全 文 ：植物生理学报 Plant Physiology Journal 2013, 49 (8): 787~792 787
收稿 2013-03-04　　修定 2013-05-18
资助 国家科技支撑计划项目(2011BAI07B07)、内蒙古自然科
学基金(2009MS0501)和内蒙古科技创新引导奖励资金项
目(2010)。
* 通讯作者(E-mail: guilinchen61@163.com; Tel: 0471-
4992577)。
茉莉酸甲酯对锁阳茎切口愈合及抗氧化酶活性的影响
段园园, 孙窗舒, 陈贵林∗
内蒙古大学生命科学学院, 内蒙古自治区中蒙药材规范化生产工程技术研究中心, 呼和浩特010021
摘要: 为了研究茉莉酸甲酯(MeJA)对锁阳茎切口愈合及抗氧化酶活性的影响, 测定了锁阳茎3个部位的切口愈合能力(抗失
水力)、多酚含量、褐变度以及苯丙氨酸解氨酶(PAL)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)及抗坏血酸过氧化物酶
(APX)活性随切口愈合时间的变化。结果表明, 外源MeJA处理明显提高了锁阳茎3个部位的抗失水力和多酚含量, 增强了
PAL活性及抗氧化酶活性, 降低了其褐变度。从而加速了锁阳茎切口愈合, 减少失水也提高了其抗氧化能力, 进而增强锁
阳茎抵抗机械损伤的能力。
关键词: 茉莉酸甲酯(MeJA); 锁阳; 切口愈合; 抗氧化酶
Effect of Methyl Jasmonate on Wound Healing and Antioxidant Enzyme
Activities of Stem in Cynomorium songaricum Rupr.
DUAN Yuan-Yuan, SUN Chuang-Shu, CHEN Gui-Lin*
College of Life Sciences, The Good Agriculture Practice Engineering Technology Research Center of Chinese and Mongolian
Medicine in Inner Mongolia, Inner Mongolia University, Hohhot 010021, China
Abstract: In order to study the effect of methyl jasmonate (MeJA) on wound healing and antioxidant enzyme
activies of Cynomorium songaricum stem, we detected the changes of wound healing ability (resistance to
deactivation hydraulic), polyphenol content, the degree of browing and phenylalanine ammonialyase (PAL),
superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and ascorbate peroxidase (APX) activites of three parts of C.
songaricum stems with healing time. The results showed that, with healing days increases, exogenous MeJA
treatment significantly increased the ability of resistenting deactivation hydraulic and polyphenol content,
enhanced PAL activity and antioxidant enzyme activities, and reduced the degree of browing of three parts of C.
songaricum stems, which accelerated the wound healing of C. songaricum stem, reduced water loss and increased
its antidxidant capacity, thus enhanced the ability of C. songaricum stem resistancing to mechanical damage.
