全 文 ：外源甜菜碱处理对干旱胁迫下半夏
氮代谢及相关酶活性的影响
张红敏，李姣姣，黑刚刚，曹瑞霞，周心渝，李琳琳，杨卫星，吴能表
（西南大学生命科学学院 三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆４００７１５）
摘要：为探讨喷施外源甜菜碱溶液对干旱胁迫下半夏体内相关次生代谢产物及氮代谢相关酶活性的影响，采用盆
栽控水法研究了外源甜菜碱对Ｄ（干旱处理，含水量３５％±２％）、Ｄ２０（干旱处理并加喷２０ｍｍｏｌ／Ｌ的甜菜碱）、Ｄ４０
（干旱处理并加喷４０ｍｍｏｌ／Ｌ的甜菜碱）各处理组半夏体内谷氨酸合酶（ＧＯＧＡＴ）活性、谷氨酰胺合成酶（ＧＳ）活
性、谷氨酸脱氢酶（ＧＤＨ）活性、硝态氮、可溶性蛋白、总生物碱、鸟苷和腺苷含量的变化规律。结果表明随着干旱胁
迫时间的增加，Ｄ４０中ＧＯＧＡＴ活性及ＧＳ活性降低幅度均小于Ｄ、Ｄ２０，ＧＤＨ活性呈先升高后降低的趋势，对照组
（ＣＫ组，含水量７５％±２％）变化不明显。在处理第９～２７天时，Ｄ４０与Ｄ２０相比，总生物碱含量分别提高了６．３％，
１０．３％，１２．３％，差异显著。腺苷和鸟苷含量随时间增加呈上升趋势，且Ｄ４０含量均高于Ｄ２０，ＣＫ组含量最高，腺苷
在第２７天时有降低趋势。在第２７天时，Ｄ４０可溶性蛋白含量分别比Ｄ、Ｄ２０提高了７．３％和３．１％。表明４０ｍｍｏｌ／Ｌ
的外源甜菜碱溶液能提高干旱胁迫条件下氮代谢相关酶的活性，从而加快无机氮的同化，有利于促进次生代谢物
质的积累，同时也增强了半夏抵御干旱胁迫的能力。
关键词：半夏；干旱胁迫；甜菜碱；氮代谢
中图分类号：Ｓ５６７．２３＋９；Ｑ９４５．７８　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４５７５９（２０１４）０４０２２９０８
犇犗犐：１０．１１６８６／ｃｙｘｂ２０１４０４２８　　
　　 半夏（犘犻狀犲犾犾犻犪狋犲狉狀犪狋犪）为天南星科半夏属多年生草本植物，是一种常见的中药材，以块茎入药，具有燥湿化
痰、降逆止呕、消痞散结的功效［１］。半夏根较浅，喜温和湿润气候，半夏受干旱、洪涝、高温和强光等环境因素影响
较多，从而影响到半夏的生命活力，致使半夏发生严重的非生理性倒苗，导致半夏的减产和块茎品质的下降，其主
要成分总生物碱、腺苷、鸟苷、半夏蛋白、挥发油及无机元素等多种化学成分含量也会受到影响。
甜菜碱属于季铵型水溶性生物碱，是一种生理抗旱（盐）剂，通过生理调节作用减缓由于干旱／盐胁迫对植物
造成的伤害，以达到提高植物耐旱（盐）性的目的，对植物维持呼吸作用和光合作用的正常进行也具有重要的生理
意义［２］。外源甜菜碱的抗旱生理作用研究也取得了一定进展，目前有研究报道，甜菜碱可以有效地缓解干旱引起
的小麦（犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿）旗叶的气孔和非气孔限制，提高气孔导度和羧化效率［３］；减缓胁迫对植物体内１，５二
磷酸核酮糖羧化／加氧酶（Ｒｕｂｉｓｃｏ）活性的影响［４］。对烟草（犖犻犮狅狋犻犪狀犪狋犪犫犪犮狌犿）品种大黄金５２１０（抗旱性强）和
中烟１００（抗旱性弱）进行根施甜菜碱，发现外源甜菜碱处理减轻了水分胁迫对叶绿素含量、ＰＳⅡ光化学效率、希
尔反应活力以及类囊体膜ＡＴＰａｓｅ活性降低程度［５］。
目前的研究主要集中在甜菜碱对逆境胁迫下植物的渗透调节及相关生理特性的影响上，而对其次生代谢产
物及氮代谢过程的影响却鲜有报道。本研究以野生半夏为材料，通过喷洒不同浓度的甜菜碱溶液来研究干旱胁
迫下半夏体内氮代谢过程中关键酶活性及总生物碱、鸟苷和腺苷等的药用成分的影响，以期探讨提高半夏抵御干
旱胁迫下次生代谢的调节机制，并为甜菜碱能有效提高干旱胁迫下半夏有效成分及缓解干旱胁迫伤害提供理论
参考。
第２３卷　第４期
Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．４
草　业　学　报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ 　　
２２９－２３６
２０１４年８月
收稿日期：２０１３０７０５；改回日期：２０１３１０２２
基金项目：国家自然科学基金项目 （３０５０００４１）和重庆市科技攻关计划项目（ｃｓｔｃ２０１２ｇｇｙｙｊｓ０６１９）资助。
