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The Regulation of 6-BA, IAA, GA3 and ABA on the Ripening and Senescence of Mu Jujube’s Fruits(Ziziphus jujuba L.)

6-BA、IAA、GA3与ABA对木枣果实成熟衰老的调控作用



全 文 :·研究报告·
生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2016, 32(1):88-91
植物胚胎发生、种子萌发、营养生长、果实成
熟和叶片衰老等生长发育的各个阶段都受到多种激
素信号的控制[1]。随着人们对植物激素信号转导途
径研究的深入,目前已发现各个激素间具有明显的
相互促进与互为拮抗的关系,而这一关系与外界环
境信号及自身发育程序对激素作用的调控一起组成
了一个非常精细和复杂的调控网络[2,3]。植物生长
调节剂对植物生长发育的调控一般是通过调控细胞
收稿日期 :2015-03-09
基金项目 :山西省自然科学基金项目(2013011029-1),吕梁学院自然科学校内基金项目(ZRXN201203)
作者简介 :杨卫民,男,教授,研究方向 :枣裂果发生的生理基础及调控机制 ;E-mail :yangweimin0318@sina.com
6-BA、IAA、GA3 与 ABA 对木枣果实成熟衰老的
调控作用
杨卫民  杜京旗  赵君
(吕梁学院植物化学研究所,吕梁 033001)
摘 要 : 在木枣白熟期,用不同的植物激素处理果实,通过检测其生理生化变化,研究 6-BA、IAA、GA3 与 ABA 对枣果实
成熟衰老的调控作用。结果显示,6-BA、IAA、GA3 和 ABA 处理后枣果中 DNA 含量差异较为明显,其中,ABA 和 6-BA 处理效果
显著 ;GA3 和 IAA 处理后枣组织中的丙二醛(MDA)含量明显低于对照组,6-BA 和 ABA 处理则相反 ;除 ABA 处理外,枣组织中
脯氨酸(Pro)含量明显低于对照组,维生素 C(Vc)含量变化则相反 ;过氧化氢酶(CAT)活性表现差异很大,ABA 和 6-BA 处
理 CAT 活性显著高于对照组,IAA 和 GA3 处理则相反。6-BA、IAA、GA3 与 ABA 的生理作用在多方面表现为相互促进与互为拮抗
的关系,有调控木枣果实成熟衰老的作用。
关键词 : 木枣 ;植物激素 ;生理生化 ;成熟衰老 ;调控作用
DOI :10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2016.01.014
The Regulation of 6-BA,IAA,GA3 and ABA on the Ripening and
Senescence of Mu Jujube’s Fruits(Ziziphus jujuba L.)
YANG Wei-min DU Jing-qi ZHAO Jun
(Institute of Plant Chemistry,Lüliang University,Lüliang 033001)
Abstract: In white mature period of Mu jujube, treating the fruits with different plant hormones 6-BA, IAA, GA3 and ABA, the regulatory
effect of them on the ripening and senescence of fruits were studied through the detection of physiological and biochemical changes. Results
showed that : the contents of DNA in jujube fruit after 6-BA, IAA, GA3 and ABA treatment varied significantly, and the effects with ABA and
6-BA treatment were the most ;the contents of MDA in jujube tissue after GA3 and IAA treatment were significantly lower than those in the
control group, and the results after 6-BA and ABA treatment were contrary ;the contents of proline in jujube tissue were significantly lower
than those in the control group except ABA treatment, and the contents of Vc were in the opposite ; the CAT activity differed greatly, the CAT
activities with ABA and 6-BA treatment were significantly higher than those in the control group, and those with IAA and GA3 were contrary. In
conclusion, the physiological role of 6-BA, IAA, GA3 and ABA presented as the mutual promotion and antagonists in many ways, and showed
their regulations on ripening and senescence in Mu jujube fruit.
