全 文 ：植物生理学通讯 第 44卷 第 4期，2008年 8月 689
聚乙二醇胁迫下的番茄幼苗内ABA、JA和多胺含量以及多胺氧化酶活性
的变化
张春梅 1,2 , 邹志荣 1,*, 张志新 1, 黄志 1
1西北农林科技大学园艺学院, 陕西杨凌 712100; 2 河西学院农学系, 甘肃张掖 734000
提要: 聚乙二醇模拟的干旱胁迫下, 2个品种番茄幼苗根和叶中脱落酸(ABA)和茉莉酸(JA)含量均迅速积累, 叶中ABA累
积比根中滞后; 游离态亚精胺(fSpd)、精胺(fSpm)、腐胺(fPut)含量和多胺氧化酶(PAO)活性均先上升, 12 h时达到峰值后
下降, 耐旱性强的品种 ‘毛粉 802’幼苗根和叶中积累ABA、JA和Spd、Spm的能力明显强于耐旱性弱的品种 ‘皇冠 ’。‘皇
冠 ’的PAO活性提高程度大于 ‘毛粉 802’。番茄根和叶中多胺含量和PAO活性呈显著正相关。内源多胺的积累诱导ABA
和JA含量的升高, 从而导致番茄幼苗的耐旱性增强。
关键词: 番茄; 聚乙二醇胁迫; ABA; JA; 多胺; 多胺氧化酶
Changes in ABA, JA, Polyamines Contents and Polyamine Oxidase Activity of
Tomato Seedlings under PEG Stress
ZHANG Chun-Mei1,2, ZOU Zhi-Rong1,*, ZHANG Zhi-Xin1, HUANG Zhi1
1Department of Horticulture, Northwest A & F University, Yangling, Shanxi 712100, China; 2Department of Agricutural Science,
Hexi University, Zhangye, Gansu 734000, China
Abstract: The contents of abscisic acid (ABA) and jasmonic acid (JA) in roots and leaves of two different
drought-tolerant tomato cultivars seedlings under PEG stress were quickly increased, the accumulation of ABA
in leaves lagged behind that in roots. The contents of free polyamines (fPut, fSpd, fSpm) and activity of
polyamine oxidase (PAO) were significantly increased in early stage, reached the peak value after 12 h, and then
descended. And the capacity of accumulation of ABA, JA, fSpd, fSpm in ‘MaoFen802’ with high drought-
resistant were much greater than those in ‘HuangGuan’, increase extent of PAO activity in ‘HuangGuan’ was
greater than that in ‘MaoFen802’. There was a significant positive correlation between PAs content and PAO
activity in roots and leaves. It was suggested that the accumulation of endogenous PAs in roots and leaves
might induced rapid increase of endogenous ABA and JA, which together enhanced drought-resistance of
tomato seedlings.
