全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2006, 33 (2) : 429～432
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2005 - 08 - 26; 修回日期 : 2006 - 01 - 04
基金项目 : 国家 ‘863’计划资助项目 (2002AA241051) ; 科技部科技基础性工作项目 (2003DEBbJ079) ; 科技部社会公益项目
(2005D IB3J022)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: muding47@ yahoo1com1cn)
盐胁迫下百合两个品种的叶绿体和线粒体超微结构
比较
左志锐 1, 2, 3 　高俊平 2 　穆　鼎 13 　刘　春 1
(1 中国农业科学院蔬菜花卉研究所 , 北京 100081; 2 中国农业大学观赏园艺与园林系 , 北京 100094; 3 连云港职业技
术学院 , 连云港 222006)
摘 　要 : 对两个百合品种盐胁迫下超微结构的变化进行了研究分析。结果表明 : ‘Prato’对照和低盐
浓度处理下 , 叶肉细胞内细胞器丰富 , 叶绿体片层排列整齐 , 高盐处理导致细胞器减少 , 叶绿体解体 ; 而
‘Sorbonne’在低盐处理水平表现异常 , 其细胞器降解 , 叶绿体空化 , 片层排列松散 , 且两品种的线粒体较
叶绿体早表现出异常 , 故推测可能是线粒体结构的损伤进而功能丧失 , 最终导致叶绿体结构和功能的破坏 ,
叶片提前衰老。
关键词 : 百合 ; 盐胁迫 ; 超微结构
中图分类号 : S 68212　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2006) 0220429204
A Com para tive Electron M icroscop ic of Ultra Structure in D ifferen t L ily
Cultivars under Sa lt Stress
Zuo Zhirui1, 2, 3 , Gao Junp ing2 , Mu D ing13 , and L iu Chun1
(1 Institu te of V egetables and F low ers, Ch inese A cadem y of A gricu ltural Sciences, B eijing 100081, China; 2D epartm ent of O rna2
m enta l Horticulture, China A gricu lture U niversity, B eijing 100094, Ch ina; 3 The V oca tional College of L ianyungang,
L ianyungang 222006, Ch ina)
Abstract: The cytological development of leaves of salt2tolerance cultivar‘Prato’and combined salt2
sensitive cultivar Sorbonne in L ilium , stressed with different concentration of salinity, was studied using trans2
m ission electron m icroscope. The results indicated that under the control and low NaCl concentration, leaves
of Prato were abundant with organelles, the lamellae were lined regularly, with the increase of salt concentra2
tion, the number of organelles decreased, the chlorop lasts degenerated. In contrast to Prato, leaves of Sor2
bonne showed abnormal behaviors under low NaCl concentration, including degenerated organelles, vacuolated
chlorop lasts and the loosened lamellae. In addition, m itochondria began to degenerate p rior to chlorop lasts. It
is inferred that degeneration of chlorop lasts contributed to the ultra structure of degeneration of m itochondria,
which further leading to senescence of leaves.
