全 文 ：植物生理学通讯 第 40 卷 第 4期，2004 年 8 月434
营养液低氧胁迫对网纹甜瓜幼苗脯氨酸和多胺含量的影响
高洪波 郭世荣* 汪天
南京农业大学园艺学院，南京 210095
提要 营养液中低氧胁迫下网纹甜瓜幼苗根系和叶片中脯氨酸、PAs 含量均提高，Spd 升幅最大，Put 次之，Spm 最小；
根中脯氨酸、PAs 含量变化幅度显著高于叶片。表明营养液低氧胁迫可诱导植物组织中脯氨酸、PAs 的快速合成。这可
能是幼苗低氧耐性提高的原因。
关键词 营养液低氧胁迫；网纹甜瓜幼苗； 脯氨酸； 多胺
Effects of Hydroponic Hypoxia Stress on Proline and Polyamines Contents of
Muskmelon Seedlings
GAO Hong-Bo, GUO Shi-Rong*, WANG Tian
College of Horticulture, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095
Abstract Under hydroponic hypoxia stress the contents of Pro and PAs in roots and leaves of muskmelon
seedlings all increased. The increased degree of Spd was the greatest, followed by Put, then Spm. And the
increased degrees of Pro and PAs were root>leaves. It implied that hydroponic hypoxia stress could induce the
production of Pro and PAs, which were the possible reason for enhancing hypoxia resistance of muskmelon
seedlings.
Key words hydroponic hypoxia stress; muskmelon seedlings; proline; polyamines
收稿 2003-09-15 修定 　 2004-02-17
资助　 国家自然科学基金(30170645)和江苏省自然科学基
金(BK2002110)。
* 通讯作者(E-mail: shirongguo@hotmail.com, Tel: 025-
84395267。
水培时营养液内供氧不足是导致作物生长不
良的主要因素[1]。在低氧胁迫下，呼吸链中电子
传递的最终受体O2 缺乏后，线粒体膜上的电子传
递受阻，植物体内代谢系统发生变化。脯氨酸
(Pro)和多胺(PAs)是生物体氮代谢过程中产生的具
有生物活性的次生代谢物质，能增强植物对干
旱[2]、低温[3]、盐害[4]等逆境胁迫的抗性。营养
液低氧逆境下植株体内Pro和PAs代谢和含量变化
尚未见报道。本文选用对低氧胁迫敏感的网纹甜
瓜为材料，检测低氧胁迫下幼苗根系和叶片中Pro
和 PAs 含量变化，以探讨 Pro 和 PAs 在网纹甜瓜
适应低氧胁迫中的作用机制。
材料与方法
试验于 2003 年 3~6 月在本校玻璃温室内进
行。以网纹甜瓜(Cucumis melo)品种西域1号为材
料。种子先以 0.1% KMnO4 消毒 10 min，蒸馏水
浸种12 h后 28℃催芽28~30 h。发芽的种子播种
于装有石英砂的 8 cm×8 cm 营养钵中育苗，温室
的昼温 27~30℃，夜温 16~18℃。子叶展开后每
隔2 d用1/2倍Hoagland营养液(pH值6.3±0.1，EC
值 2.0~2.2)浇 1次。幼苗长出3片真叶时，选60
株整齐一致的幼苗定植于装有1/2倍Hoagland营养
液的水槽中，预培养 2 d 后，将幼苗分成两部分
开始处理：一部分用溶氧调节仪(美国 QUANTUM
公司产 Q25D 型)控制营养液溶氧浓度(DO)维持在
(2±0.2) mg·L-1(低氧处理); 另一部分用气泵正常通
气(30 min·h-1)，维持营养液DO值为8.0~8.5 mg·L-1
(通气对照)。分别于低氧胁迫处理后 0、2、4、
6、8 d，剪取幼苗根系和生长点下第2片展开叶，
测定 Pro 和 PAs 含量，每处理分别取 5 株。试验
重复 3 次。
Pro含量按水和茚三酮法测定[5] ；多胺含量测
定时按刘俊等[6]方法将网纹甜瓜根系组织和叶片中
的多胺甲酰化，并用甲醇溶解。取10 mL 用岛津
LC-10ATVP 型高压液相色谱分析仪，检测腐胺
(Put)、亚精胺(Spd)、精胺(Spm)峰面积。以64%
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甲醇为流动相，层析柱为 ODS- 反向 C18 柱(150
mm×4.6 mm)，流速 0.5 mL·min-1，柱温 25℃，
波长245 nm。以 Put、Spd、Spm(Sigma 公司)作
标准曲线，进行样品 Put、Spd、Spm 含量的定
量分析。
结果与讨论
1 营养液低氧胁迫对脯氨酸含量的影响
脯氨酸在植物细胞适应胁迫的过程中起作
用[7]。图 1 表明，随着低氧胁迫时间的延长，网
图2 营养液低氧胁迫对网纹甜瓜根系和叶片中腐胺、亚精胺和精胺含量的影响
Fig.2 Effects of hydroponic hypoxia stress on Put, Spd and Spm contents of
roots and leaves of muskmelon seedlings
图1 营养液低氧胁迫对网纹甜瓜根系和叶片中脯氨酸含量的影响
Fig.1 Effects of hydroponic hypoxia stress on proline contents of roots and leaves of muskmelon seedlings
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纹甜瓜根系和叶片中脯氨酸含量均呈先上升后下降
的变化趋势，胁迫 6 d 时达最大值；而正常通气
的根系和叶片中脯氨酸含量在处理期间均显著低于
低氧胁迫处理，根系脯氨酸含量比叶片中高。这
与Roosens等[8]的结果一致。
2 营养液低氧胁迫对多胺含量的影响
PAs 是一类具有强烈生理活性的低分子量脂
肪族含氮碱，在逆境胁迫条件下可维持细胞膜结
构的稳定性，减轻细胞受到的伤害，维持根系正
常代谢[9]。
图 2 显示：
(1)营养液低氧胁迫下网纹甜瓜根系和叶片中
Put含量均呈先上升后下降的变化趋势，胁迫2d时
达到最大值。在整个试验期间低氧胁迫处理的根
系和叶片中Put含量均显著高于通气对照的，叶片
中 Put 含量显著低于根系。
(2)在处理期间，正常通气区网纹甜瓜根系和
叶片Spd含量中无明显变化；而低氧胁迫2 d后，
根系和叶片中 Spd 含量均极显著高于通气对照，
且根系含量提高的幅度显著高于叶片，而后开始
下降，但处理后 4 d 仍显著高于通气区，6 d 时
与通气区相当。
(3)在正常通气条件下网纹甜瓜根系和叶片中
Spm 含量无明显变化；而低氧胁迫区的植株根系
Spm 含量极显著提高，增加的幅度极显著高于叶
片，且根系 Spm 含量达到最大值的时间比叶片提
前 2 d，随后开始下降，处理后 8 d 根系 Spm 含
量仍显著高于通气对照区，而叶片则与通气区相
当。
总之，根介质低氧胁迫下网纹甜瓜根系和叶
片中多胺含量增加，高浓度的 Put、Spd、Spm
可增强网纹甜瓜植株的耐低氧能力。这与前人在
盐胁迫[4]和水分胁迫[10]中的研究结果一致。但
是，营养液低氧胁迫下脯氨酸和多胺等含氮物质
的作用机制尚待进一步研究。
参考文献
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