Key words: Mu jujube ;plant hormone ; physiological and biochemical ;senescence ; regulation
2016,32(1) 89杨卫民等:6-BA、IAA、GA3 与 ABA 对木枣果实成熟衰老的调控作用
分裂、细胞分化、细胞伸长和细胞死亡等方式进行
的[1,2]。在枣(Ziziphus jujuba L.)冷藏方面,李红
卫等[4,5]发现,ABA 处理促进了冬枣果肉 MDA 和
过氧化氢的积累,提高了 CAT 活性,促进了枣果实
的成熟衰老,而 GA3 具有延缓作用。进一步研究发
现,外源 ABA 处理抑制了内源 GA3 和 IAA 含量的
增加,促进了冬枣储藏期的成熟衰老。杨卫民等[6]
认为,自然条件下 GA3、CTK、IAA 与 ABA 协调着
枣果实的生长和发育过程,在生理活动中表现出相
互制约和拮抗的关系。薛梦林等[7]认为 GA3 处理保
持了果实较好的硬度等指标,有延缓枣成熟衰老的
功效。甘霖等[8]发现枣果中 CAT 活性与 Vc 总量的
增加呈极显著负相关。魏天军等[9]也发现枣果实发
育后期 Vc 含量与果实发育成熟度呈极显著的负相关
关系。王如福[10]发现 GA3 与 ABA 在许多方面表现
出相拮抗的生理作用,如采前 GA3 处理可以明显延
缓采后梨枣成熟衰老的进程,从而抑制了枣果肉组
织的膜透性增高和 Vc 的损失。张有林等[11,12]认为
ABA 处理加快了枣果的衰老,促进了 Vc 等的下降,
显著降低了鲜果率,说明 ABA 是导致枣果变软衰老
的主要因素之一。到目前为止,前人的研究仅限于
对枣成熟某个生理指标的讨论,对激素的调控也仅
仅表现在 GA3 与 ABA 之间。本研究以山西柳林县小
垣则村黄河滩枣(木枣)为应试材料,在木枣白熟期,
分别用不同浓度的 6-BA、IAA、GA3 和 ABA 进行处
理,通过综合检测组织中 DNA、MDA、Vc、Pro 含
量和 CAT 活性等生理生化指标,研究木枣果实成熟
生理及植物生长调节剂的调控作用,为调控枣果实
成熟衰老机制的建立奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 实验材料 木枣为吕梁当地品种,采集于柳
林县孟门镇小垣则村黄河边。
1.1.2 主要试剂与仪器 三氯乙酸、硫代巴比妥酸、
过氧化氢、磷酸、盐酸、氢氧化钠、冰醋酸、茚三酮、
乙醇、Pro、IAA、GA3、ABA 和 6-BA 腺嘌呤。
1.1.3 仪器主要仪器 TU-1901 紫外可见分光光度
计(北京普析)、KH-1000 高速离心机(山东科华)、
ALB-224 电子天平(赛多利斯)、恒温水浴锅(金坛
市杰瑞尔)、SHB- Ⅲ A 循环水式多用真空泵(郑州
长城科工贸)。
1.2 方法
1.2.1 实验材料的选取及分组 2014 年在山西柳林
孟门镇小垣则村黄河滩地,选择树龄均一,大小适
度的木枣 28 株,分成 4 组,每组 7 株。
1.2.2 实验材料的处理 在木枣白熟期(2014 年
8 月 20 日 左 右 ), 分 别 以 25、50、75、100 和 125
mg/L 的 ABA 与 GA3、IAA 和 6-BA 喷 洒 木 枣 果 实,
各处理均以喷清水为对照,单枝小区,每个处理喷
50 个左右枣果,重复 2 次。于成熟期(2014 年 9 月
25 日)采摘。冰冻保存。
1.2.3 DNA 提取和含量测定 采用改良 CTAB 法,
参照陈碧华和李登科等[13,14]的提取方法进行。
1.2.4 MDA 含量测定 采用硫代巴比妥酸法(TB-
A),参照文献[15]中的方法进行。
1.2.5 Pro 含量测定 采用茚三酮法,参照文献[16]
进行。
1.2.6 维生素 C 含量测定 采用 2,6- 二氯酚靛酚法,
参照文献[17]进行。
1.2.7 CAT 活性测定 采用紫外吸收法,参照文
献[18]进行。
2 结果
2.1 木枣果实组织中DNA含量变化
图 1 显示,生长调节剂处理枣组织中 DNA 含量
大小的变化为 ABA>6-BA>IAA>GA3,其中,ABA 和
6-BA 处理 DNA 含量最高。结果表明,6-BA、IAA、
GA3 和 ABA 是两类生理作用不同的植物激素,在诱
导激素响应的表达方式也不同。
2.2 木枣果实组织中MDA含量变化
图 2 显示,GA3 和 IAA 处理枣组织中 MDA 含
量明显低于对照组,而 6-BA 和 ABA 处理效果则相反。
其中 IAA 处理枣组织中 MDA 含量最低,ABA 处理
则最高。结果表明,IAA、GA3 与 6-BA、ABA 在诱
