全 文 ：植物生理学报 Plant Physiology Journal 2012, 48 (3): 298~302298
收稿 2011-12-31　　修定 2012-01-23
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: guilinchen@yahoo.com.cn; Tel: 0471-4992577)。
脱落酸对锁阳茎切口愈合及抗氧化酶活性的影响
段园园, 岳鑫, 陈贵林*
内蒙古大学生命科学学院, 呼和浩特010021
摘要: 为了探讨脱落酸(ABA)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(上部、中部和下部)内源
ABA含量和切口愈合能力(抗失水力)以及苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(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, 内源ABA含量随切口愈合天数的增加整体呈上升趋势。外源ABA
处理明显增强了锁阳茎3个部位的PAL活性及抗氧化酶活性, 加速了锁阳茎切口愈合, 减少失水也提高了其抗氧化能力。
比较3个部位, 各指标均呈现出上部高于中部, 中部高于下部的趋势。
关键词: ABA; 锁阳; 切口愈合; 抗氧化酶
Effect of Abscisic Acid on Wound Healing and Antioxidant Enzyme Activities
of Cynomorium songaricum Stem
DUAN Yuan-Yuan, YUE Xin, CHEN Gui-Lin*
College of Life Sciences, Inner Mongolia University, Hohhot 010021, China
Abstract: In order to study the effect of abscisic acid (ABA) on wound healing and antioxidant enzyme
activities of Cynomorium songaricum stem, we detected the change of endogenous ABA contents, wound
healing ability (resistance to deactivation hydraulic), phenylalanine ammonialyase (PAL), superoxide dismutase
(SOD), catalase (CAT) and ascorbate peroxidase (APX) activites of three parts (upper, central and trend) of C.
songaricum stems with healing time. The results showed that, with healing days increases, the overall
increasing rate of the contents of ABA accelerated. Exogenous ABA treatment significantly enhanced PAL
activity and antioxidant enzyme activities of three parts of C. songaricum stems, which accelerated the wound
healing of C. songaricum stem, reduced water loss and increased its antidxidant capacity. Having compared 3
parts, each index shows that the upper higher than the central, the central higher than the trend.
Key words: ABA; Cynomorium songaricum Rupr.; wound healing; antioxidant enzyme
切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)。马铃薯块茎切口引起的超氧自由基可以参
与过氧化物酶介导的将酚类单体加聚到芳香族木
栓质上的氧化偶联反应, 从而起到抵抗微生物入
侵的作用(Kumar和Knowles 2003)。而真菌和细菌
的入侵以及块茎的氧化又被公认为是引起块茎污
染及褐变的主要原因。随着草莓果实储存时间的
增加, 果实中苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine am-
monialyase, 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)。外源脱落酸(abscisic acid, ABA)可诱
导马铃薯块茎PAL活性的增加, 并促进块茎的切口
愈合(Kumar等2010)。在切口愈合过程中内源
ABA含量不断增加, 而喷施氟啶酮可介导抑制创
伤处ABA的合成以及PAL活性, 更重要的是这种抑
制作用可通过添加外源ABA而解除, 从而恢复PAL
活性和木栓化(Soliday等1978; Lulai等2008)。
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)。ABA是
植物的抗逆诱导因子, 因而被称为植物的“胁迫激
