全 文 ：植物生理学通讯 第 44卷 第 3期，2008年 6月 417
收稿 2007-12-07 修定 2008-04-25
资助 国家自然科学基金(30170640)和辽宁省自然科学基金
(2 0 0 22 0 8 0 )。
* E-mail：l t l@syau .edu.cn；Tel：024 -88487 166
苗期喷施表油菜素内酯对番茄叶中蔗糖代谢的影响
李天来 1,*，赵聚勇 1，崔娜 1,2，李国强 3
沈阳农业大学 1园艺学院，辽宁省设施园艺重点实验室，2生物科学技术学院，沈阳 110161；3辽宁省农业科学院蔬菜
研究所，沈阳 110161
提要：以番茄品种“辽园多丽”为材料，在人工气候室内模拟外界自然条件，研究苗期(四叶期)喷施表油菜素内酯(epi-BL)
对番茄叶中蔗糖代谢影响的结果表明：喷施 epi-BL的番茄幼苗叶中果糖和葡萄糖含量提高，而蔗糖的含量下降，可溶性
酸性转化酶和蔗糖合成酶的活性以及可溶性酸性转化酶和蔗糖合成酶在mRNA水平上的表达增强 ；但epi-BL对番茄幼苗
叶的中性转化酶和蔗糖磷酸合成酶活性影响不大。
关键词：番茄；苗期；表油菜素内酯；蔗糖代谢；mRNA
Effect of Epibrassinolide on Sucrose Metabolism in Tomato Leaves at Seeding
Stage
LI Tian-Lai1,*, ZHAO Ju-Yong1, CUI Na1,2, LI Guo-Qiang3
1Key Laboratory of Protected Horticulture of Liaoning Province, College of Horticulture, 2Bio-Technology College, Shenyang
Agricultural University, Shenyang 110161, China; 3Vegetable Research Institute, Liaoning Academy of Agricultural Sciences,
Shenyang 110161, China
Abstract: Tomato cv. ‘Liao Yuan Duo Li’ was cultivated in phytotorn. The effects of epi-BR on sugar compo-
sition and related enzyme activities of sucrose metabolism during the development of tomato seedling were
studied. The results indicated that fructose and glucose contents were increased by epi-BR treatment, but
sucrose content was reduced. The activities of invertase and sucrose synthase were enhanced by epi-BR treatment.
And the expressions of soluble acid invertase and sucrose synthase mRNA were also elevated in tomato seedlings.
The activities of neutral invertase and sucrose phosphate synthase were not affected by epi-BR treatment.
Key words: tomato (Lycopersicon esculentum Mill.); seedlings; epibrassinolide (epi-BL); sucrose metabolism;
mRNA
表油菜素内酯(epibrassinolide, epi-BL)具有促进
植物生长、增强抗性、延缓衰老、促进细胞再
分化等多种生理功能，它对拟南芥( S t eb e r 和
McCourt 2001)、小麦(Nakashita等 2003；刘海
英等 2006a)、玉米(邹华文 2002)、黄瓜(康云艳
等 2006)、番茄(Yu等 2004；Dhaubhadel等 1999；
侯雷平等 2001)、烟草(Nakashita等 2003)等植株
生长发育、种子萌发、光合作用、保护酶活性
和产量影响的报道已很多。叶中糖代谢关系到叶
片的光合作用、物质转运及积累，甚至影响植物
叶片的衰老(齐红岩 2003)。已有的关于 epi-BL对
叶中糖代谢影响的报道认为，epi-BL可提高小麦
品种‘豫麦 49’开花期间旗叶中蔗糖磷酸合成酶
(SPS)活性和蔗糖含量以及籽粒中蔗糖合成酶(SS)
活性，加速籽粒中蔗糖的降解，提高产量 8.6%
(刘海英等 2006b)。Yu等 (2004)观察到，epi-BL
处理 3 h的黄瓜叶中己糖和蔗糖的含量变化不大，
但可溶性总糖和淀粉的含量则明显增加，处理6 h
的蔗糖、可溶性总糖及淀粉的含量都增加，
SPS、酸性转化酶(AI)和 SS活性均增加。这些都
显示 epi-BL在调控植物叶中糖代谢，促进植物生
长发育以及光合作用和物质运转和积累，延长植
物叶片寿命和功能是有意义的。但有关 epi-BL对
番茄叶中糖代谢影响的报道尚少，本文探讨番茄
幼苗期间喷施 epi-BL对番茄叶中蔗糖代谢及与其
