全 文 ：植物生理学通讯 第42卷 第1期，2006年2月 31
植物叶片中抗坏血酸含量与草酸积累的关系
李宝盛 彭新湘*
华南农业大学生命科学学院分子植物生理研究室，广州510642
提要 不同植物和不同生长期烟草叶片中抗坏血酸含量变化与相应的草酸含量变化之间都无显著的相关性; 喂饲外源抗坏
血酸后的水稻和荞麦叶中草酸含量提高不明显。据此推测：尽管不能排除抗坏血酸可能是植物草酸合成的前体，但其内
源含量高低不一定影响植物中草酸积累。
关键词 植物；抗坏血酸；草酸
Relationship between Oxalate Accumulation and Ascorbate Content in Plant
Leaves
LI Bao-Sheng, PENG Xin-Xiang*
Laboratory of Molecular Plant Physiology, College of Life Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China
Abstract Ascobate content and the corresponding oxalate content were determined in the leaves of various
species and tobacco leaves at different growth stages. It was shown that no significant correlation existed
between the two organic acids in tobacco leaves at various growth stages, and similar result was obtained for
the leaves of different species. In addition, feeding rice and buckwheat with ascorbate through roots failed to
increase oxalate content in the leaves. Based the above results, it is inferred that ascorbate content in plant
leaves may not affect oxalate accumulation though the possibility can not be ruled out that ascorbate served as
a precursor for oxalate synthesis.
Key words plants; ascorbate; oxalate
收稿 2005-05-08 修定 　2005-11-09
资助 国家自然科学基金(30270799)和华南农业大学校长资金
(4600-K01181)。
*通讯作者(E-mail: xpeng@scau.edu.cn, Tel: 020-
85282023)。
草酸普遍存在于动植物组织中。研究证明，
草酸不仅具有促进硝酸还原、诱导植物抗病性等
生理功能(彭新湘和李明启1987; 张宗申等1998; 杨
荣金等2000)，而且在提高植物对磷的吸收及抗铝
毒中也起作用(徐锐和彭新湘2002)。因此，系统
深入地研究草酸的合成及调控机制有一定的理论与
实际意义。
前人研究认为，草酸合成的主要途径有 2
条：一是光呼吸乙醇酸途径，即在乙醇酸氧化酶
的作用下，乙醇酸氧化生成乙醛酸，乙醛酸再进
一步氧化生成草酸(Richardson和Tolbert 1961;
Davies和Asker 1983); 二是抗坏血酸途径，即抗
坏血酸分子C2/C3裂解后生成草酸和酒石酸，但其
生理生化反应机制尚不十分清楚( L o e w u s 和
Stafford 1958; Nuss和Loewus 1978; Kazumi等
1992)。同位素示踪技术证实草酸来自于抗坏血
酸，据此，有人认为抗坏血酸是植物草酸合成的
前体之一 (Yang和Loewus 1975；Horner等 2000；
Kostman等 2001)。但植物中草酸积累量大小是否
受内源抗坏血酸水平的影响，尚未见报道。本文
研究抗坏血酸与草酸积累的关系，以期能为阐明
植物草酸的合成代谢和调控机制提供参考。
材料与方法
烟草(Nicotiana tabacum L.)品种‘中烟90’
由广东省农业科学院作物研究所提供。
烟草种子先用1% CuSO4溶液消毒15 min，再
用40℃的温水浸泡20 min和蒸馏水浸种24 h后放
入培养皿中，置于 25℃培养箱内催芽2~3 d，发
芽后播于蛭石中，幼苗长至3~4片叶时移至大田,
从苗期至开花后期每隔10 d取生长一致、相同叶
位的叶片进行测定。
水稻(Oryza sativa L.)品种‘湘中籼2号’，
植物生理学通讯 第42卷 第1期，2006年2月32
发芽后点播于尼龙网，长至 2~3 片真叶后，移栽
至含4 L木村B营养液(N: 1.65 mmol·L-1)的塑料盆中，
于网室预培养5 d后更换营养液，分别作(1)硝态
氮处理：以 Na2SO4 代替(NH4)2SO4，其它成分与
木村B营养液相同；(2)铵态氮处理：以(NH4)2SO4
和 CaCl2代替Ca(NO3)2，其它成分与木村B营养液
相同；(3)铵态氮 +抗坏血酸处理：在铵态氮处理
下加入抗坏血酸(5 mmol·L-1)。生长期间，3种处
理营养液的 pH 均维持在 5.0。
荞麦(Fagopyrum esculentum M.)品种‘美国