导枣组织内 MDA 产生方面存在着相反的生理效应,
6-BA 处理所表现出的“意外”效果,值得进一步研究,
这可能与枣果实成熟衰老的过程有别于其它核果成
熟衰老的原因。
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2016,Vol.32,No.190
2.3 木枣果实组织中Pro含量变化
图 3 显 示,6-BA、IAA 和 GA3 处 理 枣 组 织 中
Pro 含量均明显低于对照组,ABA 处理效果则相反,
且效果显著。结果表明,6-BA、IAA、GA3 与 ABA
在诱导枣组织内 Pro 产生方面存在着完全不同的生
理效应。尤其是在诱导枣组织成熟衰老的过程中表
现为相互拮抗的生理效应,这可能与它们调控枣果
实成熟衰老有关。
2.4 木枣果实组织中Vc含量变化
图 4 显示,除 ABA 处理外,处理枣组织中,其
它处理 Vc 含量均高于对照组。结果表明,6-BA、
IAA 和 GA3 促进了 Vc 积累,有利于增强组织抗氧化
能力;ABA 抑制了 Vc 积累,降低了组织抗氧化能力。
6-BA、IAA、GA3 与 ABA 在诱导枣组织内 Vc 产生
方面也表现为相互拮抗的生理效应,这可能与它们
调控枣果实成熟衰老有关。
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000 25 mg/L
50 mg/L
75 mg/L
100 mg/L
125 mg/Lሩ➗ 6-BA IAA GA3 ABA◰㍐⎃ᓖ/ mg·L-1 DNAਜ਼䟿 μg·mL-1
图 1 不同激素处理对木枣组织中 DNA 含量的影响
-0.005
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04 ሩ➗ 6-BA IAA GA3 ABA◰㍐⎃ᓖ/ mg·L-1 MDAਜ਼䟿/ μmol·g-1 25 mg/L50 mg/L75 mg/L100 mg/L125 mg/L
图 2 不同激素处理对木枣组织中 MDA 含量的影响
-40
-20
0
20
40
60
80
100 ሩ➗ 6-BA IAA GA3 ABA◰㍐⎃ᓖ/ mg·L-1 Proਜ਼䟿 μg·mL-1 25 mg/L50 mg/L75 mg/L100 mg/L125 mg/L
图 3 不同激素处理对木枣组织中 Pro 含量的影响
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100 ሩ➗ 6-BA IAA GA3 ABA◰㍐⎃ᓖ/ mg·L-1 Vcਜ਼䟿/ μg·g-1 25 mg/L50 mg/L75 mg/L100 mg/L125 mg/L
图 4 不同激素处理对木枣组织中 Vc 含量的影响
2.5 木枣果实组织中CAT活性的变化
图 5 显示,处理组枣组织中 CAT 活性表现差异
很大,ABA 和 6-BA 处理 CAT 活性显著高于对照组,
IAA 和 GA3 处理效果则相反。
-0.001
0
0.001
0.002
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0.005
0.006
0.007
0.008 ሩ➗ 6-BA IAA GA3 ABA◰㍐⎃ᓖ/ mg/L-1 CAT⍫࣋ / U·min-1 ·g-1 FW 25 mg/L50 mg/L75 mg/L100 mg/L125 mg/L
图 5 不同激素处理对木枣组织中 CAT 活性的影响
3 讨论
在枣果发育阶段,不同的植物激素可诱导并激
活它们各自的信号转导通路,最终通过信息的传递
诱导激素响应基因的表达和表现出不同的生理现象,
2016,32(1) 91杨卫民等:6-BA、IAA、GA3 与 ABA 对木枣果实成熟衰老的调控作用
枣组织中 DNA 含量变化是激素诱导响应基因表达的
结果。6-BA、IAA 和 GA3 处理增加了 DNA 含量,保
证了细胞分裂的正常进行 ;而 ABA 处理后枣组织中
DNA 含量的变化与诱导成熟衰老有关。
在植物衰老生理研究中 MDA 和 Pro 是一个常用
生理指标,MDA 和 Pro 含量变化可间接确定膜系统
受损程度和体内代谢水平和发育状态。ABA 处理促
进了枣组织中 MDA 和 Pro 含量明显升高,可造成膜
脂质过氧化和加快枣组织成熟衰老的过程。6-BA、
IAA 和 GA3 处理枣组织中 MDA 和 Pro 含量低,说明
了枣组织膜脂质过氧化程度低,植物生长情况良好,
有延缓枣组织成熟衰老的作用。而 6-BA 处理后枣组
织中 Pro 含量表现出的 “意外效果”,需进一步研究。
Vc 和 CAT 是植物体内对自由基伤害产生的相