Key words: L ilium ssp. ; Salt stress; U ltra structure
1　目的、材料和方法
百合 (L ilium ssp. ) 是重要的球根花卉 , 园艺观赏价值极高 , 已被广泛应用于花卉领域。我国目
前对百合的研究工作仅停留在资源调查、引种上 , 有关其遗传特性及抗逆性的工作亟待开展。由于不
合理灌溉和耕种 , 盐渍化耕地的面积日益扩大。筛选耐盐百合品种具有重要意义。目前 , 有关盐胁迫
下植物生理、生化特性的变化、遗传效应、分子生物学、离子效应以及耐盐基因的研究工作开展较
园 　　艺 　　学 　　报 33卷
多〔1～5〕, 但有关百合耐盐性尤其是亚显微结构的研究尚未见报道 , 细胞超微结构变化与植物耐盐性存
在一定负相关关系 , 可作为植物耐盐性鉴定的细胞学指标。本研究以经过筛选的盐敏感和相对耐盐的
品种为材料 , 观察它们经不同浓度 NaCl处理后亚细胞结构变化 , 为筛选和培育耐盐百合品种提供理
论参考。
供试百合为耐盐品种 ‘Prato’ (亚洲系 ) 和盐敏感品种 ‘Sorbonne’ (东方系 )。于 2004年 3月
10日在中国农业科学院蔬菜花卉研究所温室进行。栽培基质为经溴甲烷熏蒸 (3 d) 的河沙 , 栽培槽
长 6 m, 宽 1 m, 深 25 cm。每槽定植 96株。温度为 20～25℃。定植 35 d后 , 开始进行 0、015%、
110%、115%和 210% NaCl处理 , 加入 Hoagland营养液 , 每周灌溉 1次 , 灌溉量为 50 kg/槽 ·次 ,
每处理 3次重复 , 每重复 8株。从第 1次处理开始进行田间观察 , 第 4次盐胁迫之后开始取样。
电镜制样参照 Grant等的方法〔6〕, 并稍作改进 : 取耐盐品种 ‘Prato’和敏感品种 ‘Sorbonne’叶
片 , 先在 01025 mol·L - 1磷酸缓冲液 (pH 618) 配置的 215%戊二醛中浸 2 h, 用预冷的相同缓冲液
冲洗 30 m in以上 , 再用上述缓冲液配置的 1%锇酸溶液固定 2～3 h。经过酒精系列脱水 10～30 m in,
环氧树脂渗透 8 h, 包埋、聚合 ( 60℃, 24～36 h) 后 , 用刀片修块后 , 用 LKB22088超薄切片机切
片 , 醋酸双氧铀染色 40 m in, 再用柠檬酸铅染色 45 m in。利用 JEM 2100XⅡ电子显微镜 , 在 80 kV下
观察 , 拍照。
2　结果与分析
211　不同盐浓度处理下百合品种 ‘Pra to’的电镜观察
品种 ‘Prato’在无盐条件下叶绿体紧贴细胞边缘 , 呈半椭球状 , 结构规则 , 基质中嗜锇颗粒丰
富 ; 在 3 300倍电镜下观察 , 发现片层排列紧密 , 细胞器如线粒体等含量丰富 (图版 , 1、2)。015%
NaCl处理时 ‘Prato’叶肉细胞中的 1个叶绿体呈葫芦状 , 线粒体丰富 , 细胞质浓厚 (图版 , 3) ; 叶
绿体片层平行紧密、规则排列 , 体积变大 (图版 , 4)。在较高盐浓度下叶绿体则生长形似圆形 , 在
其周围线粒体数量丰富 , 片层排列整齐 , 且较紧密 (图版 , 5) , 线粒体紧靠叶绿体 , 叶绿体亚微结
构规则 (图版 , 6)。‘Prato’品种叶绿体出现空化现象 , 细胞质中细胞器数量减少 , 线粒体膨大 (图
版 , 7) , 在 3 500倍电镜下观察 , 细胞器嗜锇程度增强 , 表明其内部结构已破坏 , 叶绿体边缘膜模
糊 , 内部片层分辨不清 , 说明叶绿体中类囊体已开始降解 (图版 , 8)。在 210% NaCl处理下 , ‘Pra2
to’品种叶肉细胞亚显微结构受破坏程度更为严重 , 叶绿体收缩 , 形态不规则 , 边缘不平滑 , 并且被
膜已降解 , 嗜锇滴增多 , 叶绿体远离质膜 , 分离情况严重 (图版 , 9) ; 片层排列松散 , 细胞器结构
破坏严重 , 数目众多的线粒体空化 , 并有叶绿体粘连或线粒体之间发生粘连的现象 (图版 , 10)。
212　不同盐浓度处理下百合品种 ‘Sorbonne’的电镜观察
品种 ‘Sorbonne’在无盐条件下品种叶肉细胞内细胞质浓厚 , 叶绿体呈凸透镜形状 , 细胞质内细
胞器丰富 , 可见内质网、线粒体等 , 线粒体紧挨叶绿体 , 生长发育情况与 ‘Prato’相似 , 都分布在
靠近质膜的基质中 (图版 , 11、12)。低盐浓度下叶绿体片层排列紧密 , 但不规则 (图版 , 13) , 这
表明类囊体己开始降解 , 其单层膜受到破坏 ; 有的叶绿体嗜锇个体较小 , 细胞质稀薄 , 表明结构已破