Key words: MeJA; Cynomorium songaricum; wound healing; antioxidant enzyme
当植物受到机械损伤时, 体内会发生一系列
生理生化变化, 从而促进伤口愈合。伤口愈合是
木栓化及相关的创伤周皮形成的过程。木栓化细
胞及相关的疏水结构可抵抗真菌及细菌的侵入和
防止水分的流失(Schreiber等2005)。苯丙氨酸解
氨酶(phenylalanine ammonialyase, PAL)是苯丙烷
途径的一个关键酶, 直接参与聚酚类物质的加聚
和木质素的合成(Yao和Tian 2005)。研究发现, 随
着草莓储存时间的增加, 果实中PAL活性及产生超
氧化物的能力下降, 从而降低果实抵抗微生物侵
染的能力(Jiang和Joyce 2003)。而真菌和细菌的入
侵以及块茎酚类物质的氧化又被公认为是引起块
茎污染及褐变的主要原因。
茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, MeJA)作为内
源信号分子参与植物在机械伤害、病虫侵害等条
件下的抗逆反应, 特别是作为创伤信号分子的研
究备受关注。在蚕豆(Liu等2002)、番茄(Orozco-
Cardenas等2001)等作物中的研究表明, MeJA可以
将创伤信息传递到植物体内的其它部位, 进而激
发植物防御基因表达。植物在遭受逆境胁迫时,
其抗氧化防护能力会提高以使植物度过逆境(杨瑾
等2011)。
锁阳是我国重要的中药和蒙药植物资源, 药
食兼用, 可作补肾、助阳、益精和润肠药物(Ma等
植物生理学报788
2008)。锁阳中的多酚和多糖等有效成分具有明显
的抗氧化活性(段园园等2012a)。Jin等(2012)的研
究表明, 从锁阳中分离纯化得到的单体具有较强
的抗氧化和抗细菌(金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、
霉菌、抗药性金黄色葡萄球菌: MARS)活性。基
于锁阳以上特性有望将其开发成一种功能性食品,
而锁阳产品加工过程中的主要问题是褐化, 导致
褐化的主要原因就是氧化。本课题组之前的研究
(段园园等2012b)表明脱落酸有促进锁阳茎切口愈
合并提高其抗氧化酶活性的作用。因此研究作为
创伤信号因子的MeJA对新切锁阳茎生理生化变化
的影响, 对防止锁阳产品加工过程中的褐化以及
锁阳保鲜具有借鉴作用。
材料与方法
1 材料
锁阳(Cynomorium songaricum Rupr.)采自内蒙
古鄂尔多斯市杭锦旗独贵特拉镇, 经内蒙古大学
生命科学学院生物系陈贵林教授鉴定。取30~50
cm长完整新鲜的锁阳, 将锁阳茎分为茎上部、茎
中部、茎下部 3个部位(图1)。
量的减少率即失水率表示切口愈合的程度。
2.2 锁阳茎多酚含量和褐变度的测定
多酚含量的测定采用福林酚法 (娄依依等
2012), 根据标准曲线计算多酚含量, 以mg (没食子
酸)/g (粗提多酚)表示。
褐变度测定采用比色法(张默英和滕玉萍1992),
以吸光度值来表示锁阳茎褐变程度的变化。
2.3 锁阳茎PAL活性和抗氧化酶活性的测定
PAL的提取采用Kumar等(2010)的方法, 用
Sugimoto等(2000)的方法检测上清液中的PAL活
性, 通过标准曲线换算样品中反式肉桂酸的浓度。
PAL活性表示为每毫克蛋白质每分钟产生的反式
肉桂酸的纳摩尔数。超氧化物歧化酶(superoxide
dismutase, SOD)活性的测定采用氯化硝基四氮唑
蓝(NBT)还原法(Jiang等2002a), 以抑制NBT光化还
原50%的酶液量为1个酶活力单位(U)。过氧化氢
酶(catalase, CAT)的活力测定采用H2O2紫外吸收法
(Jiang等2002b)。抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate
peroxidase, APX)活力测定采用紫外吸收法(Saru-
yama和Tanida 1995)。以上实验均设3次重复。
实验结果
1 MeJA对锁阳茎切口愈合能力的影响
切口愈合能力用抗失水力来表示, 失水率越
小表明其切口愈合能力越强, 失水率越大表明其
切口愈合能力越弱(Kumar等2010)。随脱水时间的
增加, 经MeJA处理的锁阳茎3个部位的失水率均明
