全 文 ：植物生理学通讯 第 41卷 第 2期，2005年 4月 157
NaCl和等渗聚乙二醇对苹果属植物游离脯氨酸含量的影响
杨洪兵* 韩振海 许雪峰**
中国农业大学果树逆境生理与分子生物学实验室，北京 100094
提要 测定了不同耐盐性苹果属植物珠眉海棠、小金海棠和山定子幼苗各部位的游离脯氨酸含量，结果表明，NaCl胁迫
下苹果属植物游离脯氨酸含量增加均大于等渗PEG处理，NaCl和等渗PEG处理对耐盐种的游离脯氨酸含量影响较小，高
盐度下盐敏感种的游离脯氨酸含量持续大量增加。
关键词 苹果属植物；NaCl；等渗PEG；游离脯氨酸含量
Effects of NaCl and Iso-osmotic Polyethylene Glycol on Free Proline Content
of Malus
YANG Hong-Bing*, HAN Zhen-Hai, XU Xue-Feng**
Stress Physiology and Molecular Biology Laboratory of Fruit Trees, China Agricultural University, Beijing 100094
Abstract Free proline content of different parts of Malus seedlings M. baccata, M. xiaojinensis and M. zumi
with different salt-tolerance was determined. The results showed that the increase of free proline content in
NaCl stress was more than that in iso-osmotic polyethylene glycol treatment. NaCl and iso-osmotic polyethyl-
ene glycol treatments showed less influence on free proline content of salt-tolerant cultivar, while salt-sensitive
cultivar showed continuous and high increase of free proline content in high concentration NaCl treatment.
Key words Malus; NaCl; iso-osmotic PEG; free proline content
收稿 2004-07-16 修定 2004-12-27
资助 国家自然科学基金(39740027)。
* 现在莱阳农学院生命科学学院工作( E - m a i l ：
hbyang1968@sohu.com，Tel：0532-2140470)。
** 通讯作者(E-mail: xuefengx@cau.edu.cn, Tel：010-
62733758)。
盐分胁迫下，植物体内游离脯氨酸[1~7]含量增
加是自然界中普遍存在的现象，受水分胁迫的植
物体内游离脯氨酸[8~10]含量也有增加现象。盐对
植物的伤害分渗透胁迫和离子毒害两个方面，这
两方面的效应可能对植物脯氨酸代谢有不同的作
用。现有报道中对渗透胁迫和离子毒害影响同一
植物体内游离脯氨酸含量变化的研究较少，室内
用聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)对植物进行
处理，可以人为模拟水分渗透胁迫。本文采用
NaCl和等渗 PEG处理，对苹果属植物体内有机渗
透调节物质——游离脯氨酸的含量变化进行了比较
研 究 。
材料与方法
试验材料为苹果属植物山定子(Malus baccata
L.)、小金海棠(Malus xiaojinensis)和珠眉海棠
(Malus zumi)。山定子是一种不适于盐碱地栽培的
盐敏感种[11,12]; 小金海棠能耐0.3%左右的盐度[12]，是
一种中等耐盐种；珠眉海棠能在盐含量0.6%的滨
海地和内陆盐碱地正常生长，是一个优良的耐盐
种质[13]。珠眉海棠、小金海棠和山定子均采用多
次继代后基因型一致的组培苗。组培生长培养基
为：MS+IAA(0.2 mg·L-1)，生根培养基为：MS+
IAA(1 mg·L-1)。组培苗生根后移入营养液中通气培
养。培养室的白天温度为 22~28℃，夜间为 15~
20℃，相对湿度(RH)白天为 45%~50%，夜间为
60%~70%，叶面光照度约为800 mmol·m-2·s-1，光
照时间为12 h·d-1。
苹果属植物幼苗长至10 cm高时开始以NaCl
