全 文 ：园 艺 学 报 2010，37（8）：1273–1278
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期：2010–03–22；修回日期：2010–05–17
基金项目：苏州大学博士点基金项目（13120740）
﹡ 通信作者 Author for correspondence（E-mail：suguoxing@suda.edu.cn；Tel：0512-65882830）
外源多胺在莴苣幼苗侧根发育中的作用及其与
一氧化氮的关系
孙 娜，王立伟，张凤芝，苏国兴*
（苏州大学基础医学与生物科学学院，江苏苏州 215123）
摘 要：以莴苣（Lactuca sativa L.）‘挂丝红’种子为材料，研究多胺（PAs）和一氧化氮（NO）在
莴苣幼苗侧根发生过程中的作用以及它们两者的相互关系。结果表明，低浓度的外源多胺在提高莴苣幼
苗体内多胺的同时，可显著促进幼苗侧根的发育，且以 0.05 mmol · L-1处理最佳。多胺生物合成抑制剂环
己胺（CHA）和甲基–（乙二醛）–双–鸟嘌呤腙（MGBG）可明显抑制幼苗侧根的发育。外源 NO 供
体硝普钠（SNP）处理显著促进莴苣幼苗侧根的发育，呈现与多胺相似的性质。在外源多胺和 SNP 处理
的同时，添加 NO清除剂 2，4–羧基苯–4，4，5，5–四甲基咪唑–1–氧–3–氧化物（cPTIO）可显著
降低 SNP和外源多胺对侧根发育的促进作用。用 NO专性荧光探针 1，2–二氨基蒽醌（DAQ）检测表明，
在多胺和 SNP处理后侧根原基突起部位均有较强的 NO荧光产生，而 cPTIO可降低多胺和 SNP处理引起
的荧光产生，并伴随对侧根发育的抑制。可见在多胺促进莴苣幼苗侧根发育过程中，NO可能参与多胺的
信号转导。
关键词：莴苣；多胺；一氧化氮；侧根发育
中图分类号：S 636.2 文献标识码：A 文章编号：0513-353X（2010）08-1273-06

The Induced Effects of Exogenous Polyamines on the Development of
Lettuce Seedling Lateral Roots and Their Relationship with Nitric Oxide
SUN Na，WANG Li-wei，ZHANG Feng-zhi，and SU Guo-xing*
（School of Basic Medicine and Biology，Soochow University，Suzhou，Jiangsu 215123，China）
Abstract：Using lettuce seeds（Lactuca sativa L.‘Guasihong’）as a material, the role of exogenous
polyamines（PAs）and nitric oxide（NO）in the process of lateral root development in lettuce seedlings and
their relationship were investigated. As a result，treatments with exogenous PAs at low concentrations were
able to increase the levels of endogenous PAs and to promote the formation and development of lateral
roots, and their optimal concentrations were 0.05 mmol · L-1. Consistently inhibitors of polyamines
biosynthesis cyclohexylamine（CHA）and methyl-glyoxal-bis-guanyhyldrazone（MGBG）significantly
reduced the development of lettuce lateral roots. Like PAs，exogenous NO donor sodium nitroprusside
（SNP）also promoted the development of lettuce laterals. When treated with SNP and PAs, the application
of NO scavenger 2-（4-carboxyphenyl）-4，4，5，5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide（cPTIO）

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could markedly prevented the SNP- or PAs- promoted effects on lateral roots. Fluorescent detection using
the 1，2-diaminonanthraquinone（DAQ），a NO-sensitive fluorescent probe，showed that lateral root primordia
treated with PAs or SNP emitted strong NO fluorescence，which could be eliminated by cPTIO，
concomitantly with its inhibitory effect on lateral root emergence promoted by PAs or SNP. All together，
these results suggest that NO is probably involved in PAs signaling pathway during the process of PAs
induced development of lateral roots in lettuce seedlings.
