全 文 ：热带亚热带植物学报 2004，12(5)：464—466
Journa／ofTropical and Subtropical Botany
不同因子对荞麦中草酸含量的影响
刘拥海 ，俞 乐 ，彭新湘 ●●
(华南农业大学生命科学学院分子植物生理研究室，广东 广州 510642)
摘要：用不同化合物从根部喂荞麦幼苗，测定其根叶中草酸含量的变化。结果表明：异柠檬酸、抗坏血酸及其前体物均
可不同程度地降低荞麦根叶中草酸含量；而乙醇酸与乙醛酸则显著提高其草酸含量，表明荞麦叶片草酸合成主要来自
乙醇酸途径，而非来自抗坏血酸等途径。水培条件下，以铵态氮或尿素等作唯一氮源时，荞麦中草酸含量远低于以硝态
氮培养的；将谷氨酸或丝氨酸加到含硝态氮培养液中也能显著降低其草酸含量，不同氮素影响荞麦草酸含量可能与乙
醇酸途径有关。
关键词：草酸；荞麦；乙醇酸：乙醛酸：氮源
中图分类号：Q946．815 文献标识码：A 文章编号：1005—3395(2004)05—0464—03
Efect of Some Factors on Oxalate Content in Buckwheat Seedlings
LIU Yong—hai ， YU Le ，PENG Xin—Xiang
(Lab ofMo&cular Plant Physiology,Colege ofLife Science，South China Agriculturd University，Guangzhou 510642，China)
Abstract：Buckwheat(Fagopyrum esculentum Moench)seedlings in Hoagland solution were fed with diferent
substances， and oxalate contents in the roots and leaves were determined after 36 hours．The results showed that
ascorbate and its precursors as well as isocitrate decreased to some extent the oxalate content in roots and leaves，
whereas glycolate and glyoxylate significantly increased oxalate content， suggesting that oxalate in the leaves was
synthesized mainly from glycolate pathway．Oxalate content in leaves of buckw heat seedlings cultured under
hydroponic condition with ammonium nitrogen or urea as the only nitrogen source was much lower than that with
nitrate nitrogen． The same result was observed under hydroponic condition with nitrate nitrogen in which
glutamate or serine was added． It was shown that diferent nitrogen sources afecting oxalate accumulation in
buckwheat leaves were closely related to glycolic acid metabolism．
Key words：Oxalate；Buckwheat；Glycolate；Glyoxylate；Nitrogen source
草酸是一种最简单的二元羧酸，普遍存在于植
物中。在一些草酸积累型植物中，其含量可高达其干
重的 6％一10~[1】。环境条件影响着植物中草酸的积
累，如在石灰性土壤中生长的生态适应性钙生植物
群落，大多数植物的草酸含量比较高 。氮、磷、钾等
营养条件也影响植物草酸的积累囡。草酸虽然在植物
生理及抗逆性中起重要作用，但它对人类食品质量
可产生不利影响[1 2】，所以在时空上有效调控植物草
酸形成与分泌具有非常重要的意义。本文以草酸积
累型植物荞麦为材料，初步研究几种不同因子对其
草酸含量的影响，为进一步的代谢调控机制研究奠
定基础。
1材料和方法
材料 养麦(Fagopyrum esculentum Moench，
品种为美国荞)由山西省太原市农业科学院提供。
喂根处理 种子用 O．1％H：gCl2消毒 10 min，
用自来水冲洗干净，浸种24h后，将其点播于盛有
收稿 日期 ：2003—1O—O8 接 受日期：2004-02—17
基金项目：国家自然科学基金(30070453)：广东省自然科学基金(010300)资助
·现工作单位：肇庆学院生物系
” 通讯作者 Corresponding author
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第 5期 刘拥海等：不同因子对养麦中草酸含量的影响 465
蛭石的瓦钵中。待子叶长出后移栽至盛有 1 L的 1／5
强度 Hoagland营养液(氮素为硝态氮，pH 6．0)的瓦
钵中培养 8 d至第一片真叶完全伸展，然后将乙醇
酸、乙醛酸、异柠檬酸、抗坏血酸及其前体物分别溶
于培养液中，从根部饲喂幼苗36 h后取样分析。
不同氮源培养 种子经消毒、浸种后，将其
点播于盛有蛭石的瓦钵中，待子叶长出后移栽至盛
有 1 L的同上营养液中培养 3 d，然后分成两部分：一
部分继续在同样条件下培养，另一部分用铵态氮(硫