Key words: tomato (Lycopersicm esculentum); PEG stress; ABA; JA; polyamines; polyamine oxidase
收稿 2008-04-14 修定 　2008-07-21
资助 国家 “ 十一五 ”攻关项目(2007BAD79B04)。
* 通讯作者(E-mail: zouzhirong2005@163.con; Tel: 029-
8 7 0 8 7 2 9 8 )。
干旱胁迫下, 植物体内多胺(polyamine, PA)含
量显著升高(Yamaguchi等 2007), 逆境胁迫对植物
造成的伤害缓解(Kasukabe等 2004)。而脱落酸
(abscisic acid, ABA)和茉莉酸(jasmonic acid, JA)是
植物体内的逆境信号物质, 与干旱胁迫相关(Bell和
Mullet 1991; 潘瑞炽和古焕庆1995; 宫长荣等2003;
兰彦平等 2004; 蔡昆争等 2006)。激素和多胺在植
物生长发育过程中均起调节作用(林文雄等2002; 李
良俊等 2006), 多胺通过ABA增强豌豆的抗旱性
(Upreti和Murti 1999), 内源ABA参与冷胁迫下水
稻体内内源多胺的合成(Lee等 1997), 还参与调节
盐胁迫下玉米叶中多胺含量的增高(刘俊 2004)。
外源ABA通过增加多胺等物质的含量增强甘蔗抗
旱性, 而 JA处理则对诱导抗旱性不起作用(Nieves
等 2001)。因此, 系统研究干旱胁迫下植物激素
ABA、JA和多胺的变化对于揭示植物的抗旱机制
很有意义。有关植物内源 ABA、JA和多胺与干
旱胁迫之间关系的研究尚未见报道。本文以耐旱
性不同的 2个品种番茄为试材, 采用向营养液中加
入聚乙二醇(PEG 6000)模拟干旱胁迫的方法, 研究干
旱胁迫下番茄幼苗根和叶中ABA、JA和多胺含量之
间的关系, 探讨三者在番茄抗干旱胁迫中的作用。
植物生理学通讯 第 44卷 第 4期，2008年 8月690
材料与方法
试验于2007年4月~7月在西北农林科技大学
人工培养室内进行。用营养液培养, 以 PEG 6000
为渗透剂模拟干旱胁迫, 对分别购自陕西杨凌农城
种业公司和广州农业科学院蔬菜研究所的6个具有
地域性差异的番茄(Lycopersicon esculentum Miller)
进行室内品种间耐旱性筛选, 确认品种 ‘毛粉 802’
的耐旱性比较强, 品种 ‘皇冠 ’的耐旱性弱。种子
经消毒、浸种、催芽后, 选取发芽一致的饱满种
子点播在带孔的营养钵中育苗, 培养室中控制昼温
为 25~30 ℃,夜温为 15~18 ℃。光照强度为 130
µmol·m-2·s-1, 每天光照 12 h, 子叶展平后浇 1/2的
Hoagland营养液。第 4片真叶展开时挑选整齐一
致的幼苗定植到水培槽中, 调节营养液的 pH为
(6.5±0.1), 营养液浓度为 2.2~2.5 ms·cm-1, 用通气
泵间歇通气供氧 40 min·h-1, 每隔 5 d更换一次营养
液, 幼苗长到六叶一心时进行预培养。预培养 7 d
后, 将 2个品种的幼苗分成两部分处理：一部分为
正常营养液栽培即对照; 另一部分于处理当天18: 00
向营养液中添加 10% PEG 6000进行胁迫处理(程
智慧等 2002)。处理后, 分别于 0、6、12、24、
36、48 h采集根系和叶片, 取第 4、5片成熟叶,
在根际不同方位取样。不同时间换株取样。用液
氮速冻后, 贮存于-72℃下备用。
ABA、JA和多胺的提取和分离分别参照兰彦
平(2001)和刘怀攀等(2006)文中的方法。ABA含量
用高效液相色谱法测定, 仪器为Waters公司生产的
E600高效液相色谱仪, 检测器为UV2487紫外检测
器。色谱条件为:柱 Spherisorb C18 (4.5 mm×250
mm), 峰高法定量(外标法)。JA含量用气相色谱 -
火焰离子光度检测器法测定, 仪器为GC-14A气相
色谱仪, 检测器为氢火焰离子化光度检测器。色谱
条件为: 柱温采用程序升温, 柱后温度保持 15 min,
流量为 60 mL·min-1, 进样量为 0.5 µL, 以峰高外标
法定量。游离态多胺(free polyamine, fPA)含量的
测定用高效液相色谱法, 绘制标准曲线所用的Put、
