全 文 ：植物学通报Chinese Bulletin of Botany 2007, 24 (2): 161-167, www.chinbullbotany.com
.实验简报.
UV-B辐射对番茄花粉生活力的影响与内源激素
和多胺的关系
杨晖 1, 安黎哲 2, 王治业 1, 周剑平 1*, 王勋陵 2
1甘肃省科学院生物研究所, 兰州 730000; 2兰州大学生命科学学院, 兰州 730000
摘要 以成熟期不同的两个番茄品种同辉(早熟型)和霞光(晚熟型)为试材, 模拟兰州地区12%和20%臭氧层减薄时增强的UV-
B辐射(分别为T1=2.54 KJ.m-2.d-1和T2=4.25 KJ.m-2.d-1), 研究了大田条件下增强UV-B辐射对其花粉生活力的影响以及雄
蕊中4种内源激素(IAA、GAs、ZR和ABA)和多胺(Put、Spm和Spd)及脯氨酸的变化。结果表明: 辐射抑制了同辉的花粉萌发
和花粉管伸长, 但只降低了霞光的花粉萌发率; 两种辐射明显降低了两品种番茄雄蕊中的GAs含量, 同时造成同辉雄蕊中Put
和Spd含量明显增加, Spm和Put/Spd+Spm比值显著降低; 霞光中3种多胺含量都显著减少, 导致高辐射时Put/Spd+Spm比
值上升; 同辉番茄雄蕊的脯氨酸含量不受影响, 但高辐射使霞光番茄雄蕊的脯氨酸含量降低。实验表明, 两品种番茄花粉生活
力的变化与增强UV-B 辐射下雄蕊中GAs水平、Spm含量以及脯氨酸含量的减少有关。雄蕊中多胺和脯氨酸含量变化对UV-
B辐射的响应说明霞光品种对UV-B辐射更敏感。
关键词 内源激素, 增强UV-B辐射, 多胺, 脯氨酸, 雄蕊, 番茄
杨晖, 安黎哲, 王治业, 周剑平 , 王勋陵 (2007) . UV-B 辐射对番茄花粉生活力的影响与内源激素和多胺的关系. 植物学通报 24 ,
161-167.
收稿日期: 2006-05-11; 接受日期: 2006-08-16
基金项目: 甘肃省科技攻关项目(No. GS012-A52-059)
* 通讯作者。E-mail: zhjp8818@163.com
植物开花和花粉萌发受各种环境条件的影响, 而它
们正是植物繁殖、作物生产力以及植物建立自然群落
的基础 (Chesnokov and Manteuffel, 2000)。大量研
究证明, 作为一种有害的环境胁迫因子, 增强UV-B辐射
对植物的花粉生活力有明显影响, 表现在降低花粉生活
力(Demchik and Day, 1996)、抑制花粉萌发和花粉管
伸长 (Flint and Caldwell, 1984; Feder and Shrier, 1990;
Demchik and Day, 1996; van de Staaij et al., 1997;
Feng et al., 2000)。但是对于造成这些现象的关键因
素仍未确定 (Macherness, 2000)。农业生态系统中花
粉生活力关系到植物繁殖的有效性, 最终影响作物的产
量。已知植物激素在植物体内作为信号分子调节植物
从种子萌发、生长发育、开花结果直至衰老的各个阶
段 (Ozga and Reinecke, 2003)。多胺和游离脯氨酸
不仅是作物雄性器官发育及花粉萌发过程中的重要代谢
物质 (Chibi et al., 1994; Song et al., 1999; 陈学好等,
2003), 而且发现植物在响应不同环境胁迫时多胺 (戴尧
仁, 1988; Evans and Malmberg, 1989) 和脯氨酸 (Hare
et al., 1997) 水平也会发生变化。因此本研究以世界
上重要的经济作物和分子生物学研究的模式种(种康等,
2006)番茄(Lycopersicon esculentum)为材料, 探讨了
增强UV-B辐射对其花粉影响与雄蕊中内源激素和多胺
以及脯氨酸的关系, 试图揭示植物内源激素和多胺对植
物花粉生活力响应增强 UV-B辐射的调控机理。
1 材料与方法
1.1 植物材料及UV-B处理
供试材料为2品种番茄 (Lycopersicon esculentum), 早