处理(NaCl 溶液用营养液配制)。为避免盐冲击
(shock)效应，采用每12 h递增25 mmol·L-1 NaCl
的方式，NaCl 的终浓度分别为 50、100 和 150
mmol·L-1。另对幼苗作等渗 PEG 处理，等渗 PEG
和NaCl的渗透势采用美国Wescor公司生产的5520
型渗透压计测定，P E G - 6 0 0 0 终浓度分别为
0.0188 mol·L-1 (相当于50 mmol·L-1 NaCl的渗透势)、
植物生理学通讯 第 41卷 第 2期，2005年 4月158
0.0245 mol·L-1 (相当于100 mmol·L-1 NaCl的渗透势)
和0.0285 mol·L-1 (相当于150 mmol·L-1 NaCl的渗透
势)。NaCl和等渗PEG达终浓度后的5、10和15 d，
分别取苹果属植物的主根、侧根、幼叶、成熟
叶和老叶用于测定游离脯氨酸含量[14]。每个处理
重复 3 次。
实验结果
1 NaCl和等渗PEG对苹果属植物根中游离脯氨酸
含量的影响
图 1 和 2 显示：
(1)50 mmol·L-1 NaCl 和等渗 PEG处理的 3种
幼苗主根中，游离脯氨酸含量与 5 d 相比，山定
子在15 d 后、小金海棠和珠眉海棠均在 10 d 后
显著下降(P<0.05)。以100 mmol·L-1 NaCl和等渗
PEG 处理的山定子分别在 10 和 15 d 后显著增加
(P<0.05)，珠眉海棠在10 d后显著下降(P<0.05)。
以 150 mmol·L-1 NaCl和等渗 PEG处理的山定子分
别在10 d和15 d后显著增加(P<0.05和P<0.01)，
珠眉海棠在10 d后显著下降(P<0.05)。另外，山
定子和小金海棠在150 mmol·L-1 NaCl处理10、15
d的主根中游离脯氨酸含量明显高于等渗PEG处理
(P<0.05)(图1)。
(2)100 mmol·L-1 NaCl和等渗PEG处理的山定
子侧根中，游离脯氨酸含量分别在 10 和 15 d 后
显著增加(P<0.05)，珠眉海棠在15 d后显著下降
(P<0.05)。150 mmol·L-1 NaCl 处理的山定子和小
金海棠分别在10和15 d后显著增加(P<0.05)，珠
眉海棠在 15 d 后显著下降(P<0.05）；等渗 PEG
处理的山定子在10 d后显著增加(P<0.05)，珠眉
海棠在15 d后显著下降(P<0.05)。另外，山定子
在100 和 150 mmol·L-1 NaCl 处理 10、15 d 的侧
根中游离脯氨酸含量明显高于等渗 PEG 处理(P<
0.05)(图2)。
图 1 NaCl和等渗PEG对苹果属植物主根中游离脯氨酸含量的影响
Fig.1 Effects of NaCl and iso-osmotic PEG on free proline content in main roots of Malus
植物生理学通讯 第 41卷 第 2期，2005年 4月 159
2 NaCl和等渗PEG对苹果属植物叶中游离脯氨酸
含量的影响
图 3~ 5 显示：
(1)100 mmol·L-1 NaCl和等渗PEG处理的山定
子幼叶中，游离脯氨酸含量在 15 d 后显著增加
(P<0.05)，珠眉海棠在15 d后显著下降(P<0.01)。
150 mmol·L-1 NaCl 和等渗 PEG处理下，山定子和
小金海棠分别在 10 d 和 15 d 后显著增加(P<
0.05)，珠眉海棠在15 d后显著下降(P<0.05)。另
外，山定子在150 mmol·L-1 NaCl 处理 15 d 的幼
叶中游离脯氨酸含量明显高于等渗 PEG 处理(P<
0.05)(图3)。
(2)100 mmol·L-1 NaCl和等渗PEG处理的山定
子成熟叶中，游离脯氨酸含量在15 d后显著增加
(P<0.01和P<0.05)，珠眉海棠在10 d后显著下降
(P<0.05)。150 mmol·L-1 NaCl 和等渗 PEG处理的
山定子分别在10 d和 15 d后显著增加(P<0.05)，
小金海棠在15 d后显著增加(P<0.05)，珠眉海棠
在15 d后显著下降(P<0.05)。另外，山定子在150
mmol·L-1 NaCl 处理 10和 15 d的成熟叶中，游离
脯氨酸含量明显高于等渗 P E G 处理( P < 0 . 0 5 )
(图 4)。
(3) 100和150 mmol·L-1 NaCl处理的山定子老
叶中，游离脯氨酸含量均在 15 d 后显著增加(P<
0.05)。小金海棠和珠眉海棠在150 mmol·L-1 NaCl
处理 15 d后也显著增加(P<0.05)。另外，山定子