作者简介：张红敏（１９８９），女，四川巴中人，在读硕士。Ｅｍａｉｌ：ｚｈｍ１９８９０４＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｗｕｎｂ＠ｓｗｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
１　材料与方法
１．１　植物的栽培与处理
半夏块茎购于重庆市北碚区明家沟，经西南大学生命科学学院吴能表教授鉴定为天南星科植物半夏块茎，
２０１２年６月种于西南大学生命科学学院苗圃中。
２０１２年７月待半夏长成至１２ｃｍ高左右时，选取长势一致、叶型相同的半夏移栽于盛有充分混匀的介质（壤
土∶珍珠岩＝３∶１）的黑色营养袋（２５ｃｍ×２０ｃｍ）中，每盆１０棵，恢复生长后对其进行干旱处理，干旱通过自然
干旱和称重法来进行控制，干旱程度通过土壤相对含水量（土壤相对含水量＝土壤含水量／土壤饱和含水量×
１００％）来确定，ＣＫ为对照组，土壤含水量保持在７５％±２％左右，Ｄ组为重度干旱，土壤含水量为３５％±２％左
右，Ｄ２０组为喷施了２０ｍｍｏｌ／Ｌ的甜菜碱溶液的干旱组，Ｄ４０组为喷施了４０ｍｍｏｌ／Ｌ的甜菜碱溶液的干旱组，每个
处理设置３次重复。在干旱处理的第０，９，１８，２７天上午１０时左右采样，每个处理组随机采样１０株，３次重复，
进行各项指标测定。
１．２　测定方法
１．２．１　谷氨酸合成酶、谷氨酰胺合成酶及谷氨酸脱氢酶活性的测定　谷氨酸合成酶（ＧＯＧＡＴ，ｇｌｕｔａｍａｔｅｓｙｎ
ｔｈａｓｅ）活性的测定参照赵全志等［６］的方法，略有改动，精密称取０．３ｇ半夏叶片剪碎后放于研钵中加２ｍＬ５０
ｍｍｏｌ／Ｌ的ｐＨ８．０的ＴｒｉｓＨＣｌ缓冲液［含２ｍｍｏｌ／ＬＭｇＳＯ４、０．５ｍｍｏｌ／ＬＥＤＴＡ（乙二胺四乙酸，ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉ
ａｍｉｎｅｔｅｔｒａａｃｅｔｉｃａｃｉｄ）、１０ｍｍｏｌ／Ｌβ巯基乙醇］冰浴研磨后放入离心管中，４℃下１００００ｒ／ｍｉｎ离心３０ｍｉｎ，上清
液即为酶提取液。酶活力用μｍｏｌＮＡＤＨ／（ｇＦＷ·ｍｉｎ）为单位。
谷氨酰胺合成酶（ＧＳ，ｇｌｕｔａｍｉｎｅｓｙｎｔｈｅｔａｓｅ）活性测定参照汤章城［７］的方法。
谷氨酸脱氢酶（ＧＤＨ，ｇｌｕｔａｍｉｃｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎｅｎｚｙｍｅ）的活性测定参照 Ｍａｊｅｒｏｗｉｃｚ等［８］的方法，略有改
动，改动处同ＧＯＧＡＴ的酶提取液方法。
１．２．２　硝态氮、蛋白质的测定　硝态氮、可溶性蛋白质含量的测定参照李合生［９］的方法。
１．２．３　总生物碱含量的测定　称取半夏块茎于６０℃下烘干磨碎后过６０目筛，其粉末用于总生物碱测定，测定
方法参照于超等［１０］的紫外分光光度计法。总生物碱含量用ｍｇ／ｇ为单位。
１．２．４　鸟苷和腺苷的测定　色谱条件：参照张敏等［１１］的方法略有改动，ＸｔｉｍａｔｅＣ１８色谱柱（４．６０ｍｍ×２５０
ｍｍ，５μｍ），甲醇∶水＝１５∶８５为流动相，流速为１．０ｍＬ／ｍｉｎ，检测波长为２５４ｎｍ，柱温３０℃，进样量２０μＬ。
样品制备：取半夏块茎于６０℃烘干至恒重，研碎后过６０目筛，取各处理组样品粉末０．３ｇ加入３０％甲醇３
ｍＬ后称重，超声提取３０ｍｉｎ，再用３０％甲醇补足重量后于５０００ｒ／ｍｉｎ离心１０ｍｉｎ，提取上清液后过０．２２μｍ微
孔滤膜后备用。鸟苷和腺苷含量用μｇ／ｇ为单位。鸟苷、腺苷标准品及样品色谱图见图１。
图１　半夏混合标准品色谱图和样品色谱图
犉犻犵．１　犘．狋犲狉狀犪狋犪犮犺狉狅犿犪狋狅犵狉犪犿狅犳犿犻狓犲犱狊狋犪狀犱犪狉犱犪狀犱狊犪犿狆犾犲犮犺狉狅犿犪狋狅犵狉犪犿狊
１：鸟苷Ｇｕａｎｏｓｉｎｅ；２：腺苷Ａｄｅｎｏｓｉｎｅ．
０３２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１４） Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．４
１．３　数据处理
图２　甜菜碱对干旱胁迫下半夏叶片内谷氨酸
合成酶活性的影响
犉犻犵．２　犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狊狅犳犫犲狋犪犻狀犲狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊
狅狀犌犗犌犃犜犪犮狋犻狏犻狋狔狅犳犘．狋犲狉狀犪狋犪犻狀犱狉狅狌犵犺狋狊狋狉犲狊狊