显低于对照组, 并呈现出随脱水时间延长有差距
加大的趋势(图1)。表明MeJA处理增强了锁阳茎
的抗失水力, 有利于加快切口愈合。同时, 外源
MeJA对锁阳茎上部切口愈合能力的增强作用比中
部和下部的大。
2 MeJA对锁阳茎多酚含量的影响
无论是MeJA处理还是对照组锁阳茎3个部位
的多酚含量会迅速上升, 在愈合第1天达到最高,
随后又逐渐下降(图2)。经MeJA处理的锁阳茎3个
部位的多酚含量均低于对照组。这表明MeJA处理
明显降低了锁阳茎中多酚含量, 从而减少了因过
多的多酚积累而导致的褐化。
3 MeJA对锁阳茎褐变度的影响
锁阳茎浆汁吸光度的变化情况可以用来衡量
锁阳茎褐变的程度。随着切口愈合时间的延长,
图1 锁阳的3个部位
Fig.1 Three parts of C. songaricum
2 方法
2.1 锁阳茎切口愈合能力的测定
切口愈合处理采用Kumar等(2010)和段园园
等(2012b)的方法进行, 将每个部位切成直径1.7
cm、厚3 mm的若干个小圆片, 在100 μmol·L-1的
MeJA中浸泡5 min, 对照组在蒸馏水中浸泡, 然后
将锁阳茎小片取出, 置于放有湿滤纸的培养皿中
进行切口愈合(每个培养皿放9片, 每个处理3个培
养皿), 然后盖上盖。将培养皿置于培养箱中(23
℃)暗培养4 d, 期间保持滤纸的湿度在99%以上。
已愈合的锁阳茎置于烘箱中脱水(45 ℃)并分别在
0、10、20、40和80 min测定其重量的减少。以重
段园园等: 茉莉酸甲酯对锁阳茎切口愈合及抗氧化酶活性的影响 789
锁阳茎中酚类物质会不断被氧化, 导致锁阳茎3个
部位不断褐化, 即褐变度不断升高。经MeJA处理
的褐变度要明显低于对照的(图3)。这表明MeJA
处理明显减弱了锁阳茎的褐变, 其中, 对照组中茎上
部的褐变度要高于茎下部, 而茎下部高于茎中部。
4 MeJA对锁阳茎PAL活性的影响
图4可见, 除茎中部对照外, 其他处理的PAL活
性均呈现先升高后降低的变化趋势, 经MeJA处理
的PAL活性均明显高于对照的。锁阳茎上中下3个
部位PAL活性分别在第3、2、1天升至最高, 比对
照的高40.2%、25.5%和12.9%。这表明MeJA处理
明显增强了锁阳茎的PAL活性, 从而加速了切口愈
合处的栓质化。
5 MeJA对锁阳茎抗氧化酶活性的影响
5.1 SOD活性
锁阳茎SOD活性均随愈合时间的增加而增加,
经MeJA处理的SOD活性明显高于对照组(图5)。
图1 MeJA对锁阳茎失水率的影响
Fig.1 Effect of MeJA on fresh weight loss
of C. songaricum stem
图3 MeJA对锁阳茎褐变度的影响
Fig.3 Effect of MeJA on degree of browing
of C. songaricum stem
图2 MeJA对锁阳茎多酚含量的影响
Fig.2 Effect of MeJA on polyphenol content
of C. songaricum stem
图4 MeJA对锁阳茎PAL活性的影响
Fig.4 Effect of MeJA on PAL activity of C. songaricum stem
植物生理学报790
MeJA处理的锁阳茎中部和茎下部的SOD活性变化
一致, 都逐渐升高; 而茎上部SOD活性在愈合第1
天迅速上升并达到高峰, 随后略有下降。这表明,
MeJA处理明显增强了锁阳茎切口愈合期的SOD活
性, SOD可对抗与阻断因氧自由基对细胞造成的损
害, 并及时修复受损细胞, 从而提高了锁阳茎抗氧
化的能力。
5.2 CAT活性
从图6来看, 锁阳茎3个部位CAT活性均呈现
先上升后下降的变化趋势, MeJA处理的CAT活性
明显高于对照的。愈合第2天, 各处理的CAT活性
均升至最高, MeJA处理的锁阳茎上中下3个部位的
CAT活性分别比对照的高30.4%、22.9%和23.0%。
这表明, MeJA处理明显增强了锁阳茎3个部位的
CAT的活性, CAT活性的增强可加速分解切口处的
过氧化氢, 使切口处的细胞免受氧化损伤。
5.3 APX活性
由图7可见 , 随愈合时间的延长 , 对照组和
MeJA处理组的锁阳茎3个部位APX活性均呈现先
升高后降低的变化趋势, 并都在第2天升至最高。
MeJA处理的锁阳茎3个部位的APX活性均明显高
于对照组。APX活性由大到小依次为茎上部、茎