Key words：lettuce；polyamine；nitric oxide；lateral root development

在植物根系发育调节因素中，多胺与生长素的作用关系已被证实。在生长素诱导绿豆下胚轴切
段不定根根源基形成和根伸长过程中有多胺的合成（Friedman et al.，1982）。而叶片外植体在离体
生根过程中多胺水平的增加与生长素引起鸟氨酸脱羧酶活性增加有关（Chriqui et al.，1986）。在不
含生长素的溶液中，外源多胺可促进茄科植物离体根的生长和侧根的分化，这提示多胺信号在生长
素作用的下游（Sharma et al.，1997）。近年来有研究证实，NO介导了由生长素诱导植物根系的发育，
如发现番茄幼苗侧根、黄瓜下胚轴切段不定根的发育是一个依赖生长素的 NO促进过程（Pagnussat et
al.，2002；Correa-Aragunde et al.，2004），并证明磷脂酶 D（PLD）、3′，5′–环鸟苷酸（cGMP）和
分裂原促蛋白激酶（MAPK）级联是 NO信号途径的下游信号（Pagnussat et al.，2004；Lanteri et al.，
2008）。在生长素诱导植物根系的发育中有多胺和 NO分子的参与，它们的相互关系值得进一步探讨。
Tun等（2006）报道多胺可诱导拟南芥多种组织产生 NO，反应非常迅速。另外，Silveira等（2006）
也发现腐胺（Put）可诱导南彬悬浮培养组织产生 NO。为此推测多胺促进植物根系的发育可能与诱
导 NO形成有关。为验证这一推测，作者以莴苣萌动种子为材料，采用外源多胺、多胺生物合成抑
制剂、NO供体 SNP并结合 NO清除剂 cPTIO处理，研究多胺在莴苣幼苗侧根发育中的作用及其与
NO的关系对理解多胺与 NO在侧根发生过程中的相互关系具有重要的理论意义。
1 材料与方法
1.1 材料培养及处理
2009年 2—6月在苏州大学基础医学与生物科学学院植物系研究室进行下列试验。莴苣（Lactuca
sativa）‘挂丝红’种子购自四川省绵阳市种都种业有限公司。莴苣种子先用 0.5%的 HgCl2消毒 5 min，
再用无菌水冲洗 5次后，以无菌水在室温黑暗环境下浸种 4 h。选取饱满的种子播种于含 0.5%琼脂
的固体培养基上，每天光照培养 12 h，昼/夜温度控制在（24 ± 1） /℃（22 ± 1）℃。待种子萌动后，
在培养基中添加下列各种处理液：（1）0、0.05、0.10、0.50、1.00 mmol · L-1外源多胺（Put、Spd和
Spm）；（2）0、1.0、2.0 mmol · L-1环己胺（CHA）和 0、0.5、1.0、2.0 mmol · L-1甲基–（乙二醛）–
双–鸟嘌呤腙（MGBG）；（3）0、0.05、0.10、0.50、1.00 mmol · L-1 NO供体硝普钠（SNP）；（4）
0.05 mmol · L-1 SNP + 0.2 mmol · L-1的NO清除剂 2，4–羧基苯–4, 4, 5, 5–四甲基咪唑–1–氧–3–氧
化物（cPTIO）；（5）0.05 mmol · L-1多胺 + 0.2 mmol · L-1的 NO清除剂 cPTIO。所有药品均购自 Sigma
公司。所有处理液 pH 5.8。每个处理组设 3次重复。培养 7 d后统计莴苣幼苗（n ≥ 30）的侧根数，
以肉眼可见的侧根突起为准。
1.2 内源多胺的测定
参照Flores和Galston（1982）方法测定。多胺处理4 d后取整个根系组织0.5 g，用5%的高氯酸提
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图 1 外源多胺对莴苣幼苗侧根数的影响
Fig. 1 Effects of different polyamines on lateral root
number of lettuce seedlings
取，经苯甲酰氯化后，再用乙醚萃取。甲醇（色谱纯）溶解干燥物后，吸取10 µL进样。用Waters HPLC
System 1525系列，色谱柱：Waters SunFire C18柱 (Waters，250 mm × 4.6 mm，5 µm)。流动相：甲
醇︰水(60︰40，体积比)，检测波长230 nm，流速0.7 mL · min-1，柱温30 ℃。以nmol · g-1 FW表示内
源多胺的含量。
1.3 NO荧光检测
参照 Beligni等（2002）方法检测莴苣幼苗侧根发生过程中 NO的荧光发生。所用 NO特异性荧
光探针为 1，2–二氨基蒽醌（DAQ）。在各处理液处理莴苣幼苗 4 d时取出 10株幼苗，切下根系，
迅速吸干表面液体，滴加 1 mL 10 µmol · L-1 DAQ（用二甲亚砜溶解）置于黑暗中染色 10 min，除去
染色液并用蒸馏水冲洗后，立即吸干水分后置于荧光显微镜（IX71，OLYMPUS CO.，Ltd，Japan）
下拍照。激发光波长为 470 nm。
使用 SPSS软件（版本为 SPSS 11.5）将 3组相同处理的材料进行平行测定，用测得的平均值在