　　　图中同一处理时间不同小写字母表示在０．０５水平上差异显著（犘＜０．０５），
误差线表示平均值的标准误，下同。Ｖａｌｕｅｓｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｉｍｅ
ｆｏｌｏｗｅｄｂｙｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｔｅｒｓａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｔ犘＜０．０５，
ｂａｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｅｒｒｏｒｓｏｆｔｈｅｍｅａｎｓ，ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
所有指标均重复测定３次，数据采用ＳＰＳＳ
１１．５进行统计分析和方差检验，结果以平均值±
标准误差表示。
２　结果与分析
２．１　甜菜碱处理对干旱胁迫下半夏氮代谢相关
酶活性的影响
２．１．１　甜菜碱处理对干旱胁迫下半夏叶片中
ＧＯＧＡＴ活性的影响　ＧＯＧＡＴ是氮素同化过程
中的关键酶，ＧＳ／ＧＯＧＡＴ偶联形成的是高等植
物氨同化的主要途径，在无机氮转化为有机氮的
过程中起关键作用［１２１３］。由图２可知，随着处理
时间延长，Ｄ４０、Ｄ２０和Ｄ组的ＧＯＧＡＴ活性呈明
显下降趋势，而ＣＫ组则下降不明显。在处理第
９天，ＣＫ 组与其他３组之间差异达显著水平，
Ｄ２０、Ｄ４０之间差异不显著，两组分别比Ｄ组活性提
高了１５．６％和１４．０％。处理第１８天，各组之间
差异显著，ＣＫ组显著高于其他３组，Ｄ２０、Ｄ４０与Ｄ组相比活性分别提高１４．６％和２８．３％。在处理第２７天，Ｄ２０、Ｄ
组之间差异不显著，Ｄ４０与Ｄ组相比活性提高３６．０％。由此可知，干旱对ＧＯＧＡＴ活性有明显影响，但喷施外源
甜菜碱溶液能缓解酶活性的降低，处理组活性明显高于干旱组，同时也加快了氮素的同化。
２．１．２　甜菜碱处理对干旱胁迫下半夏叶片中ＧＳ活性的影响　谷氨酰胺合成酶（ＧＳ）是催化谷氨酰胺与α酮戊
二酸形成谷氨酸的酶，ＮＨ４＋Ｎ的同化主要通过谷氨酰胺合成酶（ＧＳ）／谷氨酸合成酶（ＧＯＧＡＴ）循环途径，所以
ＧＳ的活性大小直接影响铵的代谢速度［１４］。
随着干旱胁迫时间的增加，各组的ＧＳ活性呈下降趋势，ＣＫ组下降较缓慢，其活性均大于其他３组。在处理
的第９天，Ｄ２０、Ｄ４０与Ｄ组相比，活性分别提高了１１．１％和５．１％，各组之间差异达显著水平。在处理的第１８天，
Ｄ２０、Ｄ４０与Ｄ组相比，活性分别提高了７．８％和１２．３％。在处理的第２７天，Ｄ２０、Ｄ４０较Ｄ组活性分别提高了９．６％
和１７．８％，各组之间具有显著性差异（图３）。由此可知，ＧＳ活性表现为Ｄ４０＞Ｄ２０＞Ｄ，较高的ＧＳ活性加快了铵
代谢，从而有利于积累次生代谢产物。
２．１．３　甜菜碱处理对干旱胁迫下半夏叶片中ＧＤＨ活性的影响　ＧＤＨ在ＮＨ４＋的合成及Ｇｌｕ的代谢中具有十
分独特的作用。它在ＮＨ４＋的合成和再合成中起初始性作用，并在Ｇｌｕ合成循环中起补充作用，但是它在高等植
物中的生理作用仍有争议［１５］。由图４可知，Ｄ、Ｄ２０和Ｄ４０这３组在干旱胁迫条件下ＧＤＨ活性呈现先升高后降低
的趋势，并在第９天达到最大值。ＣＫ组第９天升高，第１８～２７天期间变化不明显。在处理的第９天，Ｄ２０活性最
高，与ＣＫ、Ｄ、Ｄ４０相比，ＧＤＨ活性分别提高了２４．９％，４９．４％和１１．７％，各组之间差异显著。在处理的第１８天，
ＣＫ组活性值大于处理组，ＣＫ组与Ｄ２０之间差异不显著，Ｄ２０、Ｄ４０与Ｄ组相比，ＧＤＨ 活性分别提高了２０．７％和
１５．８％。在处理的第２７天，ＣＫ组活性仍然为最大，与其他３组之间存在显著性差异，Ｄ２０、Ｄ４０较Ｄ组分别提高了
１５．６％和２５．１％，Ｄ４０略高于Ｄ２０８．２％，两者差异不显著。由此可知，在处理第９天喷施了２０ｍｍｏｌ／Ｌ的甜菜碱
溶液的处理组ＧＤＨ活性比Ｄ、Ｄ４０高，而在后期，Ｄ２０与Ｄ４０组的活性差异不显著。
２．２　甜菜碱处理对干旱胁迫下半夏中可溶性蛋白及硝态氮含量的影响
植物吸收的氮源经一系列的还原与同化过程后形成游离氨基酸、可溶性蛋白等有机含氮化合物，供植物吸收
与利用［１６］，在干旱胁迫的后期，可溶性蛋白作为一种调节物质，参与了维持细胞较低的渗透势，抵抗干旱胁迫所
导致的细胞损伤。由表１可知，干旱胁迫下，随着时间增加，各个组可溶性蛋白含量呈先升高后降低的趋势，ＣＫ