熟型同辉 (TH) 和晚熟型霞光 (XG)。种子经常规灭菌
后温室穴盘育苗。挑选生长一致、5-6片真叶(此时正
是第4花序的花芽分化时期)的幼苗定植于兰州大学生命
162 植物学通报 24(2) 2007
科学学院生物园内。株行距为 50 cm× 30 cm。分别
设计对照 (环境辐射) 和2种处理 (环境辐射附加增强的
UV-B辐射) 3个地块。每地块最边缘 2行作为保护行。
定植后的幼苗缓苗1周后进行紫外辐射处理 (每处理重
复 3次)。生长条件一致: 昼夜温度 20-28℃/10-15℃,
光照强度为 400-600 mmol.m-2.s-1, 相对湿度 40%-
6 0 %。
UV-B处理: 将紫外灯管(秦牌, 30W, 陕西宝鸡光源
研究所生产)悬挂在距植株60-80 cm的高度(灯管表面
缠绕0.13 mm醋酸纤维素膜以滤除280 nm以下UV-C
波段光线), 辐射强度用 UV-B辐照计(北京师范大学生
产)测定, 根据Caldwell (1971)的公式将仪器的读数转变
为生物有效辐射(biologically effective radiation, UV-
BBE): UV-BBE＝140.2×(读数)-4.283。植物生长期间
不断调整灯管高度以保持整个实验期间辐射剂量一致。
每天辐射处理5小时 (11:00-16:00)。设3个辐射强度:
自然辐射(对照)、低强度辐射(T1=2.54 KJ.m-2.d-1)和
高强度辐射(T2= 4.25 KJ.m-2.d-1), 分别模拟兰州地区
(36°N, 海拔1 630 m)夏至前后晴天无云时臭氧层减薄
12%和 20%时增强的辐射 (Li et al., 1998)。
植株盛花期, 取第4花序完全开放的花, 按照Feng
等 (2000)和王钦丽等(2002)的方法测定花粉萌发率和花
粉管伸长; 另取雄蕊 (具有6个雄蕊的药筒, 包括花粉囊
和花粉)迅速放入液氮冷冻, 用于激素和多胺、脯氨酸
含量的测定。
1.2 测定指标及方法
1.2 .1 生长素、赤霉素、细胞分裂素和脱落酸的
提取和含量测定
采用酶联免疫法 (ELISA法)(吴颂如等, 1988)测定。称
取植物样品 0.1-0.5 g (叶片 0.5 g, 雌蕊和雄蕊 0.1-
0.2 g, 种子 0.1 g), 加入预冷的 80%甲醇 1-4 mL, 在
弱光下分次冰浴匀浆, -20℃提取24小时。将匀浆液倒
入离心管中, 于 4℃, 5 000 × g离心 10分钟; 取出上清
液, 残渣加 1 mL 80%甲醇再提取 1次, 合并 2次上清
液, 用C18胶柱 (Sep-Pak C18 Cartridge, Waters公司
产品)纯化。取纯化样液400 mL用氮气吹干, 用稀释缓
冲液溶解后即可用于赤霉素 (GA1/3, GAs)和玉米素核苷
(ZR)的测定。纯化样液400 mL用氮气吹干后溶于甲
醇, 在冰浴中经重氮甲烷甲酯化处理, 氮气吹干, 再溶
于稀释缓冲液后即可测定生长素 ( I A A )和脱落酸
( AB A)的含量。
酶联免疫试剂盒由南京农业大学农学系提供。酶
联免疫法测定内源激素用 Bio-RAD MODE L 3550 酶
标仪。
1.2.2 多胺的提取及测定
参照 Flores和Galson (1982)的方法。称取植物材料
0.5-1.0 g, 用预冷的 5％HClO4研磨, 总量 2-3 mL的
研磨混合液在冰浴中放置1小时, 离心(0-4℃, 48 000
×g, 20分钟),取上清液1 mL, 加入2 mL 2 mol.L-1的
NaOH和 15 mL苯甲酰氯, 混匀 10秒, 室温放置 20分
钟; 加入 2 mL饱和 NaCl和 2 mL乙醚混合萃取。收
集 1 mL醚相, 热气流蒸干, -80 ℃保存。高效液相
(HPLC)色谱测定前用 100 mL甲醇溶解样品。
高效液相色谱仪为岛津 (Shimadzu)LC-10AT-VP,
色谱柱为 Econosil C18 (250 mm× 4.6 mm), 柱温 25