应保护系统成员,其含量和活性的变化,可作为抗
氧化、抗衰老的重要生理指标。在枣果实成熟衰老
期,ABA 处 理 抑 制 了 枣 组 织 中 Vc 积 累 和 提 高 了
CAT 活性,可降低枣组织抗氧化能力和加快成熟衰
老的过程。6-BA、IAA 和 GA3 处理促进了 Vc 积累
和降低了 CAT 活性,有利于增强组织抗氧化能力 ;
而有关 6-BA 处理诱导枣组织中 CAT 活性增加的原
因目前还不清楚。
总之,枣果实的成熟衰老是一个复杂的生理生
化过程,与植物激素的调节控制密切相关。植物激
素诱导并激活了它们各自的信号转导通路,最终通
过信息的传递诱导响应基因的表达和表现出不同的
生理现象。
4 结论
ABA 处理木枣果实增加了组织中 DNA、MDA
和 Pro 含量,抑制了 Vc 的积累和提高了 CAT 活性。
6-BA、IAA 和 GA3 处理促进了枣组织中 Vc 积累和
降低了 CAT 活性,减少了 MDA 和 Pro 含量。
6-BA、IAA、GA3 与 ABA 的生理作用在多方面
表现为相互促进与互为拮抗的关系,有调控木枣果
实成熟衰老的作用。
参 考 文 献
[1] Wolters H, Jurgens G. Survival of the flexible :Hormonal growth
control and adaptation in plant development[J]. Nat Rev Genet,
2009, 10 :305-317.
[2] 熊国胜 , 李家洋 , 王永红 . 植物激素调控研究进展[J]. 科学
通报 , 2009, 54(18): 2716-2733.
[3] Santner A, Calderon-Villalobos LIA, Estelle M. Plant hormones are
versatile chemical regulators of plant growth[J]. Nat Chem Biol,
2009, 5 :301-307.
[4] 李红卫 , 韩涛 , 李丽萍 . ABA、GA3 处理对冬枣采后果肉活性氧
代谢的影响[J]. 园艺学报 , 2005, 32(5):793-797.
[5] 李红卫 , 冯双庆 . 脱落酸和乙烯对冬枣果实成熟衰老的调控[J].
食品科学 , 2003, 24(2):147-150.
[6] 杨卫民 , 杜京旗 , 赵君 . ABA 与 NO, GA3 在枣果实发育期的网
络关系与拮抗效应探讨[J]. 山西农业科学 , 2014, 42(2):
195-198, 202.
[7] 薛梦林 , 张平 , 张继澍 , 王莉 . 脆枣采后赤霉素处理对其生理
生化的影响[J]. 园艺学报 , 2003, 30(2):147-151.
[8] 甘霖 , 谢永红 , 吴正琴 , 嘉平 . 大枣果实发育过程中维生素 C
的变化及其相关性研究[J]. 果树学报 , 2002, 19(4):240
-242.
[9] 魏天军 , 窦云萍 . 灵武长枣果实发育成熟期生理生化变化[J].
中国农学通报 , 2008, 24(4):235-239.
[10] 王如福 . 鲜枣耐贮性的影响因素及调控机理研究[D]. 北京:
中国农业大学 , 2002 :1-79.
[11] 张有林 , 陈锦屏 . 葡萄、鲜枣采后贮期脱落酸变化与呼吸非
跃变性研究[J]. 西北植物学报 , 2002, 22(5):1197-1202.
[12] 张有林 , 陈锦屏 . 鲜枣贮期脱落酸与品质变化关系的研究[J].
农业工程学报 , 2000, 16(5):106-109.
[13]李登科 , 黄丛林 , 田建保 , 等 . 高质量枣树基因组 DNA 提取方
法的研究[J]. 分子植物育种 , 2005, 3(4):579-583.
[14] 陈碧华 . 一种改良的 CTAB 法提取马尾松基因组 DNA[J].
广东林业科技 , 2009, 25(2):26-29.
[15] 魏天军 , 窦云萍 . 灵武长枣果实发育成熟期生理生化变化[J].
中国农学通报 , 2008, 24(4):235-239.
[16] 张殿忠 , 王沛洪 , 赵会贤 . 测定小麦叶片游离 Pro 含量的方
法[J]. 植物生理学通讯 , 1990(4):62-65.
[17] 鲁周民 , 张丽 , 尹蓉 , 张忠良 . 酶解条件对红枣汁主要成分的
影响[J]. 农业工程学报 , 2009, 25(1):300-302.
[18] 刘世鹏 , 曹娟云 , 陈宗礼 . 鲜枣中过氧化氢酶活性的测定[J].
北方园艺 , 2011, 17 :22-24.
(责任编辑 马鑫)