１３２第２３卷第４期 草业学报２０１４年
组后期可溶性蛋白质含量降低较缓慢。ＣＫ、Ｄ４０和Ｄ２０均在第９天达到最大值，Ｄ组在第１８天达到最大值。喷施
了甜菜碱溶液的处理组蛋白质含量均高于没有喷施的干旱处理组。其中，在处理第９天，Ｄ４０和Ｄ２０比Ｄ组分别
提高了９．５％和６．０％，与Ｄ组差异达显著水平，Ｄ４０与ＣＫ组之间差异不显著，与Ｄ２０之间具有显著性差异。在处
理的第１８，２７天，Ｄ４０与Ｄ组相比分别提高了０．７％和７．３％，另外又比Ｄ２０提高了６．８％和３．１％。由此可知，４０
ｍｍｏｌ／Ｌ的甜菜碱溶液提高了干旱胁迫下半夏的可溶性蛋白含量，可溶性蛋白参与调解渗透势，用以抵抗干旱胁
迫，提高了其抗逆性，降低了逆境对半夏的伤害。
图３　甜菜碱对干旱胁迫下半夏叶片内谷氨
酰胺合成酶活性的影响
犉犻犵．３　犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狊狅犳犫犲狋犪犻狀犲狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊
狅狀犌犛犪犮狋犻狏犻狋狔狅犳犘．狋犲狉狀犪狋犪犻狀犱狉狅狌犵犺狋狊狋狉犲狊狊　
图４　甜菜碱对干旱胁迫下半夏叶片内谷氨
酸脱氢酶活性的影响
犉犻犵．４　犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狊狅犳犫犲狋犪犻狀犲狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊
狅狀犌犇犎犪犮狋犻狏犻狋狔狅犳犘．狋犲狉狀犪狋犪犻狀犱狉狅狌犵犺狋狊狋狉犲狊狊　
表１　不同浓度甜菜碱处理对半夏蛋白质含量的影响
犜犪犫犾犲１　犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狊狅犳犫犲狋犪犻狀犲狋狉犲犪狋犿犲狀狋狅狀狆狉狅狋犲犻狀犮狅狀狋犲狀狋狅犳犘．狋犲狉狀犪狋犪 μｇ／ｇ
处理 Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ０ｄ ９ｄ １８ｄ ２７ｄ
ＣＫ １０２．１５０±０．７７４ｂ １７８．０５７±０．４６３ａ １７４．７３３±１．７３６ａ １６７．６６７±２．７０９ａ
Ｄ １１２．１８３±１．６９５ａ １５９．１９７±２．３４９ｃ １６１．５８０±２．０３４ｂ １３０．６３７±２．８７４ｃ
Ｄ２０ １０８．１４０±１．３５１ｂ １６８．７４３±３．７４５ｂ １５２．３４７±１．０７４ｃ １３５．９６７±１．１３９ｂｃ
Ｄ４０ １１０．９７７±２．４５７ａｂ １７４．２９７±１．５６８ａ １６２．６４０±２．３０６ｂ １４０．１９３±１．３５０ｂ
　注：表中数据为平均值±标准误差，同列数据中不同字母表示差异达５％显著水平，下同。
　Ｎｏｔｅ：Ｖａｌｕｅｓａｒｅｍｅａｎｓ±ｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎ，ｍｅａｎｓｗｉｔｈｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒｓｉｎｔｈｅｓａｍｅｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ犘＜０．０５，ｔｈｅｓａｍｅｂｅ
ｌｏｗ．
干旱胁迫影响植物对氮的吸收和利用，造成植物体细胞内氮素代谢的紊乱，ＧＳ活性的降低造成了硝态氮积
累，２０ｍｍｏｌ／Ｌ的甜菜碱溶液降低了半夏体内的硝态氮含量，提高了对氮素的利用。由表２可知，随着时间的增
加，在处理期间各组硝态氮含量呈上升趋势，且Ｄ组含量均高于其他３个组，具有显著性差异。在处理的第９
天，Ｄ组含量分别高于ＣＫ组、Ｄ２０和Ｄ４０２２．４％，８．１％和１１．１％，Ｄ组与Ｄ２０差异不显著。在处理第１８天，Ｄ２０和
Ｄ４０差异不显著，在处理第２７天，Ｄ组含量分别高于其他３个组２１．８％，１０．２％和５．２％，各组之间具有显著性差
异。由此可知，干旱刺激了植物体内硝态氮的产生。
２．３　甜菜碱处理对干旱胁迫下半夏块茎中生物碱的影响
由表３可知，ＣＫ、Ｄ、Ｄ２０、Ｄ４０四个组总生物碱含量都随处理时间延长呈上升趋势，Ｄ、Ｄ２０、Ｄ４０三个组在处理期
间的总生物碱含量均低于ＣＫ组。其中，在整个处理期间Ｄ组与ＣＫ、Ｄ２０、Ｄ４０具有显著性差异，增长率远远低于