坏 (图版 , 14)。随着浓度水平的提高 , ‘Sorbonne’品种叶肉细胞质变得稀薄 , 细胞器含量减少 , 说
明已经降解。在相对较低盐浓度处理下 , 叶绿体伸长成条状 , 片层排列松散 , 且不规则 , 说明类囊体
进一步受到破坏 , 此时叶绿体远离细胞膜 (图版 , 15) , 叶绿体边缘结构已遭到破坏 , 内部片层结构
排列松散 , 且片层之间融合形成着色很深 (图版 , 16)。‘Sorbonne’品种在盐浓度 115%处理下 , 叶
肉细胞内叶绿体已开始收缩 , 片层排列更为无序化 , 嗜锇程度较高 , 有的叶绿体边缘还有未降解完成
的细胞器 (图版 , 17) ; 对其进一步放大观察 , 发现边缘破坏严重 , 叶绿体内片层之间粘连 , 融合 ,
损伤程度严重 (图版 , 18)。随着 NaCl处理水平的提高 , 叶绿体收缩变小成为质体小球 , 且叶绿体
形态各异 , 有圆形、V字形 , 叶绿体嗜锇水平更强 , 外缘部分亦遭破坏 , 附近还有残留的未降解完全
034
　2期 左志锐等 : 盐胁迫下百合两个品种的叶绿体和线粒体超微结构比较 　
细胞器结构 (图版 , 19、20)。
据报道 , 线粒体是保证细胞内新陈代谢活动正常进行的能量供给者 , 也是最不敏感的细胞器〔7〕,
但盐分对线粒体超微结构的影响 , 通常会因植物耐盐性的不同而有所差别〔8, 9〕。在对照和低盐胁迫
下 , ‘Prato’品种线粒体丰富 , 叶绿体结构正常 , 在高盐胁迫下 , ‘Prato’品种叶绿体结构开始出现
异常 , 并逐步降解。而 ‘Sorbonne’品种则表现为线粒体形态各异 , 且数量较少 ; 此后随着盐处理浓
度的提高 , 叶绿体片层松散 , 降解。由此推测 , 线粒体结构的异常是叶绿体结构和功能受到损伤的细
胞学原因之一。
此外 , 试验中还观察到在不同盐胁迫条件下 , 不同百合属植物叶肉细胞内相继出现了不同程度的
分离现象。质体是一类合成积累和同化产物的细胞器。其中叶绿体因能进行光合作用 , 为最重要的质
体细胞器〔10〕。在无盐处理和低盐胁迫下 , ‘Prato’品种叶肉细胞内细胞器丰富 , 结构正常 , 叶绿体
结构亦表现正常 ; 而 ‘Sorbonne’品种在低盐浓度下 , 叶绿体则出现异常。耐盐品种 ‘Prato’较敏感
品种 ‘Sorbonne’较晚出现此类现象 , 可能是因为亚微结构 , 如液泡等是渗透调节能力的结构和组织
存在数量和功能上的差异有关 , 致使在不同盐处理浓度下发生分离现象 , 提前衰老 , 功能丧失。
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图版说明 : 1～10: 百合 ‘Pra to’叶片在不同盐浓度下的超微结构变化 ; 11～20: 百合 ‘Sorbonne’叶片在不同盐浓度下的超微结
构变化。1. 无盐处理下的叶肉细胞 , 叶绿体呈椭圆状 ; 2. 图 1的放大 , 叶绿体片层排列紧密 , 嗜锇滴丰富 ; 3. 015%NaCl处理下的
叶肉细胞内结构 ; 4. 图 3的放大 , 叶绿体片层结构排列规则 ; 5. 1%NaCl处理下的叶肉细胞照片 , 细胞器丰富 ; 6. 示叶绿体片层结
构 ; 7. 高盐处理下的叶肉细胞 , 叶绿体空化 ; 8. 示叶绿体空化、降解 ; 9. 2%NaCl处理下叶绿体及细胞器的变化 ; 10. 图 9的放大 ,
叶绿体收缩 , 细胞器空化 ; 11. 无盐处理下的叶肉细胞 ; 12. 图 11的放大 ; 13. 015%NaCl处理下的叶肉细胞照片 ; 14. 叶绿体的变
化 , 嗜锇程度深 ; 15. 1%NaCl处理下的叶肉细胞照片内叶绿体异常表现 ; 16. 图 15的放大 , 叶绿体片层模糊 , 嗜锇程度深 ; 17. 叶
绿体进一步 , 收缩、降解 , 细胞器降解成空壳 ; 18. 图 17的放大 , 叶绿体片层融合 , 嗜锇程度高 ; 19. 细胞质降解、稀薄 ; 叶绿体
收缩 , 形态各异 ; 20. 高盐处理下的叶肉细胞 , 叶绿体收缩 , 降解以及为降解完全的细胞器。
Explana tion of pla tes: 1 - 10: Tran sm ission electron m icrographs of‘Pra to’leave cell under d ifferen t sa lin ity trea tm en t; 11 - 20:
Tran sm ission electron m icrographs of‘Sorbonne’leave cell under d ifferen t sa lin ity trea tm en t. 　1. M icrographs of‘Prato’cell under the