不同处理间进行 Duncan’s测验，比较不同处理间的差异显著性。
2 结果与分析
2.1 外源多胺对莴苣幼苗侧根发育和内源多
胺含量的影响
如图 1所示，3种多胺低浓度时对莴苣幼
苗侧根的发生都有一定的促进作用，Put和 Spm
浓度为 0.05 mmol · L-1时表现出最佳的促进效
果，而 Spd浓度增至 0.1 mmol · L-1时仍有显著
的促进作用。
与低浓度多胺处理不同，当 Put和 Spd浓
度为 1.0和 0.5 mmol · L-1时，对幼苗侧根发生
的促进作用不明显，当 Spm为 0.5 mmol · L-1
以上时对侧根的发生反而呈现一定的抑制作用。
外源多胺处理后，根系的内源多胺含量都
有所增加（表 1），经 Put处理后，内源 Put、
Spd和Spm分别增加35.24%，17.19%和31.06%，
经 Spd处理后分别增加 26.54%，27.50%和
33.46%，Spm处理后增加 25.97%，13.42%和
42.63%。
表 1 外源多胺对莴苣幼苗根系中内源多胺含量的影响
Table 1 Effects of different polyamines on endogenous polyamine contents in lettuce seedling roots / (nmol·g-1 FW)
处理/(mmol · L-1) Treatment Put Spd Spm 合计 Total
对照 Control 655.33 ± 24.20b 52.70 ± 4.52b 15.81 ± 0.75b 723.84 ± 29.47b
Put（0.05） 886.29 ± 22.19a 61.76 ± 1.71ab 20.72 ± 1.12a 968.28 ± 22.18a
Spd（0.05） 829.23 ± 59.98a 67.19 ± 4.49a 21.10 ± 1.32a 917.40 ± 59.98a
Spm（0.05） 825.52 ± 28.31a 59.77 ± 1.48ab 22.55 ± 1.13a 908.12 ± 28.66a
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2.2 多胺生物合成抑制剂 CHA和MGBG对莴苣幼苗侧根发育的影响
由图 2可以看出，Spd合酶抑制剂（CHA）
和 S–腺苷蛋氨酸脱羧酶抑制剂（MGBG）对
莴苣幼苗侧根的发生都有抑制作用。MGBG的
抑制作用较 CHA 强烈，且浓度越大，抑制效
果越明显（P＜0.01）。
CHA 的抑制作用相对较弱，所需浓度较
高，在 1.0和 2.0 mmol · L-1处理间差异不显著。
2.3 NO 供体硝普钠（SNP）对莴苣幼苗侧根
发生的影响
如图 3所示，SNP在 0.05 ~ 1.00 mmol · L-1
的范围内对莴苣幼苗侧根的发生有明显的促进
作用，0.05 ~ 0.10 mmol · L-1效果最显著（P <
0.01），当大于 0.5 mmol · L-1时，虽然对莴苣幼
苗侧根的发生仍有一定的促进作用，但侧根数
明显比低浓度处理少。
2.4 NO 清除剂 cPTIO 与多胺、SNP 共同处
理对莴苣幼苗侧根数的影响
在 SNP和多胺处理的同时添加外源NO清
除剂 cPTIO，结果如表 2所示。0.2 mmol · L-1
cPTIO处理可强烈抑制多胺和 SNP对莴苣幼苗
侧根发生的促进作用。0.2 mmol · L-1 cPTIO单
独处理也可强烈抑制幼苗侧根发生，这说明在
正常情况下侧根发育也需 NO的合成。统计分
析结果表明，多胺 + cPTIO处理与 cPTIO单独
处理间无显著差异。上述结果表明多胺和 SNP
在促进莴苣幼苗侧根发生过程中可能有共同的
作用机理。图 4直观地体现了莴苣幼苗侧根在
处理 7 d后的发育状况。
2.5 多胺和 SNP 处理后莴苣幼苗侧根发生部
位 NO荧光的变化
以 DAQ 作为 NO 特异性荧光探针，检测
在不同处理后莴苣幼苗侧根NO荧光产生情况。
结果如图 5所示，经多胺与 SNP处理，培养 4
d 后，在荧光显微镜下，在侧根发生部位观察
到有较强的荧光产生，而用 cPTIO处理后，多
胺和 SNP诱导产生的NO荧光明显减弱。
图 2 多胺合成抑制剂对莴苣幼苗侧根数的影响
Fig. 2 Effects of PA synthetic inhibitors on lateral root number of
lettuce seedlings
图 3 不同浓度 NO供体 SNP对莴苣幼苗侧根数的影响
Fig. 3 Effects of NO donor SNP at different concentrations
on lateral root number of lettuce seedlings
表 2 cPTIO对 SNP和多胺促进莴苣幼苗侧根发育的影响
Table 2 Effects of cPTIO on SNP and polyamines promoted lateral
root development of lettuce seedlings