其他组。在处理第９，１８，２７天时，Ｄ４０与Ｄ组相比，总生物碱含量分别提高了３４．２％，４８．８％和２３．７％，Ｄ２０较Ｄ
２３２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１４） Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．４
组总生物碱含量分别提高了２６．３％，３４．９％和１０．２％，在第９天时，Ｄ４０与ＣＫ组之间的差异不显著，在第１８天
时，Ｄ４０、Ｄ２０与ＣＫ组具有显著差异。在第２７天时，Ｄ４０与ＣＫ组差异不显著。随着干旱时间的延长，４０ｍｍｏｌ／Ｌ
的甜菜碱溶液显著提高了干旱胁迫下半夏总生物碱的含量，Ｄ、Ｄ２０、Ｄ４０的含量高低与ＧＳ、ＧＯＧＡＴ活性变化趋势
相一致，说明这两种酶的活性可能影响了总生物碱的合成。
２．４　甜菜碱处理对干旱胁迫下半夏块茎中鸟苷及腺苷含量的影响
由表４可知，各组的鸟苷含量总体都呈上升趋势，Ｄ、Ｄ２０、Ｄ４０三个组在处理期间的鸟苷含量均低于ＣＫ组，Ｄ
组与其他３组之间具有显著性差异。在处理的第９天，Ｄ２０、Ｄ４０与Ｄ相比，分别提高了３３．６％和１５．３％。在处理
的第１８天，Ｄ２０、Ｄ４０较Ｄ组相比，分别提高了４３．５％和７４．３％，具有显著性差异。在处理的第２７天，Ｄ２０、Ｄ４０较Ｄ
组相比，分别提高了５０．９％和８７．６％，具有显著性差异。
表２　不同浓度甜菜碱处理对半夏硝态氮含量的影响
犜犪犫犾犲２　犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狊狅犳犫犲狋犪犻狀犲狋狉犲犪狋犿犲狀狋狅狀狀犻狋狉犪狋犲犮狅狀狋犲狀狋狅犳犘．狋犲狉狀犪狋犪 μｇ／ｇ
处理 Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ０ｄ ９ｄ １８ｄ ２７ｄ
ＣＫ ４．７６７±０．３１２ ６．００８±０．２１６ｃ ６．１００±０．１３０ｃ ７．１１６±０．１２３ｄ
Ｄ ４．５４０±０．３２０ ７．３５２±０．１３７ａ ８．１８７±０．１３３ａ ８．６６７±０．１２６ａ
Ｄ２０ ４．５７１±０．６５５ ６．８００±０．２８１ａｂ ７．５７１±０．０００ｂ ７．８６２±０．０８７ｃ
Ｄ４０ ５．０９５±０．１９１ ６．６２０±０．２３６ｂｃ ７．５６９±０．１５６ｂ ８．２３８±０．０５０ｂ
表３　不同浓度甜菜碱处理对半夏总生物碱含量的影响
犜犪犫犾犲３　犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狊狅犳犫犲狋犪犻狀犲狋狉犲犪狋犿犲狀狋狅狀狋狅狋犪犾犪犾犽犪犾狅犻犱犮狅狀狋犲狀狋狅犳犘．狋犲狉狀犪狋犪 ｍｇ／ｇ
处理 Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ０ｄ ９ｄ １８ｄ ２７ｄ
ＣＫ ０．０４２±０．００３ ０．０５８±０．００３ａ ０．０７５±０．００１ａ ０．０８３±０．００３ａ
Ｄ ０．０３７±０．００２ ０．０３８±０．００１ｃ ０．０４３±０．００３ｃ ０．０５９±０．００２ｃ
Ｄ２０ ０．０３４±０．００２ ０．０４８±０．００１ｂ ０．０５８±０．００１ｂ ０．０６５±０．００１ｂ
Ｄ４０ ０．０４０±０．００５ ０．０５１±０．００３ａ ０．０６４±０．００１ｂ ０．０７３±０．００３ａｂ
表４　不同浓度甜菜碱处理对半夏鸟苷及腺苷含量的影响
犜犪犫犾犲４　犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狊狅犳犫犲狋犪犻狀犲狋狉犲犪狋犿犲狀狋狅狀犵狌犪狀狅狊犻狀犲犪狀犱犪犱犲狀狅狊犻狀犲犮狅狀狋犲狀狋狅犳犘．狋犲狉狀犪狋犪 μｇ／ｇ
指标Ｉｎｄｅｘ 处理 Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ０ｄ ９ｄ １８ｄ ２７ｄ
鸟苷Ｇｕａｎｏｓｉｎｅ ＣＫ ４０．７６９±１．１６２ ６０．０１１±０．４６２ａ ６８．５２２±１．９４０ａ ７２．３０９±２．００９ａ
Ｄ ４０．５２８±１．１２５ ３９．４２０±０．４８８ｄ ３５．２８７±２．３３４ｄ ３４．３３５±３．７２７ｃ
Ｄ２０ ３７．４８３±１．０２８ ５２．６７２±３．２２７ｂ ５０．６３７±０．６２１ｃ ５１．８０７±１．７１５ｂ
Ｄ４０ ４２．２３１±０．９５５ ４５．４４６±１．０１０ｃ ６１．５１１±１．６４４ｂ ６４．４０２±２．４４６ａ
