全 文 ：植物生理学通讯 第 44卷 第 6期，2008年 12月 1087
气体NO处理对蒜苗生长和抗氧化酶活性的影响
李彩香, 惠伟 *, 屠荫华, 牛瑞雪
陕西师范大学生命科学学院, 西安 710062
提要: 以改良的蒜为材料, 用不同浓度NO气体(0.1、0.5、1.0 µmol·L-1)在无氧环境中熏蒸大蒜 3 h后, 检测蒜苗生长、光合
色素和可溶性蛋白质含量以及抗氧化酶活性的结果表明: 0.1和0.5 µmol·L-1 NO气体熏蒸的蒜种长成的幼苗, 叶中光合色素
和可溶性蛋白含量、假茎长、株高和假茎粗均大于未经NO熏蒸的植株, 叶中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)
和过氧化氢酶(CAT)的活性均提高; 而 1.0 µmol·L-1的NO则抑制蒜苗生长, 且抗氧化酶活性亦下降。气态NO处理的鳞茎
幼苗生长也得到促进, 以0.5 µmol·L-1 NO处理的效果最佳。
关键词: NO; 大蒜; 蒜苗生长; 抗氧化酶活性
Effects of Nitric Oxide (NO) Gas on Growth of Seedling and the Activities of
Antioxidant Enzymes of Garlic (Allium sativum L.) Sprouts
LI Cai-Xiang, HUI Wei*, TU Yin-Hua, NIU Rui-Xue
College of Life Science, Shaanxi Normal University, Xi’an 710062, China
Abstract: The Gailiang garlic (Allium sativum) was fumigated with different concentrations of NO gas (0.1,
0.5 and 1.0 µmol·L-1) under anaerobic conditions. The changes of seedling growth, the contents of photosyn-
thetic pigments and soluble protein and the activities of antioxidant enzymes were investigated. The results
showed that the contents of leaf soluble protein and photosynthetic pigments, pseudo-stem length, plant height
and pseudo-stem width of garlic seedlings fumigated with 0.1 or 0.5 µmol·L-1 NO were higher than those
without fumigation of NO. Furthermore, the activities of superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD),
catalase (CAT) were increased. But the growth of seedlings was inhibited by 1.0 µmol·L-1 NO gas and the
activities of SOD, POD and CAT were decreased. The bulb treated with NO gas also promoted seedling growth.
The optimum concentration of NO gas was 0.5 µmol·L-1.
Key words: NO; garlic; seedling growth; antioxidant enzyme activity
收稿 2008-07-14 修定 2008-11-04
资助 陕西省自然科学基金项目(2 00 6C11 3)。
* 通讯作者(E-ma i l : hu ihu i@snnu .edu .cn; T el : 0 2 9 -
8 5 3 1 0 2 6 6 )。
一氧化氮(nitric oxide, NO)是一种具有水溶性
和脂溶性的气体小分子, 近年来被认为是一种在植
物中普遍存在的信号分子, 它参与植物的呼吸作用
(Millar和Day 1996)、光形态建成、种子萌发(程
顺昌等 2 0 0 5 )、根和叶片的生长发育( Les hem
1996; Gouvea等 1997)、气孔运动(Garcfa-Mata和
Lamactina 2001)、果实蔬菜等组织的成熟衰老、
各种胁迫的响应及抗病防御反应等多种生理代谢过
程。李善菊和任小林(2004)用外源NO供体硝普钠
(SNP)浸杏种发现, 随着NO浓度的升高, 杏幼苗的
生长呈现先上升后下降的趋势。刘建新等(2007)
用水培方法研究不同浓度NO对黑麦草种子萌发和
幼苗生长的影响, 结果表明低浓度NO可促进黑麦
草种子的萌发和幼苗生长, 而高浓度则抑制。还有
研究表明, NO可调节植物的生长(Gouvea等1997),
促进渗透胁迫下小麦种子的萌发(张华等2005), 提
高盐胁迫下的水稻幼苗叶片抗氧化酶活性, 增加与
植物耐盐相关基因的表达(Uchida等2002), 缓解由
于喷施敌草快(diquat)和百草枯(paraquat) 2种除草
剂引起的马铃薯的氧化伤害等。这些结果表明, 以
NO处理植物种子能够促进胁迫下的幼苗生长, 与
NO处理后植物抗氧化活性的提高有关系。蒜苗
是深受人们喜爱的蔬菜, 如何提高蒜苗的产量, 用
NO处理能否解决这个问题, 值得探讨。本文以外
源气态NO熏蒸种蒜瓣, 观察其对蒜苗生长和抗氧
化酶活性的影响, 探讨NO在大蒜生长发育中的调
节作用。
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材料与方法
NO气体的制备按Leshem (1996)的方法, 自制
NO 气体。实验所用试剂均为分析纯。
大蒜为解除休眠之后的白皮改良蒜(All ium
sativum L.), 采自陕西省兴平市。选大小一致、蒜
瓣形状端正、无病虫害及任何机械损伤的大蒜进
行NO气体处理(每处理 40瓣, 重复 3次)。取大蒜
密封于玻璃瓶中, 玻璃瓶放在减压条件下, 用氮气