相关的酶活性和基因表达的影响。
材料与方法
番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)品种‘辽园
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多丽 ’于 2006年 9月 9日播种，穴盘基质育苗，
幼苗长至两叶一心时移栽到 15 cm×15 cm的营养
钵中。9月 28日幼苗长至四叶一心时移至人工气
候室内。温度在 6:30~17:30为 25 ℃、18:00~次
日 6:00为 15 ℃，相对湿度为 60%，光照强度在
6:00~7:00为 360 mmol·m-2·s-1、7:00~16:00为 900
mmol·m-2·s-1、16:00~17:00为 360 mmol·m-2·s-1，17:00~
次日 6:00为黑暗。
番茄幼苗四叶一心期喷施表油菜素内酯，以
喷清水为对照。上午 9:00用 0.1 mg·L-1 的 epi-BL
整株喷施到叶片滴水为止。分别在处理后 0、1、
3、5、7和 9 d取去除主脉的叶片称重，并作糖
含量、酶活性和 RNA 丰度的测定。
测定糖组成和含量时，取 2 g鲜样加入 80%
乙醇提取蔗糖、果糖和葡萄糖，重复 3 次。提
取液用高效液相色谱(HPLC)测定。色谱条件为：
Waters600高效液相色谱，碳水化合物柱，柱温
35 ℃，流动相比例为 80%乙腈:20%超纯水，流
速为 1.0 mL·min-1，Waters Millennium软件控制及
数据处理。
酶提取时，取冷冻样品，加少量石英砂和 10
mL HEPES缓冲液(50 mmol·L-1 HEPES-NaOH，pH
7.5)，冰浴研磨成匀浆，4层纱布过滤，12 000×g
离心 20 min，弃去沉淀，上清液逐渐加硫酸铵至
80%，再以 12 000×g离心 30 min，弃上清液，用
提取缓冲液 2~5 mL溶解沉淀，再用稀释 10倍的
提取缓冲液透析 20 h。以上所有操作均在 0~4 ℃
下进行。AI和中性转化酶(NI)的测定采用王永章
和张大鹏(2000)文中的方法。SS和 SPS的活性测
定参照於新建(1985)介绍的方法。
检测mRNA丰度时，取约 0.1 g幼苗真叶，
按 50~100 mg·mL-1组织 Trizol试剂提取总 RNA。
根据GenBank中所登录的番茄酸性转化酶基因的
保守序列，以DNAMAN5.0软件进行引物设计。
可溶性酸性转化酶基因(AF465613) 5 端引物为
AI2F：5 -AACTCCGCCTCTCGTTACACA，3 端
引物为AI2R：5 -TAGGATGGTAGCGGACCCTG。
委托上海生工生物工程有限公司合成。以提取的
RNA为模板进行反转录，反转录所用酶类购自
Biolabs (M0248V)。反转录完成后，向反应体系
中加入如下成分：2 µL 10×Taq plus缓冲液，0.5 µL
10 mmol dNTP，2 µL 2 µmol 5端引物，2 µL 2
µmol 3端引物，2 µL cDNA模板，11 µL灭菌过
的双蒸水，0.5 µL (5 U·L-1) Taq plus DNA聚合
酶。PCR反应参数为 94 ℃预变性 5 min，随后 94 ℃
30 s，50 ℃ 30 s，72 ℃ 1 min，35个循环后，
72 ℃下再延伸 10 min。目的DNA片段利用DNA
片段纯化回收试剂盒回收。回收后用地高辛(DIG
High Prime DNA Labeling and Detection Starter Kit
II, Roche)进行探针标记。处理后提取总 RNA，
经 1.2%的甲醛变性电泳分离后，用毛细转移法
将 RNA转移到尼龙膜上，用已标记好的酸性转
化酶 cDNA片段作为探针进行Northern杂交。蔗
糖合成酶基因 SUS3 (AF011319)也以上述方法进
行。
结果与讨论
1 表油菜素内酯对番茄幼苗叶中糖含量的影响
从图 1可以看出，0.1 mg·L-1的 epi-BL处理后
9 d内，番茄叶中糖含量的变化趋势与未经 epi-BL
处理的基本一致，均随着时间的延长先升高而后
下降。但经 epi-BL处理的植株叶中果糖和葡萄糖
含量略有升高，蔗糖含量则低于未经 epi-BL处理
的叶片。epi-BL处理的果糖和葡萄糖含量分别在
3 d和 5 d出现高峰，高峰时植株叶中的果糖和葡
萄糖含量分别比未经 epi-BL处理的高出77.0%
和 13.0%。蔗糖含量也在 3~5 d出现最大值，但
在经epi-BL处理的植株叶中分别比在未经epi-BL处
理的叶片中降低 29.7%和 15.6%。epi-BL处理后
苗期番茄叶片中果糖、葡萄糖含量升高，蔗糖含
量下降，说明 epi-BL对番茄“源”端糖代谢产
生了影响。
2 表油菜素内酯对番茄幼苗叶中蔗糖代谢相关酶
活性的影响
从图 2可以看出，0.1 mg·L-1的 epi-BL处理后
9 d内，番茄叶中AI、NI活性的变化趋势与对照
基本一致，随着时间的延长先降低而后逐渐升
高。SS的活性在 epi-BL处理后 1 d低于对照，从
处理后 3 d开始 SS的活性逐渐升高，到第 7天时
epi-BL处理植株的SS活性比未喷施epi-BL植株的
提高 19.8%。SPS的活性是先升高后降低，epi-
BL处理对其活性无明显影响。
3 表油菜素内酯对番茄幼苗叶中可溶性酸性转化
酶及蔗糖合成酶mRNA表达的影响