腺苷Ａｄｅｎｏｓｉｎｅ ＣＫ １９．３３１±０．７７６ ２７．３１１±１．５１８ａ ４３．８５１±１．１６６ａ ３９．８２１±０．７４９ａ
Ｄ ２１．０４１±１．３１６ ２０．８４１±１．０４５ｂ ２４．６４７±１．７９８ｃ ２３．０９９±１．３４０ｃ
Ｄ２０ １８．７２２±０．７９９ ２３．５４３±０．６３３ａｂ ４１．２０９±１．９０４ａ ３３．０８８±０．８１８ｂ
Ｄ４０ １９．３２０±１．２６３ ２５．３７３±１．３５２ａ ３５．９８６±１．７６４ｂ ３６．１００±２．３６０ａｂ
　　由表４可知，随着时间的增加，各组的腺苷含量总体呈先上升后降低的趋势，除Ｄ４０在第２７天达到最大值外，
其余组均在第１８天左右达到最大值，ＣＫ组含量均大于其他组。在第９天时，Ｄ２０、Ｄ４０与Ｄ组相比分别提高了
１３．０％和２１．８％，两组与ＣＫ组之间差异不显著。在第１８天时，Ｄ２０、Ｄ４０与 Ｄ组相比，分别提高了６７．２％和
４６．０％，Ｄ２０与ＣＫ组之间差异不显著，与Ｄ４０之间差异达显著水平。在第２７天时，Ｄ２０、Ｄ４０与Ｄ组相比，分别提高
了４３．２％和５６．３％，Ｄ４０与ＣＫ组之间差异不显著。由此可知，喷施了外源甜菜碱能促进干旱胁迫下半夏鸟苷和
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腺苷的积累，其中，鸟苷和腺苷含量均表现为Ｄ４０＞Ｄ。
３　讨论
干旱是植物生存环境中的主要逆境因子之一，主要影响植物各项生理指标的变化及体内有机物的积累，从而
致使植物停止生长和发育，最终植物个体或群体生长受抑制，形态发生变化，生物量或产量受到影响［１７１９］。水分
胁迫也严重制约着半夏的生长发育［２０］，易导致半夏的非生理性倒苗，对半夏中的药用成分的积累也产生了一定
影响。有研究报道指出，甜菜碱在调节植物对环境胁迫的适应性，提高植物对各种胁迫因子抗性等方面具有重要
的生理作用［２１］，如水分胁迫下，外源甜菜碱能明显减缓柑橘（犆犻狋狉狌狊狉犲狋犻犮狌犾犪狋犪）干物质的流失，提高柑橘的抗旱
性［２２］，喷施０．５ｍｍｏｌ／Ｌ的甜菜碱溶液能缓解玉米（犣犲犪犿犪狔狊）幼苗的水分胁迫，提高幼苗的生物量、叶片相对含
水量、根冠比及渗透调节物质、抗氧化酶活性、ＡＢＡ含量［２３］，叶面喷施甜菜碱增强了桃树（犘狉狌狀狌狊狆犲狉狊犻犮犪）的抗
旱性，减缓了水分胁迫对树体的伤害［２４］。
在干旱胁迫下，喷施了外源甜菜碱的处理组总生物碱、鸟苷和腺苷含量均高于没有喷施甜菜碱的干旱处理
组，这可能与外源甜菜碱提高了氮代谢过程中关键酶的活性有关。随着干旱胁迫时间的增加，ＧＳ、ＧＯＧＡＴ活性
逐渐降低，植物中氮素吸收主要依靠ＧＳ／ＧＯＧＡＴ循环，因此氮素的同化受到影响，而这一循环产生的谷氨酰胺
和谷氨酸是植物体内合成氨基酸、核酸、多胺和叶绿素等含氮有机物的前体物质［２５］。由ＧＳ／ＧＯＧＡＴ循环产生
的谷氨酰胺与天冬氨酸和其他物质结合形成次黄嘌呤，并进一步合成鸟苷及腺苷，因此ＧＳ和ＧＯＧＡＴ活性的升
高能有效增加鸟苷和腺苷的前体物的积累。谷氨酸脱氢酶（ＧＤＨ）在氨的再同化中起重要作用［２６］，它主要是催
化谷氨酸＋ＮＡＤＰ→α酮戊二酸＋ＮＡＤＰＨ＋ＮＨ４＋。据推测ＧＤＨ可能作为ＧＳ在不利情况下活性降低的一种
补偿，催化谷氨酸脱氨产生的２酮戊二酸向三羧酸循环提供碳骨架，以稳定生物大分子结构［２７］。另外 ＧＳ、
ＧＯＧＡＴ活性的降低使ＮＨ４＋同化受阻，造成叶片中ＮＨ４＋的累积［２８］，致使在后期生长中ＧＤＨ活性降低，硝态
氮含量升高，严重影响了半夏对氮素的利用，而喷施了甜菜碱溶液的两处理组硝态氮含量上升幅度均小于未喷施
的干旱组，减轻了因ＮＨ４＋积累而造成的光合速率下降，提高半夏的抗旱性，降低硝态氮含量，加快氮素的同化。
本实验表明，４０ｍｍｏｌ／Ｌ的外源甜菜碱溶液能较好的减缓 ＧＳ、ＧＯＧＡＴ活性的降低，提高 ＧＤＨ 活性，清除
ＮＨ４＋的积累，加速氮素的同化，提高氮代谢水平，为生物碱、鸟苷、腺苷的合成提供更多的前体物质，从而有利于
次生代谢产物的积累。
氮代谢状况与植物抗旱性强弱也存在一定的联系，高水平的氮素代谢也可以提高植物的抗旱性。植物体内
的可溶性蛋白含量是反映植物体总代谢水平的一个重要指标，半夏叶片中可溶性蛋白含量随着干旱的时间呈现
先升高后降低的趋势，在干旱胁迫初期，可溶性蛋白含量增加，它作为一种渗透调节物质，参与维持调节细胞的渗
透压，起到了抵御干旱胁迫的作用。在干旱胁迫后期，蛋白酶等一系列水解酶活性增加，促进了蛋白质分解，因此