素”。ABA预处理可以增强植株在诸如冷害、高
温、盐胁迫和水分胁迫条件下的抗氧化防护能力
(许树成等2008)。ABA还可介导应答病原体入侵
段园园等: 脱落酸对锁阳茎切口愈合及抗氧化酶活性的影响 299
和创伤。
锁阳是多年生高等寄生植物, 为我国重要的
中药和蒙药植物资源。可作补肾、助阳、益精、
润肠药物, 主治阳痿遗精、腰膝酸软、肠燥便秘
(Ma等2008)。目前, 锁阳人工种植技术尚未成熟,
随着人们对锁阳需求量日益增加, 野生植物资源
面临枯竭。深入开展锁阳组织培养研究势在必行,
本实验室首次建立了锁阳茎和种子的愈伤组织诱
导体系(专利授权号: ZL200810240383.4; ZL2008-
10240382.X)。制约锁阳组织培养的主要因素是外
植体的污染及愈伤组织的褐化。因此研究外源
ABA对锁阳茎切口愈合过程的影响, 对防止锁阳
组织培养过程中愈伤组织的褐化以及锁阳保鲜和
锁阳产品加工过程中的褐化具有借鉴作用。
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塔拉镇。取30~50 cm长
完整新鲜的锁阳, 将锁阳茎分为上(花序部)、中、
下3个部位。
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)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ABA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。以重量的减少率即失水率表示
切口愈合的程度。
2.2 锁阳茎不同部位内源ABA含量的测定
采用López-Ráez等(2010)的方法, 0.5 g锁阳茎
提取其内源ABA, 然后进行超高效液相(Waters Ac-
quity UPLC)分析, 条件为: 用含不同百分浓度的乙
腈溶液冲洗柱子(BEH C18 2.1 mm×50 mm, 1.7 μm),
开始用水溶液冲2 min, 8 min后逐渐变成50%乙腈
溶液, 1 min后升到90%, 接着平衡柱子1 min, 0.2
min后乙腈降到0, 然后柱子在当前溶剂状态下平
衡2.8 min, 总共运行时间15 min。柱温50 ℃, 流速
0.4 mL·min-1, 取样量10 μL。绘制锁阳茎内源ABA
含量在不同部位随切口愈合时间的变化图。试验
设3次重复。
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mg蛋白质每min产生的反
式肉桂酸的nmol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和Zhang 2002a), 以抑制NBT
光化还原50%的酶量为一个酶活力单位(U)。过氧
化氢酶(catalase, CAT)的活性测定采用H2O2紫外吸
收法(Jiang和Zhang 2002b)。抗坏血酸过氧化物酶
(ascorbate peroxidase, APX)活性测定采用紫外吸收法
(Saruyama和Tanida 1995)。以上实验均设3次重复。
实验结果
1 ABA对锁阳茎切口愈合能力的影响
锁阳茎的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。随脱水时间的增加, 经
ABA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ABA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ABA对锁阳茎上部
切口愈合能力的增强作用比对中部和下部的大。
图1 ABA对锁阳茎失水率的影响
Fig.1 Effect of ABA on fresh weight loss of C. songaricum stem
植物生理学报300
2 锁阳茎切口愈合过程中内源ABA含量的变化
从图2可以看出, 随着愈合天数的增加, 锁阳
茎内源ABA含量均呈现先降低后升高的变化趋
势。3个部位内源ABA含量为上部高于中部, 中部
高于下部。愈合第3天茎上部和中部升至最高, 随
后又有所下降, 而茎下部第4天达到最大。愈合第
3天时茎上部的ABA含量比中部和下部分别高
25.0%和90.2%。
4 ABA对锁阳茎抗氧化酶活性的影响
4.1 SOD活性
锁阳茎SOD活性均随愈合天数的增加而增加,
经ABA处理的SOD活性明显高于对照组。ABA处
理的锁阳茎上部和中部的SOD活性在愈合第1天
迅速升高, 之后增长趋于平稳, 而下部的SOD活性
在愈合第2天达到高峰, 随后略有下降(图4)。这表
明, ABA处理明显增强了锁阳茎切口愈合早期的
SOD活性, SOD酶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。
图2 锁阳茎切口愈合过程中内源ABA含量的变化
Fig.2 The change of endogenous ABA contents of
C. songaricum stem during wound healing
3 ABA对锁阳茎PAL活性的影响
图3可见, 无论是ABA处理还是对照组锁阳茎
3个部位PAL活性均呈现先升高后降低的变化趋
势, 经ABA处理的PAL活性均明显高于对照组。愈
合第1天, ABA处理的锁阳茎上中下3个部位的PAL
活性分别比对照组高47.1%、25.1%和73.8%。这
表明ABA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。
图3 ABA对锁阳茎PAL活性的影响