下部和茎中部。这表明MeJA处理明显增强了锁阳
茎的APX活性。APX活性的升高进一步加速了锁
阳茎分解过氧化氢, 从而有利于锁阳茎抵抗氧化
损伤, 增强其抗氧化能力。
图5 MeJA对锁阳茎SOD活性的影响
Fig.5 Effect of MeJA on SOD activity of C. songaricum stem
图6 MeJA对锁阳茎CAT活性的影响
Fig.6 Effect of MeJA on CAT activity of C. songaricum stem
图7 MeJA对锁阳茎APX活性的影响
Fig.7 Effect of MeJA on APX activity of C. songaricum stem
讨　　论
植物应答创伤切口时产生封闭的木栓化细胞
层和周皮, 以增强植物抗失水和抗微生物入侵的
能力(Kumar等2010)。切口愈合后产生创伤周皮被
认为是许多蔬菜水果采后所缺乏的, 然而切口处
聚酚类物质及木质素的形成可有效的抵抗病原菌
的入侵(Su等2011)。木质化过程包括聚酚醛类物
质(poly phenolic substances, PPS)和聚芳香类物质
(poly aromatic substances, PAS)的合成及积累于切
段园园等: 茉莉酸甲酯对锁阳茎切口愈合及抗氧化酶活性的影响 791
口相关的细胞壁上, 木质化的过程与木质素合成
的过程相似也需要PAL的参与(Lapierre等1996)。
PAL活性可由各种因素诱发, 如发病机理、昆虫啃
食、创伤、暴露于低温之下(Dixon和Paiva 1995),
并在切口愈合过程中催化苯丙烷途径中的一步起
着关键性作用(Kato等2000)。本课题组之前研究
表明外源ABA处理锁阳茎, 明显提高了锁阳茎的
切口愈合能力, 提高了PAL以及抗氧化酶类的活性
(段园园等2012b)。外源MeJA处理提高了采后番
茄果实的PAL和几丁质酶等的活性, 从而提高了番
茄果实根霉果腐病抗病性(石慧等2008)。MeJA处
理也可显著提高了百里香再生植株的PAL活性(杨
宁等2012)。本文中锁阳茎经MeJA处理后的PAL
活性提高, 失水率明显下降, 表明MeJA处理可能通
过促进锁阳茎切口细胞木栓化以加速切口愈合从
而抵抗失水。
通常认为酚类物质的氧化作用是导致果蔬褐
变的主要原因。褐变程度的大小直接影响到果蔬
的色泽和品质, 采后的褐变度均会随着储存时间
的延长而升高。而机械损伤又加速了果蔬的褐化
(Jung 2004)。研究表明草莓果实的褐变度与其酚
类物质的含量之间呈负相关, 褐变度的改变量(即
褐变反应速度)与其酚类物质的含量呈正相关(张
默英和滕玉萍1992)。而大蕉的褐变速率与游离酚
的含量呈负相关(白永亮等2012)。本文中锁阳茎
褐变度随愈合时间延长而逐渐升高, 并呈现出茎
上部>茎下部>茎中部的趋势, 这与3个部位多酚含
量的高低差异一致。而多酚含量在愈合第1天迅
速上升随后下降, 这可能是由于多酚在愈合初期
参与切口愈合处的木栓化过程, 促进切口愈合, 随
后又被氧化导致褐变度逐渐升高。
当植物受到逆境胁迫时, 体内活性氧增生, 从
而诱导了抗氧化酶类活性的升高和抗氧化物质含
量增加, 进而更加有效清除活性氧, 保护植物细胞
免受伤害。当植物受到氮胁迫时抗氧化酶活性会
升高(杨瑾等2011)。而MeJA处理可一定程度上提
高拟南芥幼苗叶子(邹清成等2011)的SOD等抗氧
化酶类的活性。Kumar等(2007)研究表明马铃薯块
茎切口可诱导产生超氧化物, 超氧化物可促进愈
合初期SPP和SPA的加聚反应从而促进愈合, 但过
多的超氧化物会使茎受到氧化损伤。本文研究结
果显示, MeJA处理明显增强了锁阳茎的SOD、
CAT和APX活性, 这可能促进了锁阳茎在切口愈合
后期清除多余的超氧化物, 使切口处细胞免受氧
化损伤, 从而提高其抗氧化能力。
总之, MeJA处理明显增强了锁阳茎3个部位
的PAL活性以及抗氧化酶活性, 降低了多酚含量和
褐变度。PAL活性升高可加速切口处形成木栓化
的细胞层和周皮, 抗氧化酶活性升高可使切口处
细胞免受氧化损伤, 因此MeJA处理既促进了锁阳
茎切口愈合又提高了其抗氧化能力防止氧化损伤
而且还减弱了其褐化。与之前ABA处理锁阳茎的
研究结果相比较没有太大关联, 可能是由于MeJA
和ABA是通过不同的途径调节锁阳茎抵抗切口。
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