在150 mmol·L-1 NaCl 处理 15 d 的老叶中，游离
脯氨酸含量明显高于等渗 P E G 处理( P < 0 . 0 5 )
(图 5)。
讨 论
渗透调节是植物对盐分胁迫的重要适应手段
之一[15]。在盐胁迫下，植物通过吸收 Na+、Cl -
等离子和累积游离脯氨酸等有机溶质以降低其渗透
势[16,17]，抵抗外界水分胁迫。如在盐胁迫下，无
花果[4]和盐地碱蓬[5]的游离脯氨酸含量增加；在
干旱和模拟干旱胁迫下，蚕豆[10]和野生大豆[9]的
游离脯氨酸明显累积。本文中，NaCl 和等渗 PEG
图 2 NaCl和等渗PEG对苹果属植物侧根中游离脯氨酸含量的影响
Fig.2 Effects of NaCl and iso-osmotic PEG on free proline content in lateral roots of Malus
植物生理学通讯 第 41卷 第 2期，2005年 4月160
图 3 NaCl和等渗PEG对苹果属植物幼叶中游离脯氨酸含量的影响
Fig.3 Effects of NaCl and iso-osmotic PEG on free proline content in young leaves of Malus
图 4 NaCl和等渗PEG对苹果属植物成熟叶中游离脯氨酸含量的影响
Fig.4 Effects of NaCl and iso-osmotic PEG on free proline content in mature leaves of Malus
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处理的3种苹果属植物体内游离脯氨酸含量在5 d
时都有明显增加(图1~5)，也说明一定数量的游离
脯氨酸累积很可能是植物对盐胁迫和水分渗透胁迫
的应激反应，是适应逆境的一种表现。
对同一植物进行 NaCl 和等渗 PEG 处理，体
内游离脯氨酸含量增加是不一致的。有报道认
为：NaCl 胁迫下的小麦根和叶中游离脯氨酸含量
增加均大于等渗 PEG 处理[6,7]。我们的结果也表
明，NaCl 处理的 3种苹果属植物主根、侧根、幼
叶、成熟叶和老叶中的游离脯氨酸含量增加幅度
都大于等渗 PEG 处理(图 1~5)，说明离子效应可
引起苹果属植物积累更多的游离脯氨酸，特别是
对盐敏感的山定子，其离子效应表现得更加明显。
据报道，随着 NaCl 浓度的增大，盐地碱蓬
整株水平上的游离脯氨酸含量逐渐增大[5]。另有
报道认为，盐胁迫能激活大麦幼苗脯氨酸合成的
鸟氨酸途径，导致大麦体内脯氨酸含量明显增
加，这对提高大麦幼苗耐盐性是有意义的[18]。但
盐胁迫产生盐害时，植物代谢失调，引起蛋白质
合成下降或脯氨酸氧化受阻，从而积累较多的游
离脯氨酸，因此可以认为游离脯氨酸的长期大量
累积不是适应盐胁迫的方式，而是盐害的一种表
现，这与已有报道的结果[19]一致。
盐胁迫下脯氨酸累积与品种类别有关。有报
道指出，耐盐性强的无花果品种叶中游离脯氨酸
积累量较少，而耐盐性弱的无花果品种则相反，
在盐处理后无花果叶中游离脯氨酸的增加量与品种
耐盐性呈负相关[4]; 耐盐性较强的苹果砧木八楞海
棠和 M 7 的游离脯氨酸含量增加较少，增速也较
慢，而耐盐性差的苹果砧木 SH15 增值最大[3]。耐
盐能力强的小麦品种其游离脯氨酸含量变化率
低[1]。从本文结果来看，低盐度(50 mmol·L-1)下，
3种苹果属植物游离脯氨酸含量均在15 d后明显下
降；高盐度(150 mmol·L-1)下，对盐敏感的山定
子主根、侧根、幼叶和成熟叶中游离脯氨酸累积
量在 10 d 后明显增加，并且出现盐害症状，而
耐盐的珠眉海棠的游离脯氨酸含量在15 d后均明
显下降，游离脯氨酸累积量较少，变化率低，另
外，3 种苹果属植物的老叶中游离脯氨酸变化较
小，且三者变化规律相似。这说明苹果属植物的
耐盐性与其主根、侧根、幼叶和成熟叶中游离脯
氨酸的累积呈负相关，据此可以推测，耐盐种主
图5 NaCl和等渗PEG对苹果属植物老叶中游离脯氨酸含量的影响
Fig.5 Effects of NaCl and iso-osmotic PEG on free proline content in old leaves of Malus
植物生理学通讯 第 41卷 第 2期，2005年 4月162
要是通过无机离子进行渗透调节的，由于合成游
离脯氨酸等有机渗调物质需要消耗能量，所以这
不是主要的渗透调节方式，高盐度下盐敏感种的
游离脯氨酸持续大量增加应是盐害的一种表现。
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