Fig.3 Effect of ABA on PAL activity of C. songaricum stem
图4 ABA对锁阳茎SOD活性的影响
Fig.4 Effect of ABA on SOD activity of C. songaricum stem
4.2 CAT活性
随着愈合天数的增加锁阳茎3个部位CAT活
性均呈现先上升后下降的变化趋势, 愈合第2天各
处理CAT活性均升至最高, ABA处理后的CAT活性
明显高于对照组(图5)。愈合第2天, ABA处理后的
锁阳茎上中下3个部位的CAT活性分别比对照组高
图5 ABA对锁阳茎CAT活性的影响
Fig.5 Effect of ABA on CAT activity of C. songaricum stem
段园园等: 脱落酸对锁阳茎切口愈合及抗氧化酶活性的影响 301
68.1%、48.8%和28.2%。这表明, ABA处理明显增
强了锁阳茎上中部的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。
4.3 APX活性
由图6可见 , 随愈合天数的延长 , 对照组和
ABA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, 并都在处理后第1天升至
最高。ABA处理的锁阳茎3个部位的APX活性均
明显高于对照组。这表明ABA处理明显增强了锁
阳茎的APX活性, 影响程度由大到小依次为茎上
部、中部和下部。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。
水。SPP的积累可以使创伤的马铃薯块茎抵抗细
菌感染, 而SPA是负责抗真菌性感染的(Kumar等
2010)。此外, ABA处理可促进马铃薯块茎切口处
木质化及PAL-1基因的表达, 从而使PAL活性升高,
进而促进切口愈合(Kumar等2010)。本实验中锁阳
茎经ABA处理后的PAL活性提高, 失水率明显下
降, 表明ABA处理可能通过促进锁阳肉质茎切口
细胞木栓化以加速切口愈合从而抵抗失水。植物
处于正常发育状态时, 体内ABA含量是处于合成
与代谢的平衡水平(Destefano-Betran等2006)。锁
阳茎切口愈合过程中, 通过内源ABA的合成增加
来应答创伤, 然后通过调控PAL活性来加速木栓
化 , 从而提高了锁阳茎的切口愈合能力 , 这与
Kumar等(2010)的结果一致。
当植物受到逆境胁迫时, 体内活性氧增加, 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(邹清成等2011)。当植物受到氮胁迫(杨
瑾等2011)、盐胁迫(李向前等2010)以及生物胁迫
(台莲梅等2010)时抗氧化酶活性都会升高。而
ABA处理也会使其活性升高, ABA处理使玉米胚
芽鞘(Gong等1998)包括SOD和POD在内的所有抗
氧化防护酶活性增加。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SPA和SPP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, ABA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。茎3个部
位的抗氧化酶活性均呈现出上部高于中部, 中部
高于下部的趋势, 与PAL活性及抗失水力的差异一
致, 这可能由内源ABA含量的差异导致的。
总之, ABA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。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
ABA处理既促进了锁阳茎切口愈合又提高了其抗
氧化能力而防止氧化损伤。
参考文献
李向前, 鲍乾, 王艳, 古丽奴儿•吐拉西, 王志才, 张富春(2010). 棉花
图6 ABA对锁阳茎APX活性的影响
Fig.6 Effect of ABA 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(Schreiber等2005)。木栓化过程包括聚酚醛
(SPP)或聚芳香(SPA)的合成及积累于切口相关的
细胞壁上, 木栓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, 如病菌入侵, 昆虫啃食, 创伤,
暴露于低温之下(Dixon和Paiva 1995), 并在切口愈
合过程中在催化苯丙烷途径中起着关键性作用
(Kato等2000)。块茎在应答切口时会启动转录上
调机制即PAL机制, 而产生反式肉桂酸和P-香豆酸
单体, 最终组成木栓质层的聚酚醛类(SPP)或聚芳
香类(SPA) (Lulai 2007), 从而促进切口愈合减少失
植物生理学报302
两品种耐盐性与抗氧化能力的相关性. 植物生理学通讯, 46
(11): 1129~1134
台莲梅, 梁伟伶, 左豫虎, 金光辉, 靳学慧(2010). 马铃薯不同品种
感染早疫病菌后防御酶活性变化. 植物生理学通讯, 46 (11):
1147~1150
许树成, 丁海东, 鲁锐, 石犇, 马芳芳(2008). ABA在植物细胞抗氧
化防护过程中的作用. 中国农业大学学报, 13 (2): 11~19
杨瑾, 王铭, 李涛, 李爱芬, 张成武(2011). 氮胁迫对雨生红球藻色素
积累与抗氧化系统的影响. 植物生理学报, 47 (2): 147~152
邹清成, 朱开元, 刘慧春, 周江华, 马广莹(2011). 外源茉莉酸甲酯对
非生物胁迫下蝴蝶兰幼苗叶绿素荧光和抗氧化指标的影响.