℃; 洗脱液为 66.5％的甲醇, 流速 1 mL.min-1; SPD-
10A-VP紫外检测器, 检测波长254 nm; 进样量20 mL。
标准腐胺(putrescine, Put)、亚精胺 (spermidine,
Spd)和精胺 (spermine, Spm)均为 Sigma产品。
1.2.3 脯氨酸含量测定
按照 Bates等 (1973)的方法。取雄蕊 0.5 g, 用 3％磺
基水杨酸研磨提取, 离心 (20 000× g, 5分钟),上清液
加入冰醋酸和茚三酮试剂, 沸水浴中加热 10分钟。2
mL提取液中加入 4 mL甲苯, 混匀, 静置。取甲苯层,
用紫外可见分光光度仪 (Shimadzu UV-12-02)测定波长
520 nm处的吸光值。
1.3 数据处理
所有数据都是3次或4次重复的平均值, 并用LSD法进
行差异显著性(P＜ 0.05)分析(表 1, 图 1, 图 2, 差异显
著性用不同字母表示)。
163杨晖等: UV-B辐射对番茄花粉生活力的影响与内源激素和多胺的关系
2 结果与分析
2.1 UV-B辐射对番茄花粉生活力及雄蕊中脯氨
酸含量的影响
由表1可以看出, 两品种番茄的花粉生活力对增强UV-
B辐射的响应有区别: 与对照相比, 同辉的花粉萌发率只
在高辐射 (T2)下明显减少47％, 而霞光在两种辐射下分
别减少了 38％ (T1) 和 29％ (T2)。同辉的花粉管伸长
分别被两种辐射抑制24% (T1) 和35% (T2), 但霞光的
花粉管伸长对增强UV-B辐射不敏感。UV-B胁迫没有
改变同辉雄蕊中脯氨酸的含量, 但是高辐射明显减少了
霞光番茄雄蕊中的脯氨酸含量。
表 1 UV-B辐射对两品种番茄花粉萌发率、花粉管伸长及其雄蕊中脯氨酸含量的影响
Table 1 Effects of increased UV-B radiation on pollen germination, tube length and the proline contents in stamen of two
tomato cultivars
Pollen germinatiom (%) Pollen tube length (mm) Proline contents (mg.g-1 FW)
Treatment TH XG TH XG TH XG
Ambient 22.2 ± 1.5a 16.6 ± 1.7a 0.17 ± 0.03a 0.19 ± 0.03a 0.6592 ± 0.05a 0.8162 ± 0.04a
T1 20.6 ± 1.1a 10.3 ± 1.3b 0.13 ± 0.02b 0.18 ± 0.02a 0.6509 ± 0.03a 0.7861 ± 0.02ab
T2 11.8 ± 1.8b 11.8 ± 2.0b 0.11 ± 0.02b 0.20 ± 0.02a 0.6161 ± 0.07a 0.7558 ± 0.01bc
表中数字为 3次平均值±标准误, 同一列内不同字母表示差异显著 (P < 0.05)
All data are means of 3 measurements± SE. Data in the same column with different letters show significant difference (P < 0.05)
图 1 增强UV-B辐射对两品种番茄雄蕊中内源生长素(IAA, A)、赤霉素(GAs, B)、玉米素核苷(ZR, C)和脱落酸(ABA, D)含
量的影响(P < 0.05)
Fig. 1 Effects of increased UV-B radiation on endogenous IAA(A), GAs(B), ZR(C), and ABA(D) contents in stamens of
two tomato cultivars (P < 0.05)
164 植物学通报 24(2) 2007
植物雄蕊中积累的游离脯氨酸可以为花粉萌发和花
粉管的伸长提供能量和碳骨架, 与花粉的可育性密切相
关。研究证明, 在荔枝花的花粉发生与发育期, 可育雄