置换其中的空气, 使玻璃瓶达到相对无氧状态; 注
入一定体积的NO气体, 浓度分别为 0.1、0.5、1.0
µmol·L-1 (以未注入NO气体的为对照); 熏蒸3 h后,
将大蒜均匀播种在盛有干净湿砂的瓷盘中培养, 培
养条件为: 光照强度 300~350 µmol·m-2·s-1 (光照 14
h·d-1, 6:00~20:00), 昼 /夜温度为20/20 ℃, 培养室中
相对湿度为 70%。第 10天开始逐日统计株高, 每
3 d统计假茎长和假茎粗。培养至 20 d, 取倒数第
2片叶进行其他指标的测定。
假茎长为茎盘处至上端叶片与叶鞘明显分界
处的距离(刘辉和曹先涛 2007) (用直尺测量)。测
株高时将植株拉直, 用直尺测量茎盘处到最长叶叶
尖的距离(樊治成 1993)。假茎粗为假茎上茎颈部
的最大直径(樊治成 1993) (用游标卡尺测量)。采
用高俊凤(2006)书中的方法测定叶绿素(Chl)和可溶
性蛋白的含量, 超氧化物歧化酶( s u p e r o x i d e
dismutase, SOD)、过氧化氢酶(catalase, CAT)和过
氧化物酶(peroxidase, POD)活性。
结果与讨论
1 NO对蒜苗生长的影响
由图 1可见, 在整个植株生长过程中, 株高呈
现缓慢而平稳的增长趋势。0.1 µmol·L-1 NO处理
大蒜的株高持续高于未经NO处理的, 但差异不显
著; 0.5 µmol·L-1 NO处理的株高则显著(P<0.05)高
于未经NO处理的; 1.0 µmol·L-1 NO处理的株高显
著(P<0.05)低于未经NO处理的。
由图 2可见, 随着生长期的延长, 未经NO处
理的蒜苗假茎粗和假茎长都增加。NO 处理的大
蒜假茎长(图2-a)在整个生长的过程中变化不一致,
0.5 µmol·L-1 NO处理的假茎长极显著(P<0.01)地高
于未经NO处理的; 而 0.1和 1.0 µmol·L-1的NO处
理在 15 d前和对照差异显著, 以后差异不显著。0.5
µmol·L-1 NO处理的大蒜植株的假茎粗(图 2-b), 在
整个生长的过程中极显著(P<0.01)高于未经NO处
理和 1.0 µmol·L-1 NO处理的, 与0.1 µmol·L-1 NO处
理的差异显著。
2 NO对蒜苗中可溶性蛋白质含量的影响
从图 3可见, NO处理的蒜苗中可溶性蛋白质
含量显著高于未经NO处理的。0.5 µmol·L-1 NO
处理的最高, 超过此浓度则下降。
3 NO对蒜苗中光合色素含量的影响
由表1可知, 0.1 µmol·L-1 NO处理的叶片内Chl
b含量低于未经 NO处理的, 而 Chl a、类胡萝卜
图 2 NO对蒜苗假茎长和假茎粗的影响
Fig.2 Effects of NO on pseudo-stem length and
pseudo-stem width of garlic sprouts
图 1 NO对蒜苗株高的影响
Fig.1 Effects of NO on plant height of garlic sprouts
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素、Chl a+Chl b含量均高于未经NO处理的。0.5
和 1.0 µmol·L-1 NO处理的叶片中各种光合色素含
量(除 1.0 µmol·L-1 NO处理的 Chl b含量)均高于未
经NO处理的。0.5 µmol·L-1 NO处理的各种光合
色素含量均最高。
4 NO对大蒜植株叶中抗氧化酶活性的影响
从图 4-a可见, 叶中POD活性随着NO浓度的
变化相差较大, 0.1和 1.0 µmol·L-1的NO处理与未
经NO处理的没有显著性差异, 0.5 µmol·L-1 NO处
理极显著高于对照和其他处理。不同浓度NO对
图 3 NO对蒜苗叶片可溶性蛋白质含量的影响
Fig.3 Effects of NO on soluble protein contents
in leaf of garlic sprouts
表 1 NO对蒜苗光合色素含量的影响
Table 1 Effects of NO on photosynthetic pigments contents of garlic sprouts
NO浓度 / µmol·L-1 Chl a含量 /mg·g-1 (FW) Chl b含量 /mg·g-1 (FW) 类胡萝卜素含量 /mg·g-1 (FW) (Chl a+Chl b)含量 /mg·g-1 (FW)
0 (对照) 3.15±0.35b 0.98±0.06b 0.95±0.08c 4.13±0.38b
0.1 3.58±0.30b 0.84±0.09b 1.09±0.07bc 4.42±0.34b
0.5 4.41±0.37a 1.29±0.14a 1.47±0.15a 6.70±0.69a
1.0 3.72±0.58b 0.88±0.09b 1.16±0.07b 4.60±0.46b
　　数据均为平均值 ±标准差, 多重比较采用邓肯式新复极差法, 同列数据后的不同字母表示差异水平为 P<0.05。
大蒜植株叶片 3种酶活性的影响不同。叶片 SOD
活性(图 4-b)先升高后下降, 在 0.5 µmol·L-1 NO时
达到最大, 并显著(P<0.05)高于未经NO处理的; 而
当NO浓度为 1.0 µmol·L-1时, SOD活性迅速下降。
而叶片 CAT活性和 SOD活性变化趋势一致, 从图
4-c可以看到, 随着浓度的增大先升高而后下降, 各
个处理与未经 NO处理的差异均显著。
前人的实验大都用SNP作为一种常用的外源
NO供体。Delledonne等(1998)报道, 0.5 mmol·L-1
SNP能产生约 2.0 µmol·L-1 NO。由于用浸泡的方
法容易导致大蒜的烂种现象, 并且SNP产生的氰化
物对大蒜有毒害作用。而本实验采用气体熏蒸就
避免了这种情况的发生。
参考文献
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图 4 NO对蒜苗 POD、SOD和CAT活性的影响
Fig.4 Effects of NO on the activities of POD,
SOD and CAT of garlic sprouts
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