能是为了猝灭活性氧 ,防
止膜脂过氧化[ 9 , 10] 。
MDA 是膜脂过氧化物 ,其含量变化常用来衡量
膜结构的损伤程度。试验结果表明 ,耐热品种“夏抗
40”MDA 积累量小于热敏品种“种都冬青” ,说明莴
笋耐热品种在高温胁迫下氧化过程较慢 ,细胞膜热稳
定性强 。
正常环境下生长的植物体内活性氧产生和猝灭
处于动态平衡 ,高温胁迫往往导致活性氧代谢平衡破
坏 ,为了避免活性氧过量对植物的伤害 ,清除活性氧
的酶促防御系统活性随之变化[ 1 1 , 12 , 13] 。试验中 ,高温
胁迫过程中 SOD 、CA T 、A PX活性均高于对照水平 ,
且耐热品种比热敏品种活性升高幅度大。SOD活性
表现为先上升后下降的趋势 ,CA T 、APX活性则随着
受胁迫时间的延长不断上升 ,这可能是由于 SOD 对
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热胁迫反应最敏感 ,在处理初期活性迅速上升 ,SOD
可使 O -2 转化为 H 2O 2 ,H 2O 2 可以和O -2 相互作用产
生更多的氧自由基 ,对细胞形成伤害 ,而 CA T 、APX
可以清除 H 2O 2 [ 11] ,因此 ,在 SOD活性增强产生大量
H 2O2 后 , CA T 、APX活性迅速上升 ,以减少过多的
氧自由基对细胞的伤害 。解除胁迫后 , SOD 、CAT 、
APX的活性明显下降。
高温胁迫使蛋白质降解 ,游离氨基酸含量增加 ,
特别是引起脯氨酸大量积累 ,Pro 主要通过保持细胞
膜的稳定性 ,使细胞在逆境下保持分裂能力和增殖 ,
减少褐变 ,提高存活率来增强对热胁迫的耐性 。廖飞
雄等[ 14] 的研究表明培养基中添加外源的 Pro ,菜心愈
伤组织 3种膜保护酶 POD 、CAT 和 SOD 活性都有
不同的提高。试验中 ,高温胁迫使 Pro 含量比对照有
明显增加 ,且耐热品种比热敏品种积累量大 ,在胁迫
过程中 Pro 含量先上升后下降 ,这可能是由于莴笋幼
苗在胁迫初期反应敏感 ,而随后的高温起到一定锻炼
作用 ,使 Pro含量有所下降。
4　结　论
耐热性不同的两个莴笋品种在 32℃/28℃(d /
n)、37℃/30℃(d /n)两个高温条件下都受到一定的
伤害 ,并且温度越高 ,胁迫时间越长 ,受害程度也越
深 ,热敏品种比抗热品种更易受到伤害 ,且难恢复。
对胁迫过程中莴笋幼苗的一些生理生化指标的测定
发现 ,MDA含量 、过氧化氢酶(CA T)、抗坏血酸过氧
化物酶(APX)活性和脯氨酸(Pro)含量变化较为明
显 ,因此可将其作为筛选抗热型莴笋品种的指标。
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Effects of High Temperature Stress on Chlorophy11 and
Autioxidant Systems in Lettuce Seedlings
WANG Juan , SHOU Sen-yan
(Department of Ho rticulture , Zhejiang Univer sity , Hangzhou 310029)
Abstract:Effects of tw o high temperature st ress 32℃/28℃(d /n), 37℃/30℃(d /n) on chlorophy11 and autio xi-
dant systems in let tuce seedling s of heat-to lerant “Xiakang40” and hea t-sensi tive “Zhongdudongqing” were
studied. Under high tempe ra ture condi tion , the contents o f to tal chlorophy11 and caro tenoid decreased by
mo re than 18 pe rcent as compared wi th the contro l ,which were hard to recover. With the pro long ing time o f
high temperature st ress , MDA content improved fast , show ing mo re signif icant effects at 37℃/30℃(d /n)
in heat-sensitive let tuce seedling s. H igh temperature st ress increased the activities of SOD 、CA T and A PX .
The act ivities of these enzymes returned to normal af te r 3 days of recovery under normal conditions. Pro con-
tent increased markedly under 32℃/28℃(d /n) , a t the same time , much less in heat-tolerant “Xiakang40”
than in heat-sensi tive “Zhongdudongqing”.
Key words:Let tuce;High temperature st re ss;Chlo rophy11;A utioxidant sy stems
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