蕊中脯氨酸含量是败育花粉的 1 . 4 倍 (肖华山等 ,
2002)。王少先等 (1999) 发现感染病毒的番茄植株花
粉中游离脯氨酸明显下降, 同时花粉萌发率降低, 因此推
测生产中出现的染病番茄植株座果率低可能是由于花粉
萌发率低造成的受精不良。从本实验结果看, UV-B 辐
射对同辉番茄花粉生活力的影响与花粉中脯氨酸的变化
无关, 但高辐射对霞光花粉萌发的明显抑制与花粉中脯
氨酸含量的降低有关。
2.2 UV-B辐射对雄蕊中4种激素含量的影响
两品种番茄的雄蕊在两种辐射下GAs (图 1B) 和 ABA
(图1D) 含量明显降低; 同辉雄蕊的ZR含量 (图1C) 变
化剧烈, 低辐射下降低了 78％, 高辐射比对照增加了
3.2倍, 两种辐射下的霞光中ZR含量分别降低45% (T1)
和 37% (T2)。两品种雄蕊中 IAA含量 (图 1A) 的变化
正好相反: 同辉低辐射时增加56％, 高辐射时降低33％,
霞光低辐射时减少 43％, 高辐射时增加 56％。
植物在受到胁迫的环境下, 来自根部的细胞分裂素
水平通常会降低, 因而改变茎中的基因表达, 引起植物产
生适当的改善胁迫效应的响应 (Hare et al., 1997)。杨
志敏等 (1995)用小麦叶片切段进行的体外实验证明, 6-
BA能强烈延缓紫外光对叶绿素的降解作用, 说明6-BA
具有抗UV光伤害的作用(李元和岳明, 2002)。两品种
番茄雄蕊中细胞分裂素含量变化的差异说明其对UV-B
辐射抗性的不同。
图 2 增强 UV-B辐射对两品种番茄雄蕊中腐胺(Put, A)、精胺(Spm, B)、亚精胺(Spd, C)及腐胺 /精胺 +亚精胺比值(D)的
影响(P < 0.05)
Figure 2 Effects of increased UV-B radiation on Put (A), Spm (B), Spd (C), and Put/Spd+Spm (D) in stamens of two
tomato cultivars (P < 0.05)
165杨晖等: UV-B辐射对番茄花粉生活力的影响与内源激素和多胺的关系
由于赤霉素对植物雄性器官的生长和发育活动有重
要作用 (Mapelli and Torti, 1979; Singh et al., 2002),
因此UV-B辐射对雄蕊中GAs含量的显著降低必然影响
花粉的生长发育和正常功能。
2.3 UV-B辐射对雄蕊中多胺含量的影响
两品种番茄雄蕊中多胺的变化 (图 2)不同: 同辉中 Put
(图2A)和Spd (图2C) 含量均明显增加, 而Spm (图2B)
和Put/Spd+Spm比值(图 2D)显著降低; 霞光中 3种多
胺含量均显著减少, 而且Spm和Spd相对Put减少幅度
更大, 导致 Put/Spd+Spm比值在高辐射下明显升高。
UV-B辐射引起霞光番茄雄蕊中多胺的降低与Smith等
(2001) 在菜豆叶片中得到的结果一致。
3 讨论
本实验结果表明, 增加UV-B辐射对两品种番茄花粉萌
发和花粉管伸长的影响与同期雄蕊中内源激素和多胺、
脯氨酸水平的变化有关, 并且存在明显的种内差异。
由于花粉 DNA对 UV-B辐射非常敏感, 因此增强
UV-B辐射对植物繁殖活动的研究最初大多数集中在花
粉上, 而且大部分采用离体方法 (Flint and Caldwell,
1984; Demchik and Day, 1996; van de Staaij et al.,
1997; Feng et al., 2000)。本研究对花粉生活力影响
的实验采用了不同于其他研究者的活体实验。我们用
UV-B辐射处理整株植物, 在开花期收集活体新鲜花粉测
定花粉萌发率和花粉管伸长, 而不是UV-B辐射直接处
理花粉粒。这种处理更好地模拟了自然的UV-B辐射—
—因为花瓣可以部分屏蔽辐射 (Flint and Caldwell,
1983)。结果表明, UV-B辐射抑制了两品种番茄的花粉
萌发。这一结果与以前的离体研究结果相同。由于番