water free of salinity, chlorop lasts in the ellip se shape and abundant with amyloid; 2. Magnification of Fig11, regular and compact lamellae of
chlorop last abundant with osm iophilic drip s; 3. M icrographs of‘Prato’cell under low concentration of salinity, including chlorop lasts and m ito2
chondria; 4. Magnification of Fig13, regular lamellae of chlorop last; 5. m icrographs of‘Prato’cell under low concentration of salinity, with a2
bundant organelles and chlorop last in the shape of circle; 6. Regular lamellae of chlorop lasts in the leave cell of‘Prato’; 7. M icrographs of
‘Prato’cell under higher concentration of salinity, vacuolated chlorop last; 8. Degenerated and vacuolated chlorop last in the leave cell; 9.
Changes of chlorop lasts and other organelles under higher salinity; 10. Magnification of Fig19, chlorop last decreased in size and vacuolated or2
ganelles; 11. M icrographs of‘Sorbonne’cell under the water free of salinity, chlorop last in the convex shape in the leave cell of‘Prato’;
12. Magnification of Fig111, regular lamellae of chlorop lasts was showed; 13. M icrographs of‘Sorbonne’cell under low concentration of sa2
linity, hypertrophy of m itochondria and collap sed, degenerated organelles in the leave cell; 14. Magnification of chlorop lasts, osm iophilic la2
mellae and vacuolated structure; 15. Vacuolated chlorop lasts and the loosened lamellae in the leave cell; 16. Magnification of Fig. 15, high2
ly osm iophilic and loosened lamellae of chlorop lasts; 17. Further degeneration of chlorop lasts and the degenerated organelle; 18. Magnifica2
tion of Fig117, highly osm iophilic and fused lamellae of chlorop lasts; 19. Degenerated and tenuous cytop lasm, and chlorop lastspidecrease in
size and different shape in the leave cell; 20. M icrographs of‘Sorbonne’cell under higher concentration of salinity, highly osm iophilic
chlorop lastspidecrease in size and degenerating organelles.
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