荞’，播种于蛭石中，待 2 片子叶展开时移栽至
含4 L 1/5Hoagland营养液(N: 3 mmol·L-1)的塑料盆
中，预培养5 d后更换营养液，分别作(1)硝态氮
处理：1/5Hoagland 营养液；(2)铵态氮处理：以
(NH4)2SO4 和 CaCl2 代替 Ca(NO3)2，其它成分与1/5
Hoagland 营养液相同；(3)铵态氮 + 抗坏血酸处
理：在铵态氮处理下加入抗坏血酸(5 mmol·L-1)。
生长期间，3 种处理营养液的 pH 均维持在 6.0。
菠菜(Spinacia oleracea L.)、西兰花(Brassica
oleracea var. gemmifera Zenker)、香荽(Coriandrum
sativum L.)、皱叶芥菜(Brassica juncea var.)、甘
蓝(Brassica oleracea var. botrytis L.)均种于农场。
挑选生长旺盛的新鲜叶片进行测定，每种样品取
3 个重复。
草酸含量测定参考Baker (1954)的方法并加以
改进。称取0.5 g新鲜叶片，加入3 mL 6 mol·L-1
HCl，研磨成匀浆后移入试管，用 12 mL 蒸馏水
分次洗涤研钵后并入匀浆液中，放入沸水浴中
15~20 min，冷却后转入50 mL离心管中，放置过
夜。次日离心(12 000×g, 10 min)，取上清液加入
5 mL磷钨酸试剂，室温放置5 h后离心(12 000×g，
10 min)，上清液转入另一只离心管中，加入5 mL
含钙醋酸缓冲液(pH 4.5)，再用浓氨水调pH值至
4.5，于4℃下放置16 h后离心(12 000×g，10 min)，
弃去上清液，沉淀中加入10 mL 淋洗液，充分震
荡，离心(12 000×g，10 min)，弃去上清液。向
沉淀中加入5 mL 10% H2SO4，振荡，充分溶解
后放在沸水浴中加热 2 min，转入三角瓶中，立
刻用2.5 mmol·L-1 的 KMnO4 滴定至粉红色，以 30
s 内不褪色为终点(以滴定 5 mL 10% H2SO4 为对
照) 。
抗坏血酸含量用偶联酶法测定(Jung和Wells
1998)。
实验结果
1 烟苗移栽后叶中抗坏血酸与草酸含量的变化
表1 显示，烟苗移栽后，叶中草酸和抗坏血
酸含量变化之间并无相关性(y=15.234x+1.897, r=
0.353，P>0.05, 图 1)。
2 不同植物叶片中草酸和抗坏血酸含量的变化
从表2 可以看出，不同植物叶片中草酸含量
差异很大。菠菜叶中草酸含量很高，但其抗坏血
酸含量却很低，与草酸含量较低的西兰花和甘蓝
中抗坏血酸含量相当；在测定的 6 种植物叶片
中，还原型与氧化型抗坏血酸含量之比多数为
表1 不同生长期烟苗叶中抗坏血酸和草酸含量的变化
Table 1 Changes in ascorbate and oxalate contents in the
tobacco leaves during different growth periods
移栽后 草酸含量/ 抗坏血酸含量/
时间/d mg·g-1 (FW) mg·g-1 (FW)
10 1.428±0.354 0.039±0.003
20 2.361±0.229 0.070±0.002
30 2.695±0.225 0.028±0.008
40 2.031±0.247 0.055±0.006
50 4.293±0.325 0.080±0.001
60 4.238±0.205 0.056±0.006
70 2.980±0.159 0.072±0.001
80 3.222±0.269 0.082±0.001
90 2.644±0.327 0.097±0.003
数据为 3 个取样重复的平均值 ±S.E.，r=0.353。
图1 烟草叶片中抗坏血酸含量与草酸含量的相关性
Fig.1 Correlation between ascorbate and
oxalate contents in tobacco leaves
植物生理学通讯 第42卷 第1期，2006年2月 33
1∶1左右，但烟草叶片中未检测到还原型抗坏血
酸，香荽中以氧化型抗坏血酸为主。
3 外源抗坏血酸对水稻和荞麦叶片中草酸积累的
影响
在铵态氮营养条件下，水稻和荞麦的草酸含
量明显低于硝态氮培养的；铵态氮营养液中添加抗
坏血酸对这两种植物中草酸含量无明显影响(表3)。
低于硝态氮下的，外源抗坏血酸并不明显提高叶
片中草酸含量(表3)。根据这些结果可以推测：植
物中抗坏血酸水平的高低并不影响其草酸积累。
因此，即使是抗坏血酸可能作为合成草酸的有效
前体，但也仅可能是抗坏血酸下游代谢的酶促反
应会限制草酸积累。其酶学机制尚未完全弄清
楚，值得深入探究。
参考文献
彭新湘, 李明启(1987). 光呼吸代谢物乙醇酸、乙醛酸和草酸
对烟草叶片硝酸还原的影响. 植物生理学报, 13 (2): 182~189
徐锐, 彭新湘(2002). 草酸在提高大豆磷的利用效率及抗铝性中
的作用. 西北植物学报, 22 (2): 291~295
杨荣金, 彭新湘, 姜子德, 郭振飞, 李明启(2000). 草酸诱导黄瓜
抗炭疽病的机理研究. 植物病理学报, 30 (2): 153~157
张宗申, 彭新湘, 李明启(1998). 非生物诱抗剂草酸对黄瓜叶片
中过氧化物酶的系统诱导作用. 植物病理学报, 28 (2):
145~151
Baker CJL (1954). The determination of oxalates in fresh plant