酸铵或硝酸铵)、尿素等不同氮源取代硝态氮的 1／5
强度 Hoagland溶液(pU 6．01，培养 8 d后取样分析。
滴定法测草酸含量 在 Bakert31方法的基础
上加以改进。称取第一片真叶和根 0．5 g，加 3 ml
6 mol／L盐酸和少量石英砂充分研磨后用 1 2 ml蒸馏
水分次洗入试管中，沸水浴 15—20min，离心管中放
置过夜。次日离心(1O 000 xg，10 min)，上清液加入
5 ml磷钨酸试剂，室温下静置 5 h后离 6,(10 000 xg，
10 min)，上清液转入另一离心管中，加入 5 ml含钙
醋酸缓冲液 (pH 4．5)后用浓氨水调 pH值至 4．5，
4—7℃下静置 16 h后离 E,(IO 000xg，10 min)，收集
沉淀，加入 10 ml饱和草酸钙淋洗液，振荡均匀，离
心 (10 000xg，10 min)，向沉淀中加入 5 ml1O％硫
酸。振荡均匀。在沸水浴中加热后，立即滴定。
高压液相色谱法测草酸含量 在俞乐 方法
基础上加以改进。称取第一片真叶和根 0．5 g，加
2 ml 0．5 mol／L盐酸和少量石英砂充分研磨成匀浆，
在沸水浴中加热 15—20 min，冷却后再加入 2 ml蒸
馏水静置过夜。次日，提取液先过滤，再用 1 ml蒸馏
水洗试管及残留物过滤，合并滤液并摇匀，再定容
到 5 ml，进样前稀释适当倍数后取 1 ml过 O．45 Ixm
微 孔滤膜 ，弃去前 0．5 ml，收集后 0．5 ml，再在
12 000 xg离心 10 min，上清液作为待测样品。
2结果
2．1几种前体物对荞麦草酸含量的影响
表 1结果显示：异柠檬酸引起根叶中草酸含量
下降；抗坏血酸及几种与抗坏血酸合成相关的前体
物如葡萄糖、半乳糖、半乳糖醛酸、半乳糖醛酸内酯
等均导致根叶中草酸含量降低；但乙醇酸、乙醛酸
则显著提高荞麦根叶中的草酸含量。
2．2氮素形态对荞麦草酸含量的影响
荞麦用不同氮素形态的 1／5强度 Hoagland营
养液分别培养 8 d，取生长年龄、叶位一致的叶片测
定其草酸含量。由表2可见：与硝态氮培养(对照)相
比，硫酸铵、尿素、硝酸铵培养后叶片草酸含量分别
表 1可能的前体物质对荞麦中草酸含■的影响
Table 1 Efect ofpossible precursors Oil oxalate content in buckwheat
前体物Prec rsor (咖。l几) ～—型墨 望竺兰重 a【lnc ! ! !：—
叶片 Leaves 根 Roots
下降了84％、68％、62％。当在Hoagland(硝态氮)的营
养液中添加谷氨酸、丝氨酸时也引起草酸含量显著
降低(表 2)。
3讨论
表2氮素对荞麦叶片草酸含量的影响
Tab1e 2 Efrect ofdiferent nutrition factors on oxalate
content in buckwheat leaves
N素形态
N forms (mmol／L
对照，处理含量(mg g。DW)
ControI／Treatment content
前人曾用同位素示踪试验证明乙醇酸、乙醛酸 尿素Urea 1·5
是植物草酸合成的有效前体 。本文以乙醇酸与乙 酸譬Am “ um虹tr te ·
醛酸从根部饲喂荞麦幼苗时，二者均明显促进其根 。
l09．53±8．85／17．29±0．27
109．53±8．85／34．2±2．58
109．53±8．85／41．15±0．24
95．25±5．25／40．97±2．14
95．25±5．25／46．19±1．97
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热带亚热带植物学报 第 l2卷
叶中草酸积累(表 1)，说明荞麦叶片中草酸合成可能
来自光呼吸途径中的乙醛酸和乙醇酸。根自身能否
合成草酸尚无结论，但已有的研究结果表明根中的
草酸可能是在叶片中合成后转运而来f8，91，荞麦根中
草酸含量增加比叶片尤为明显f表 1)，可能与其转
运加强有关。分别以不同形态氮素培养荞麦后发
现，硝态氮培养的叶片中的草酸含量是硫酸铵的6．3
倍，是尿素的 3．2倍、硝酸铵的2．7倍(表 2)。这与前
人的结果基本一致fl0ll】。前人的研究资料显示以不
同氮素形态培养植物，其草酸含量的显著差异与硝
酸盐 可能作为草酸氧 化酶 的专一抑 制剂f2，-21有
关，也可能是由于铵态氮影响了草酸的前体乙醛酸
的代谢[1l】。但我们的系统研究表明不同氮素形态对
荞麦草酸含量的影响可能与其光呼吸乙醇酸代谢
有关，乙醇酸氧化酶和内源乙醛酸水平可能是其代
谢的调控因子 (数据另文发表)。将谷氨酸或丝氨
酸加到含硝态氮培养液中时，叶片中草酸含量显著
降低 (表 2)，这 可 能 与 乙 醇酸 氧 化 酶 (glycolate
oxidase)活性受到内源氨基酸抑制或者促进 了乙醛
酸到甘氨酸的转氨反应有关[13-1 61。
异柠檬酸虽然可由异柠檬酸裂解酶催化生成
乙醛酸 ，但乙醛酸循环主要存在于油料种子中。
Milerd等 曾报道植物绿色组织中乙醛酸除了可
来自乙醇酸氧化外，也可来自异柠檬酸的裂解。但
本文用异柠檬酸从根部喂幼苗并不增加荞麦草酸
含量，说明荞麦中草酸可能并非来自异柠檬酸裂解
产物乙醛酸。
已有研究表明抗坏血酸可能是部分植物草酸
合成的有效前体 20]，但本文从根部饲喂荞麦幼苗
抗坏血酸及其合成代谢相关的前体物如葡萄糖、半
乳糖、半乳糖醛酸、半乳糖醛酸内酯等并未明显提
高其草酸含量，反而有所降低 (表 1)，意味着荞麦
叶片利用抗坏血酸形成草酸的可能性较小抑或抗
坏血酸水平高低并不是草酸积累的限制因子。
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