含量开始减少。喷施了甜菜碱溶液的两处理组可溶性蛋白含量均高于未喷施的干旱组，所以较Ｄ组而言，喷施
了甜菜碱的两干旱处理组抗逆性都有所增强，并且其倒苗时间均晚于Ｄ组。
综上所述，氮代谢失调是半夏受到干旱胁迫的重要表现之一，对干旱胁迫下的半夏喷施４０ｍｍｏｌ／Ｌ的外源
甜菜碱溶液，能有效提高氮素同化过程中的关键酶（ＧＳ、ＧＯＧＡＴ、ＧＤＨ）活性，通过增加前提物质含量从而促进
总生物碱、鸟苷、腺苷含量的积累，提高了半夏块茎中的有效成分含量。同时外源甜菜碱有利于提高植物叶片水
势、膨压和相对含水量［２９］，另外渗透调节物质（可溶性蛋白质）含量的增加，不但提高了叶片渗透调节能力而且在
植物体合成有机物的碳源和氮源等方面也发挥了重要作用［３０］，因此叶面喷施甜菜碱有助于提高半夏抗旱性，延
缓半夏的非生理性倒苗期，为实际生产中缓解半夏干旱胁迫及有效成分的积累提供理论依据。
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犈犳犳犲犮狋狊狅犳犲狓狅犵犲狀狅狌狊犫犲狋犪犻狀犲狅狀狋犺犲狊犲犮狅狀犱犪狉狔犿犲狋犪犫狅犾犻狋犲狊狅犳犘犻狀犲犾犾犻犪狋犲狉狀犪狋犪狌狀犱犲狉犱狉狅狌犵犺狋狊狋狉犲狊狊
ＺＨＡＮＧＨｏｎｇｍｉｎ，ＬＩＪｉａｏｊｉａｏ，ＨＥＩＧａｎｇｇａｎｇ，ＣＡＯＲｕｉｘｉａ，ＺＨＯＵＸｉｎｙｕ，
ＬＩＬｉｎｌｉｎ，ＹＡＮＧＷｅｉｘｉｎｇ，ＷＵＮｅｎｇｂｉａｏ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｃｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｉｎＴｈｒｅｅ
ＧｏｒｇｅｓＲｅｓｅｒｖｏｉｒＲｅｇｉｏｎ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４００７１５，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｅｘｏｇｅｎｏｕｓｂｅｔａｉｎｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｎｓｅｃｏｎｄａｒｙｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｍｅｔａｂｏ
ｌｉｓｍｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆ犘犻狀犲犾犾犻犪狋犲狉狀犪狋犪ｉｎａｄｒｏｕｇｈｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ａｗａｔｅｒｐｏｔｃｏｎｔｒｏｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｕｓｅｄ．
ＴｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｅｒｅＤ（ｄｒｏｕｇｈｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ，３５％±２％ ｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔ），Ｄ２０（ｄｒｏｕｇｈｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｗｉｔｈｓｐｒａｙ
ｏｆ２０ｍｍｏｌ／Ｌｂｅｔａｉｎｅ），ａｎｄＤ４０（ｄｒｏｕｇｈｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｗｉｔｈｓｐｒａｙｏｆ４０ｍｍｏｌ／Ｌｂｅｔａｉｎｅ）．Ｇｌｕｔａｍａｔｅｓｙｎｔｈａｓｅ
（ＧＯＧＡＴ），ｇｌｕｔａｍｉｎｅｓｙｎｔｈｅｔａｓｅ（ＧＳ），ｇｌｕｔａｍｉｃｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎｅｎｚｙｍｅ（ＧＤＨ），ｎｉｔｒａｔｅ，ｓｏｌｕｂｌｅｐｒｏｔｅｉｎ，
ａｌｋａｌｏｉｄｓ，ｇｕａｎｏｓｉｎｅａｎｄａｄｅｎｏｓｉｎｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆ犘．狋犲狉狀犪狋犪ｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄｉｎｅａｃｈｔｒｅａｔｍｅｎｔｇｒｏｕｐ．Ａｓｄｒｏｕｇｈｔ
ｔｉｍｅｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｔｈｅＧＯＧＡＴａｎｄＧＳａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆＤ４０ｄｅｃｒｅａｓｅｄｓｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｏｆＤ，ａｎｄＤ２０，ｗｈｉｌｅＧＤＨａｃ
ｔｉｖｉｔｙｉｎｉｔｉａｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｕｔｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅＣＫ （ｃｏｎｔｒｏｌｇｒｏｕｐ，７５％±２％ ｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔ）
ｇｒｏｕｐｄｉｄｎｏｔｃｈａｎｇｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ．ＴｈｅａｌｋａｌｏｉｄｓｉｎｔｈｅＤ４０ｇｒｏｕｐｉｍｐｒｏｖｅｄ６．３％ （９ｄａｙｓ），１０．３％ （１８ｄａｙｓ）
ａｎｄ１２．３％ （２７ｄａｙｓ），ｗｈｉｃｈｗａｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｉｎｔｈｅＤ２０．Ｔｈｅｎｉｔｒａｔｅ，ａｌｋａｌｏｉｄｓａｎｄｇｕａｎｏｓｉｎｅｃｏｎｔｅｎｔｓ
ｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｉｍｅｗｅｒｅｈｉｇｈｅｒｉｎｔｈｅＤ４０ｇｒｏｕｐｔｈａｎｉｎｔｈｅＤ２０ｇｒｏｕｐ，ａｌｔｈｏｕｇｈｔｈｅＣＫｇｒｏｕｐｗａｓｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔ．
Ｔｈｅａｄｅｎｏｓｉｎｅｃｏｎｔｅｎｔｔｅｎｄｅｄｔｏｄｅｃｒｅａｓｅｗｈｅｎｔｈｅｄｒｏｕｇｈｔｓｔｒｅｓｓｔｉｍｅｒｅａｃｈｅｄ２７ｄ．Ａｔ２７ｄ，ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆ
ｓｏｌｕｂｌｅｐｒｏｔｅｉｎｉｎｔｈｅＤ４０ｇｒｏｕｐｗａｓ７．３％ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｉｎｔｈｅＤ，ａｓｗｅｌａｓ３．１％ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｉｎｔｈｅＤ２０．Ｔｈｅ４０
ｍｍｏｌ／Ｌｅｘｏｇｅｎｏｕｓｂｅｔａｉｎｅｓｏｌｕｔｉｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｎｉｔｒｏｇｅｎｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｉｎ犘．狋犲狉
狀犪狋犪ｕｎｄｅｒｄｒｏｕｇｈｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｉｓｍａｙａｃｃｅｌｅｒａｔｅｔｈｅｉｎｏｒｇａｎｉｃｎｉｔｒｏｇｅｎａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｉｓｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏ
ｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｅｃｏｎｄａｒｙｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓａｎｄｅｎｈａｎｃｅｓｔｈｅａｂｉｌｉｔｙｏｆ犘．狋犲狉狀犪狋犪ｔｏｒｅｓｉｓｔｄｒｏｕｇｈｔｓｔｒｅｓｓ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：犘犻狀犲犾犾犻犪狋犲狉狀犪狋犪；ｄｒｏｕｇｈｔｓｔｒｅｓｓ；ｂｅｔａｉｎｅ；ｎｉｔｒｏｇｅｎｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ
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