Spd与 Spm均购自美国 Sigma公司。采用梯度淋
洗法, 流动相为甲醇和水, 流速为 0.5~0.7 mL·min-1,
37 ℃为反应最佳温度, 反应时间为 20~25 min, 或
者 30 ℃反应 30~40 min, 效果与前接近。多胺氧
化酶(polyamine oxidase, PAO)活性的测定参照汪天
等(2004)文中方法, 用N, N二甲基苯胺和 4-氨基
安替吡啉做显色剂, Spm启动反应, 记录OD555处
吸光值的变化, 以 0.001 ∆OD555 ·g (FW)·min-1为一
个酶活单位(U)。
每个处理 40株苗, 每处理每次取样 6株, 3次
重复, 数据用DPS软件进行方差分析, 以平均值±标
准差反应每个处理各个指标的大小。
结果与讨论
1 PEG胁迫下番茄幼苗根和叶中的ABA和 JA含
量变化
由图 1可见, (1) 10% PEG胁迫下, 番茄品种
‘毛粉 802’和 ‘皇冠 ’根中 JA含量均持续增加, 12
h时出现峰值。根中ABA含量也大幅度增加, ‘毛
粉 802’在 24 h和 ‘皇冠 ’在 12 h时出现峰值, 耐旱
性强的 ‘毛粉802’比耐旱性弱的 ‘皇冠 ’增幅大些。
(2) 10% PEG胁迫下, 两个品种叶中 JA含量持续
缓慢增加, 均呈单峰曲线, 24 h时出现峰值。这与
葛云侠等(2007)杏中的结果不同, JA只在耐旱品种
中积累, 而不耐旱的品种并不积累 JA, 可能是不同
植物积累 JA对干旱胁迫的反应不同所致。(3) 10%
PEG胁迫下, ‘毛粉 802’和 ‘皇冠 ’ 根中ABA含量
分别在 24 h、12 h时出现峰值, 而叶中ABA含量
的峰值却分别出现在 36 h和 24 h, 表明叶中ABA
累积滞后于根系, 这与孟建朝等(2007)在小麦中的
结果相似。整个生长过程中二者含量始终高于不
作PEG处理的, 表明ABA和JA在番茄幼苗抵抗干
旱胁迫过程中均起作用。
2 PEG胁迫下番茄幼苗根和叶中的游离态多胺
(fPA)含量变化
由图 2可见, PEG胁迫 6 h后, 2个品种番茄幼
苗根和叶中 fPut、fSpd和 fSpm的含量都显著上
升, 峰值出现于 12 h。耐旱性强的番茄品种 ‘毛
粉 802’累积 fSpd和 fSpm的能力大于耐旱性弱的
‘皇冠 ’, 二者 fPut含量差别较小。随着胁迫时间
的增加, 2个品种幼苗中 3种 fPA含量下降, 但其
含量在 48 h时仍然高于不作 PEG处理的, 根与叶
中的 fPA含量变化相似。相关性分析的差异显著
(r0.01=0.708), 显示番茄幼苗根和叶中的 fPA含量变
化是密切关系的。
3 PEG胁迫下番茄幼苗根和叶中的PAO活性变化
正常情况下, 耐旱性弱的品种 ‘皇冠 ’ 幼苗根
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图 1 PEG胁迫下 2个品种番茄幼苗中 JA和ABA含量的变化
Fig.1 Changes in JA and ABA contents of two tomato cultivars seedlings under PEG stress
图 2 PEG胁迫下 2个品种番茄幼苗中游离态多胺含量的变化
Fig.2 Changes in fPA contents of two tomato cultivars seedlings under PEG stress
植物生理学通讯 第 44卷 第 4期，2008年 8月692
和叶中 PAO 的活性高于耐旱性强的品种 ‘ 毛粉
802’。 PEG胁迫初期, 2个品种根和叶中PAO活性
均增加, 且与多胺的积累同步, 峰值均出现于处理
后 12 h, 耐旱性弱的品种 ‘皇冠 ’的增幅更为明显。
随着PEG胁迫时间的延长, 2个品种根和叶中PAO
的活性下降, 品种间变化趋势一致(图 3)。相关性
分析的差异显著(r0.01=0.708), 显示PAO活性与番茄
幼苗根和叶中多胺含量呈显著正相关。
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图 3 PEG胁迫下 2个品种番茄幼苗的 PAO活性变化
Fig.3 Changes in PAO activities of two tomato cultivars seedlings under PEG stress