茄是二核花粉 (斋藤隆和片岗节男, 1981), 因此对UV-
B辐射更敏感 (Flint and Caldwell, 1984)。
植物激素对花粉萌发和花粉管生长具有调节作用,
其中对赤霉素的作用研究较多。Mapelli和Torti (1979)
证明GA3可以促进番茄雄蕊发育并增加有活力花粉的数
量。Singh等 (2002)在拟南芥中证实花粉管生长需要
赤霉素。分析两品种番茄雄蕊中 4种内源激素的变化,
UV-B辐射明显降低了GAs的含量。因此我们推测UV-
B对番茄花粉生活力的影响与其降低雄蕊赤霉素的水平
有关。
多胺可以通过调节核酸和蛋白质的合成促进雄蕊发
育和花粉的萌发、生长 (李新利和唐锡华, 1997)。王
隆华和曹宗巽 (1985)研究了外源腐胺和精胺对10种不
同植物花粉萌发和花粉管生长的影响, 结果表明, 腐胺的
作用不明显, 精胺则多表现为抑制作用, 但这种影响与植
物种类有关。苹果花蕾期外源喷施 Put、Spd和 Spm,
明显促进花粉萌发和花粉管伸长 (徐继忠和陈海红,
1998)。
在某些环境胁迫下 (如高温、气体污染和UV-B辐
射)观察到游离Put的增加, 但是Spm和Spd通常与环
境胁迫无关, 然而外源使用 Spm和 Spd能够保护植物
免受胁迫诱导的伤害, 其机制未知 (Sm ith et a l . ,
2001)。外源多胺可以提高高温胁迫下番茄花粉的萌发
能力 (Song et al., 1999), 缓解高温对黄瓜花粉管生长
的抑制 ( 旻缪 珉和曹碚生, 2002)。在高粱属 (Sorghum)
植物中, 盐胁迫下 Spd和 Spm的积累被认为是适应性
响应 (Erdei et al., 1996)。分析本实验 UV-B胁迫下
两品种番茄雄蕊中多胺的变化与花粉萌发变化的关系,
Spm含量降低与花粉萌发的抑制呈正相关。可能Spm
可以提高 UV-B胁迫下番茄的花粉萌发能力。
UV-B辐射导致多胺降低可能是由于UV-B诱导的酶
促降解 (Smith et al., 2001)或合成减少。有研究证明,
UV-B辐射下分解多胺的多胺氧化酶活性增加 (Rao et
al., 1996)。
脯氨酸是花粉中的一种主要氨基酸, 不育性植物花
药中脯氨酸含量很少。授粉后, 花粉内一定量的脯氨酸
扩散到柱头和花柱中, 一部分直接用于花柱中膜生长必
需的胶原蛋白的合成, 其余作为能源用于呼吸被消耗 (加
藤幸雄和志佐诚, 1987)。曾波等 (2000)发现生长在不
同生态环境中的四川大头茶 (Gordonia acuminate)花粉
中游离脯氨酸含量与种子产量呈正相关, 证明较高的花
粉游离脯氨酸含量有利于提高种子产量。从本实验结
果看, 高剂量UV-B辐射下霞光番茄花粉萌发率明显降
166 植物学通报 24(2) 2007
低和雄蕊中脯氨酸含量显著下降, 可能会影响霞光的种
子产量。事实上进一步的实验证明UV-B辐射明显降低
了霞光番茄的种子产量(资料另文发表)。
综上所述, UV-B胁迫引起的植物内源激素、多胺
和脯氨酸的变化对植物的花粉生活力有明显影响, 因此
必然涉及到其后的受精过程和种子产量, 其结果将会对
农业生态系统产生重要影响。而掌握内源激素和多
胺、脯氨酸对植物花粉生活力响应 UV-B 辐射的调控
机理, 将有助于人类利用外源生长调节物质减轻甚至消
除 UV-B 辐射对农作物的伤害作用。
参考文献
陈学好, 于杰, 李伶利 (2003). 高等植物开花结实的多胺研究进展.
植物学通报 20, 36-42.
种康, 瞿礼嘉, 杨维才, 王台, 王小菁, 袁明, 许亦农, 陈之端, 蒋
高明 (2006). 2005年中国植物科学若干领域的重要研究进展.
植物学通报 23, 225-241.
戴尧仁 (1998). 多胺及其在植物体内的生理作用. 植物学通报 5(2),
69-76.
李新利, 唐锡华 (1997). 水稻开花授粉前后雌蕊中多胺和核酸及
蛋白质含量的变化. 植物生理学通讯 33, 88-90.
李元, 岳明 (2002). 紫外辐射生态学. 北京: 中国环境科学出版社.
pp. 97-102.