materials. Analyst, 77: 340~344
Davies DD, Asker H (1983). Synthesis of oxalic acid by enzymes
from lettuce leaves. Plant Physiol, 72: 134~138
Horner HT, Kausch AP, Wagner BL (2000). Ascorbic acid: a
precursor of oxalate in crystal idioblasts of Yucca torreyi in
liquid root culture. J Plant Sci, 161 (1): 861~868
Jung CH, Wells WW (1998). Spontaneous conversion of L-dehy-
droascorbic acid to L-ascorbic acid and L-erythroascorbic
acid. Arch Biochem Biophys, 355 (1): 9~14
Kazumi S, Frank A, Loewus FA (1992). Conversion of D-glu-
cosone to oxalic acid and L-(+)-tartaric acid in detached
leaves of pelargonium. Phytochemistry, 31: 3341~3344
Kostman TA, Tarlyn NM, Loewus FA, Francecschi VR (2001).
Biosynthesis of L-ascorbic acid and conversion of carbon 1
and 2 of L-ascorbic acid to oxalic acid occurs within indicidual
calcium oxalate crystal idioblasts. Plant Physiol, 125:
634~640
Loewus FA, Stafford HA (1958). Observations on the incorpora-
tion of 14C into tartaric acid and the labeling parteen of D-
glucose from an excised grape leaf administered 1-ascorbic
acid-6-14C. Plant Physiol, 33: 155~156
Nuss RF, Loewus FA (1978). Further studies on oxalic acid bio-
synthesis in oxalate-accumulating plants. Plant Physiol, 61:
590~592
Richardson KE, Tolbert NE (1961). Oxidation of glyoxylic acid
to oxalic acid by glycolic acid oxidase. J Biol Chem, 236:
1280~1284
Yang JC, Loewus FA (1975). Metabolic conversion of L-ascorbic
acid to oxalic acd in oxalate-accumulating plants. Plant
Physiol, 56: 283~285
表3 外源抗坏血酸对水稻和荞麦叶片中草酸积累的影响
Table 3 Effect of exogenous ascorbate on oxalate
accumulation in leaves of rice and buckwheat
草酸含量 / mg·g-1 (FW)
处理
水稻　　　　　　 荞麦
硝态氮 4.560±0.336 8.565±1.435
铵态氮 0.687±0.028 0.519±0.015
铵态氮 + 抗坏血酸 0.980±0.162 0.498±0.161
表2 不同植物叶片中的抗坏血酸和草酸含量
Table 2 Ascorbate and oxalate contents in
leaves of different plants
草酸含量 / 抗坏血酸含量/ mg·g
-1 (FW)
植物种类
mg·g
-1 (FW) 还原型 氧化型 总含量
烟草 1.111±0.136 0.070 0.070±0.002
西兰花 0.030±0.007 0.061±0.000 0.051 0.112±0.012
菠菜 5.052±0.304 0.062±0.011 0.054 0.116±0.011
香荽 0.048±0.008 0.046±0.007 0.116 0.162±0.010
邹叶芥菜 0.049±0.021 0.047±0.002 0.052 0.099±0.001
甘蓝 0.062±0.008 0.054±0.000 0.066 0.120±0.004
讨 论
有研究认为，抗坏血酸是草酸合成的有效前
体之一。草酸积累型植物菠菜中抗坏血酸形成草
酸的转化率可达 50% 左右，而草酸含量低的植物
烟草的转化率只有2%~19% (Yang和Loewus 1975;
Horner等 2000; Kostman等 2001) 。本文结果表
明：烟草中草酸的积累并不受内源抗坏血酸含量
的影响(图1); 草酸积累型植物菠菜中的抗坏血酸
含量并不高，与草酸含量较低的西兰花、甘蓝相
当(表 2); 生长在铵态氮下的植物中草酸含量显著