处理/(mmol · L-1)
Treatment
平均单株侧根数 Number of
laterals per seedling
对照 Control 2.76 ± 0.086c
Put (0.05) 3.39 ± 0.10b
Spd (0.05) 3.44 ± 0.072b
Spm (0.05) 3.63 ± 0.0033b
SNP (0.05) 4.033 ± 0.073a
cPTIO (0.2) 1.67 ± 0.015d
Put (0.05) + cPTIO (0.2) 2.02 ± 0.13d
Spd (0.05) + cPTIO (0.2) 1.72 ± 0.17d
Spm (0.05) + cPTIO (0.2) 1.92 ± 0.060d
SNP (0.05) + cPTIO (0.2) 3.10 ± 0.076c
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图 5 多胺及 SNP结合 cPTIO处理后莴苣幼苗侧根的荧光变化
Fig. 5 Changes in NO fluorescence in lateral root of lettuce
seedlings after treatment with polyamines and SNP
in the presence and absence of cPTIO
图 4 多胺和 SNP结合 cPTIO处理对莴苣幼苗侧根发育的影响
Fig. 4 The intuitive images of effects of polyamines and SNP in
the presence and absence of cPTIO on
lateral root development

3 讨论
多胺与植物多种生长发育过程有关（Su et al.，2006）。从本试验结果来看，3种多胺均能促进
莴苣幼苗侧根的发育，0.05 mmol · L-1 效果最佳。这与在生长素诱导绿豆下胚轴不定根的发生过程
中有大量 Put和 Spd的合成（Friedman et al.，1982）以及外源多胺可增加苹果根系侧根数（杨洪强
和黄天栋，1996）的报道一致，但与 Spd 促进茄科植物根的生长和侧根分化，Put 反而有毒害作用
的报道（Sharma et al.，1997）不一致，这可能与植物种类不同有关。与多胺促进植物根系发育相一
致的是 1.0 mmol · L-1 多胺生物合成抑制剂 CHA 对莴苣幼苗侧根发生有抑制作用，0.05 ~ 2.0
mmol · L-1 MGBG都对莴苣幼苗侧根发生有明显的抑制作用，且随着浓度的增大，抑制作用越强烈。
多胺促进植物根系发育机理仍不清楚，许多研究将其归咎于它们的多聚阳离子特性。在生理pH
下，多胺可与DNA、RNA、酸性磷脂、酸性蛋白等生物大分子结合，从而影响它们的结构和功能。
而近期所揭示的多胺具有第二信使的作用，为其作用机理研究开辟了新领域。在本研究中，用不同
浓度NO供体SNP处理莴苣幼苗，发现低浓度的SNP（0.05 ~ 0.1 mmol · L-1）对侧根发生有明显的促
进作用，而NO专性清除剂cPTIO对侧根的发育有显著的抑制作用，这暗示莴苣幼苗侧根的发育需NO
参与，其作用具有特异性。Correa-Aragund等（2004）发现SNP可诱导番茄幼苗一个剂量依赖性侧根
的发生和伸长。在吲哚丁酸（IBA）诱导拟南芥和平邑甜茶幼苗侧根发育中也观察到有NO形成
（Kolbert et al.，2007；高华军 等，2008）。而多胺和SNP对莴苣幼苗侧根发生的促进作用可被加入
cPTIO抑制表明多胺促进莴苣幼苗侧根发生机理之一可能是与在此过程中产生的NO有关。
从 NO专性荧光探针 DAQ检测所获得的结果表明，在多胺和 SNP处理后，莴苣幼苗侧根发生
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部位有较强的 NO荧光产生，而 cPTIO可减弱多胺和 SNP处理引起侧根发生部位荧光的增强（图 5），
此现象为多胺促进莴苣幼苗侧根的发生可能与 NO产生有关的结论提供了直接证据，此试验结果与
在拟南芥和南彬悬浮培养组织中发现外源多胺可诱导产生 NO（Silveira et al.，2006；Tun et al.，2006），
以及白旭等（2009）发现多胺可诱导莴苣种子近胚区产生 NO的结果相符。近年来，在生长素诱导
植物根系发育响应信号途径中，已鉴定出多种与 NO信号途径有关的组分，如 cGMP、MAPK、PLD
信号等（Pagnussat et al.，2004；Lanteri et al., 2008）。在莴苣幼苗侧根生长发育中，多胺可诱导 NO
产生的事实暗示多胺可经 NO下游信号途径参与对莴苣幼苗侧根发生的调节作用。本文首次报道在
莴苣幼苗侧根发育阶段多胺和 NO两信号间存在相互关系，在多胺促进莴苣幼苗侧根发育过程中有
NO的产生，但多胺诱导 NO产生的机制有待进一步研究。

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