加藤幸雄, 志佐诚(周永春, 刘瑞征译) (1987). 植物生殖生理学.
北京: 科学出版社. pp. 204-206.
旻缪 珉, 曹碚生 (2002). 黄瓜花药和花粉高温伤害与多胺和脯氨
酸含量的关系. 园艺学报 29, 233-237.
肖华山, 吕柳新, 肖祥希 (2002). 荔枝花雄蕊和雌蕊发育过程中碳
氮化合物的动态变化. 应用与环境生物学报 8, 26-30.
徐继忠, 陈海红 (1998). 外源多胺促进红富士苹果花芽形成的效
应. 果树科学 15, 10-12.
王隆华, 曹宗巽 (1985). 花粉内的多胺和外源多胺对花粉萌发和
花粉管生长的影响. 植物生理学报 11, 196-203.
王钦丽, 卢龙斗, 吴小琴, 陈祖铿, 林金星 (2002). 花粉的保存及
其生活力测定. 植物学通报 19, 365-373.
王少先, 林晓民, 刘保国 (1999). 感染病毒的番茄花药发育过程中
游离脯氨酸含量与花粉萌发率的变化. 植物生理学通讯 35, 191-
192.
吴颂如, 陈婉芬, 周燮 (1988). 酶联免疫法测定内源植物激素.植
物生理学通讯 (5), 53-57.
杨志敏, 颜景义, 郑有飞 (1995). 紫外光辐射对不同条件下小麦叶
片叶绿素降解的研究. 西北植物学报 15, 248-293.
曾波, 张小萍, 钟章成 (2000). 不同群落中四川大头茶(Gordonia
acuminate)花粉游离脯氨酸含量与种子产量. 植物生态学报 24,
617-620.
斋藤隆, 片岗节男(王海廷, 关贵武, 王玉璞译)(1981). 番茄生理
基础. 上海: 上海科学技术出版社. pp. 25-25.
Bates LS, Waldren RP, Teare ID (1973). Rapid determination of
free proline for water stress studies. Plant Soil 39, 205-207.
Caldwell MM (1971). Solar ultraviolet radiation and the growth
and development of highter plants. In: Giese AC, ed.
Photophysiology, Vol. 6. New York: Academic Press. pp. 131-
137.
Chesnokov YV, Manteuffel R (2000). Dose effect of UV-B
irradiation on pollen tube growth and seed-specific promoter
ac t i v i t ies in i r rad iated pol len gra ins o f Nicot iana
plumbaginifolia. Sex Plant Reprod 12, 361-364.
Chibi F, Matilla AJ, Angosto T, Garrido D, Bornman CH (1994).
Changes in polyamine synthesis during anther development
and pollen germination in tobacco (Nicotiana tabacum). Physiol
Plantarum 92, 61-68.
Demchik SM, Day TA (1996). Effect of enhanced UV-B radia-
tion on pollen quantity, quality, and seed yield in Brassica rapa
(Brassicaceae). Am J Bot 83, 573-579.
Erdei L, Szegletes Z, Barabas K, Pestenacz A (1996). Re-
sponses in polyamine titer under osmotic stress and salt stress
in Sorghum and maize seedlings. J Plant Physiol 147, 599-
603.
Evans PT, Malmberg RL (1989). Do polyamines have roles in
plant development? Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 40,
235-269.
Feder WA, Shrier R (1990). Combination of UV-B and ozone
reduces pollen tube growth more than either stress alone.
Environ Exp 30, 451-454.
Feng HY, An LZ, Tan LL, Zhou ZD, Wang XL (2000). Effect of
enhanced ultraviolet-B on pollen germination and tube growth
of 19 taxa in vitro. Environ Exp Bot 43, 45-53.
Flint SD, Caldwell MM (1983). Influence of floral optical proper-
ties on the ultraviolet radiation enviroment of pollen. Am J Bot
70, 1416-1419.
Flint SD, Caldwell MM (1984). Partial inhibition of in vitro pollen
germination by simulated solar ultraviolet-B radiation. Ecology
65, 792-795.
Flores HE, Galson AE (1982). Analysis of polyamines in higher
plants by high performance liquid chromatography. Plant
Physiol 69, 701-706.
Hare PD, Cress WA, van Staden J (1997). The involvements of
167杨晖等: UV-B辐射对番茄花粉生活力的影响与内源激素和多胺的关系
cytokinins in plant responses to environmental stress. Plant
Growth Regul 23, 79-103.