植物生理学报, 47 (9): 913~917
Destefano-Betran L, Knauber D, Huckle L, Suttle JC (2006). Effect
of postharvest storage and dormancy status on ABA content, me-
tabolism, and expression of genes involved in ABA biosynthesis
and metabolism in potato tuber tissues. Plant Mol Biol, 61:
687~697
Dixon RA, Paiva NL (1995). Stress-induced phenylpropanoid me-
tabolism. Plant Cell, 7: 1085~1097
Gong M, Li YJ, Chen SZ (1998). Abscisic acid-induced thermotoler-
ance in maize seedlings is mediated by calcium and associated
with antioxidant systems. Plant Physiol, 153: 488~496
Jiang MY, Zhang JH (2002a). Involvement of plasma-membrane
NADPH oxidase in abscisic acid- and water-induced antioxidant
defense in leaves of maize seedlings. Planta, 215: 1022~1030
Jiang MY, Zhang JH (2002b). Water stress-induced abscisic acid ac-
cumulation triggers the increased generation of reactive oxygen
species and up regulates the activities of antioxidant enzymes in
maize leaves. J Exp Bot, 53: 2401~2410
Jiang YM, Joyce DC (2003). ABA effects on ethylene production,
PAL activity anthocyanin and phenolic contents of strawberry
fruit. Plant Growth Regul, 39: 171~174
Kato M, Hayakawa Y, Hyodo H, Ikoma Y, Yano M (2000). Wound-
induced ethylene synthesis and expression and formation of
1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) synthase, ACC oxi-
dase, phenylalanine ammonia-lyase and peroxidase in wounded
mesocarp tissue of Cucurbita maxima. Plant Cell Physiol, 41 (4):
440~447
Kumar GNM, Iyer S, Knowles NR (2007). Strboh A homologue of
NADPH oxidase regulates wound-induced oxidative burst and
facilitates wound-healing in potato tubers. Planta, 227: 25~36
Kumar GNM, Knowles NR (2003). Wound-induced superoxide
production and PAL activity decline with potato tuber age and
wound healing ability. Physiol Plant, 117: 108~117
Kumar GNM, Lulai EC, Suttle JC, Knowles NR (2010). Age-induced
loss of wound-healing ability in potato tubers is partly regulated
by ABA. Planta, 232 (6): 1433~1445
Lapierre C, Pollet B, Negrel J (1996). The phenolic domain of potato
suberin: structural comparison with lignins. Phytochemistry, 42
(4): 949~953
López-Ráez JA, Kohlen W, Charnikhova T, Mulder P, Undas AK, Ser-
geant MJ, Verstappen F, Bugg TDH, Thompson AJ, Ruyter-Spira
C, Bouwmeester H (2010). Does abscisic acid affect strigolac-
tone biosynthesis? New Phytol, 187: 343~354
Lulai EC (2007). The canon of potato science: 43. skin-set and wound-
healing/suberization. Potato Res, 50: 387~390
Lulai EC, Suttle JC, Pederson SM (2008). Regulatory involvement of
abscisic acid in potato tuber wound-healing. J Exp Bot, 59 (6):
1175~1186
Ma LJ, Chen GL, Jin SW, Wang CX (2008). The anti-aging effect and
the chemical compositions of Cynomorium songaricum Rupr.
Acta Hortic, 765: 23~30
Saruyama H, Tanida M (1995). Effect of chilling on activated oxygen-
scavenging enzymes in low temperature-sensitive and -tolerant
cultivars of rice (Oryza sativa L.). Plant Sci, 109: 105~113
Schreiber L, Franke R, Harmann K (2005). Wax and suberin develop-
ment of native and wound periderm of potato (Solanum tubero-
sum L.) and its relation to peridermal transpirations. Planta, 220:
520~530
Soliday CL, Dean BB, Kolattukudy PE (1978). Suberization: inhibi-
tion by washing and stimulation by abscisic acid in potato disks
and tissue culture. Plant Physiol, 61: 170~174
Sugimoto M, Toyoda K, Ichinose Y, Yamada T, Shiraishi T (2000).
Cytochalasin A inhibits the binding of phenylalanine ammonia-
lyase mRNA to ribosomes during induction of phytoalexin in
pea seedlings. Plant Cell Physiol, 41 (2): 234~238