从图 3-a可以看出，未经 epi-BL处理的番茄
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幼苗9 d内可溶性酸性转化酶mRNA水平都很低；
epi-BL处理后可溶性酸性转化酶的mRNA水平明
显提高。epi-BL处理的番茄幼苗在第 3天后酸性
转化酶的基因表达就开始大量积累，在第 3天到 第 7天始终维持较高水平。这说明外源 epi-BL是
图 1 表油菜素内酯对番茄幼苗叶中糖含量的影响
Fig.1 Changes of sugar content in tomato seedling leaves 图 2 表油菜素内酯对番茄幼苗叶中蔗糖代谢相关酶活性
的影响
Fig.2 Changes of sucrose-metabolizing enzymes activities in
tomato seedling leaves
图 3 油菜素内酯对番茄幼苗叶片中可溶性酸性转化酶(a)和蔗糖合成酶(b)基因表达的影响
Fig.3 Effects of epi-BL on the expression of soluble acid invertase (a) and sucrose synthase (b) mRNAs in tomato seedling leaves
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通过提高AI的mRNA水平而增强AI活性，使叶
中葡萄糖和果糖含量提高。从图 3-b还可以看出，
未喷施 epi-BL的番茄幼苗在处理后 9 d内其 SS的
mRNA都有表达，但 epi-BL处理后 SS的mRNA
水平比未喷施 epi-BL的明显提高。而且从处理后
1 d就有促进作用，并一直维持到处理后 9 d。这
表明 epi-BL会促进 SS在mRNA转录水平的积累。
总之，epi-BL虽然能不同程度地提高番茄
“源”端的糖浓度，但都集中在处理后的 3~7 d，
9 d后效应开始减弱。本文只做了 epi-BL影响苗
期番茄“源”端糖代谢， 而 epi-BL是怎样影响
“库”细胞蔗糖代谢的，需进一步研究。
参考文献
侯雷平, 李梅兰, 黄正青(2001). 表油菜素内酯(24-epi-BR)对番
茄幼苗生长的影响. 山西农业大学学报, 21 (3): 259~261
康云艳, 郭世荣, 段九菊, 胡晓辉(2006). 24-表油菜素内酯对低
氧胁迫下黄瓜根系抗氧化系统及无氧呼吸酶活性的影响. 植
物生理与分子生物学学报, 32 (5): 535~542
刘海英, 郭天财, 朱云集, 王晨阳, 康国章(2006a). 开花期外施表
油菜素内酯(epi-BR)对小麦籽粒淀粉积累及其关键酶活性的
影响. 作物学报, 32 (6): 924~930
刘海英, 郭天财, 朱云集, 王晨阳, 康国章(2006b). 开花期喷施表
油菜素内酯对豫麦 49 蔗糖代谢和产量的影响. 麦类作物学
报, 26 (1): 77~81
齐红岩(20 03 ) . 番茄光合运转糖——蔗糖的运转、代谢及相关
影响因素的研究. 沈阳农业大学博士论文
王永章, 张大鹏(2000). 乙烯对成熟期新红星苹果果实碳水化合
物代谢的调控. 园艺学报, 27 (6): 391~395
於新建(19 85). 蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶活性的测定. 见:
上海市植物生理学会编. 植物生理学实验手册. 上海: 上海
科学技术出版社, 148~149
邹华文(2002). 表高油菜素内酯浸种对玉米种子萌发及其生理特
性的影响. 湖北农学院学报, 22 (3): 193~195
Dhaubhadel S, Chaudhary S, Dobinson KF, Krishna P (1999).
Treatment with 24-epibrassinolide, a brassinosteroid, in-
creases the basic thermotolerance of Brassica napus and
tomato seedlings. Plant Mol Biol, 40: 355~356
Nakashita H, Yasuda M, Nitta T, Asami T, Fujioka S, Arai Y,
Sekimata K, Takatsuto S, Yamaguchi I, Yoshida S (2003).
Brassinosteroid functions in a broad range of disease resis-
tance in tobacco and rice. Plant J, 33: 887~898
Steber CM, McCourt P (2001). A role for brassinosteroids in
germination in Arabidopsis. Plant Physiol, 125: 763~769
Yu JQ, Huang LF, Hu WH, Zhou YH, Mao WH, Ye SF, Nogués S
(2004). A role for brassinosteroids in the regulation of pho-
tosynthesis in Cucumis sativus . J Exp Bot, 55 (399):
1135~1143