Li Y, Yue M, Wang X (1998). Effects of enhanced ultraviolet-B
radiation on crop structure, growth and yield components of
spring wheat under field condition. Field Crops Res 57, 253-
263.
Macherness SAH (2000). Plant responses to ultraviolet-B (UV-
B: 280-320 nm) stress: what are the key regulators? Plant
Growth Regul 32, 27-39.
Mapelli S, Torti G (1979). Effects of GA3 on flowering and fruit-
set in a mutant of tomato. HortScience 14, 736-737.
Ozga JA, Reinecke DM (2003). Hormonal interactions in fruit
development. J Plant Growth Regul 22, 73-81.
Rao MV, Paliyath G, Ormrod DP (1996). Ultraviolet-B and ozone
induced biochemical changes in antioxidant enzymes of
Effects of Enhanced UV-B Radiation on Pollen Activities of 2
Tomato Cultivars in Terms of Endogenous Hormone,
Polyamine and Proline Levels in Stamens
Hui Yang1, Lizhe An2, Zhiye Wang1, Jianping Zhou1*, Xunling Wang2
1Institute of Biology, Gansu Academy of Science, Lanzhou 730000, China
2School of Life Sciences, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China
Abstract The effect of enhanced UV-B radiation on pollen activities, endogenous hormone .(indole-3-acetic acid
(IAA), gibberellic acid (GA), zeatin riboside (ZR), abscisic acid (ABA)) content and free polyamine and proline levels
was studied in stamens of 2 tomato cultivars, Tonghui (TH) and Xiaguang (XG), which differ in ripening date. Culti-
vars were exposed to UV-B radiation at ambient (as a control), ambient plus 2.54 KJ.m-2.d-1 (T1) and ambient plus 4.
25 KJ.m-2.d-1 (T2) levels (simulating a 12% and 20% ozone depletion, respectively, at Lanzhou, 36°N, 103°E, at
summer solstice) under field conditions. Both pollen germination and pollen tube growth were inhibited in TH,
whereas only pollen germination was affected in XG with 2 doses of UV-B radiation. Endogenous GA level declined
markedly in stamens of both cultivars. In stamens of TH, both Put and Spd levels increased, whereas Spm level and
the ratio of Put to Spd+Spm decreased. In stamens of XG under T2 treatment, Decreased Put, Spm and Spd content
resulted in a high ratio of Put to Spd+Spm in stamens of XG under T2 treatment. The proline level did not change in
stamens of TH but decreased in stamens of XG with high UV-B radiation. Thus, change in pollen activity was
associated with reduced GA, Spm and proline levels caused by enhanced UV-B radiation in stamens of both tomato
cultivars. Change in polyamine and proline levels in response to UV-B radiation indicated that XG might be more
sensitive to UV-B stress.
Key words endogenous hormones, enhanced UV-B radiation, polyamines, proline, stamens, tomato
Yang H, An LZ, Wang ZY, Zhou JP, Wang XL (2007). Effects of enhanced UV-B radiation on pollen activities of 2 tomato cultivars in
terms of endogenous hormone, polyamine and proline levels in stamens. Chin Bull Bot 24, 161-167.
* Author for correspondence. E-mail: zhjp8818@163.com
Arabidopsis thaliana. Plant Physiol 110, 125-136.
Singh DP, Jermakow AM, Swain SM (2002). Gibberellins are
required for seed development and pollen tube growth in
Arabidopsis. Plant Cell 14, 3133-3147.
Smith JL, Burritt DJ, Bannister P (2001). Ultraviolet-B radia-
tion leads to a reduction in free polyamines in Phaseolus vul-
garis L. Plant Growth Rugul 35, 289-294.
Song JJ, Nada K, Tachibana S (1999). Ameliorative effect of
polyamines on the high temperature inhibition of in vitro pollen
germination in tomato (Lycopersicon esculentum Mill.). Sci
Hortic 80, 203-212.
van de Staaij JWM, Bolink E, Rozema J, Ernst WHO (1997).
The impact of elevated UV-B (280-320 nm) radiation levels on
the reproduction biology of a highland and lowland population
of Silene vulgaris. Plant Ecol 128, 172-179.
(责任编辑: 白羽红)