全 文 ：园 艺 学 报 2007，34 (6)：1547—1550
Acta Horticulturae Sinica
根际低氧胁迫下外源亚精胺对黄瓜幼苗多胺和抗氧
化系统的影响
贾永霞，郭世荣，王素平，孙 锦，黄保健
(南京农业大学园艺学院，南京 210095)
摘 要：采用营养液水培，研究了根际低氧胁迫下不同浓度外源亚精胺 (Spd)处理对黄瓜幼苗根系
和叶片中多胺含量、抗氧化酶活性、O： 产生速率、H O：和 MDA含量的影响。结果表明，营养液中添加
0．05 mmol·L～Spd，可促进低氧胁迫下黄瓜幼苗的生长，缓解低氧胁迫的伤害；低氧胁迫下黄瓜幼苗体
内抗氧化酶活性和多胺含量之间存在着密切的关系，0．05 mmol·L 外源 Spd可明显提高植株体内Spd和
Spm含量，降低 Put含量，提高 (Spa+Spm)／Put比值，增强抗氧化酶活性，降低 0 产生速率、H：0
和 MDA含量，从而促进植株的生长 ，提高植株对低氧胁迫的耐性。
关键词：黄瓜；低氧胁迫；多胺；抗氧化酶
中图分类号：S 642．2 文献标识码 ：A 文章编号：0513·353X (2007)06—1547-04
Efect of Exogenous Spd on Polyamines and Antioxidant System in Cucumber
Seedlings Under Hypoxia Stress
JIA Yong—xia，GUO Shi—rong，WANG Su—ping，SUN Jin，and HUANG Bao-jian
(Colege ofHorticulture，NanjingAgricultural University，Nanjing 210095，China)
Abstract：Efects of diferent exogenous spermidine(Spd)concentrations on polyamines contents，an—
tioxidant enzyme activities，O2 production rate，H2 O2 and MDA contents in roots and leaves of cucumber
(Cucumis sativus L．)cuhivar‘Zhongnong 8’were investigated in hydroponics．The results showed that exog-
enous Spd at 0．05 mmol·L—significantly enhanced the growth of cucumber seedlings and alleviated the dam—
age of hypoxia stress efficiently．Under hypoxia stress，the activities of antioxidant enzymes were associated
closely with polyamines contents．Th e addition of 0．05 mmol·L— exogenous Spd obviously increased endoge—
nous leaves of Spd，spermine(Spm)，and(Spd+Spm)／Put ratio，while decreased putrescine(Put)con—
tent，enhanced the activities of antioxidant enzymes，decreased the O2 production rate，H2 02 and MDA con—
tents．Th erefore，exogenous Spd at a suitable concentration promoted the growth of cucumber seedlings under
hypoxia stress，and improved the tolerance of cucumber seedlings to hypoxia stress．
Key words：Cucumber；Hypoxia stress；Polyamine；Antioxidant enzyme
洪涝灾害、灌水过多、土壤板结及无土栽培等都极易使植物根系供氧不足，造成低氧胁迫。低氧
胁迫已成为影响植物生长的重要逆境因子之一 (Avijie et a1．，2002)。
研究表明，低氧逆境下，水稻 (Reggiani&Be~ani，1989)、黄瓜 (汪天 等，2005)和网纹甜瓜
(高洪波 等，2005)等体内多胺含量增加，提高了植株对低氧胁迫的抗性。外施适量 的亚精胺
(Spd)能在一定程度上缓解盐胁迫对玉米 (Jiang et a1．，2000)、滨藜 (江行玉 等，2001)和水稻
(Roy et a1．，2005)等植物的伤害。但是对低氧胁迫下植物体内不同种类多胺的相互转化及其相关作
收稿 日期：2007—06—05；修回日期：2007—10—08
基金项目：国家自然科学基金项目 (30571263)
}通讯作者Au~orfor corespondence(E-mail：baojianh@．jau．edu．on；Tel-025—84395267)
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园 艺 学 报 34卷
用机理 了解不多。
本试验中以黄瓜为试材，研究了不同浓度外源亚精胺对低氧胁迫下幼苗体内内源多胺含量及抗氧
化系统的影响，为施用外源亚精胺减轻低氧胁迫对植株的伤害提供理论依据。
1 材料与方法
试验于2006年9～11月在南京农业大学玻璃温室内进行。以黄瓜 (Cucumis sativus L．)‘中农8
号’品种为试材。
种子经消毒、催芽后，播于装有石英砂的塑料育苗盘中。在温室内育苗，昼温27～30~(2，夜温
16～18~(2。子叶展开真叶显露后，每两天浇灌一次 1／2剂量 Hoagland营养液，中间浇一次清水。待
幼苗达一叶一心时，选整齐一致的幼苗移人装有全剂量 Hoagland营养液 (pH 6．2～6．4)的水槽中预
培养。
当幼苗二片真叶展平后分成6组 (每组3O株)：A，低氧处理；B，低氧+Spd 0．05 mmol·L
处理；C，低氧 +Spd 0．1 mmol·L 处理；D，低氧 +Spd 0．2 mmol·L 处理；E，低氧 +Spd 0．4
mmol·L 处理；F，低氧 +Spd 0．6 mmol·L 处理。Spd于处理当天直接加入营养液中。
6个处理均用溶氧浓度调节仪 (美国 QUANTUM公司产 Q25D型)控制营养液 DO值在 (1．0±
0．1)mg·L 水平。于处理后第 8天取根系中部和叶片测定多胺含量、抗氧化酶的活性、0 产生速
率、H 0 和MDA含量以及生长指标。试验重复3次。
2 结果与分析
2．1 外源Spd对幼苗植株生物积累量的影响
表 1表明，不同浓度的外源 Spd处理对低氧
胁迫下黄瓜幼苗生长的影响存在明显的差异，其
中以0．05 mmol·L Spd处理效果最好，地上部
干质量比单纯低氧胁迫处理提高了 23．59％，地
下部干质量提高了 14．93％；0．1 mmol·L spd
处理对地上部和地下部干质量的影响不显著；外
源 Spd浓度高于 0．1 mmol·L 后，干质量显著
下降。
这说明 Spd具有浓度效应，低浓度 (低 于
0．1 mmol·L )时促进黄瓜幼苗的生长，缓解低
氧胁迫的伤害，高浓度 (高于 0．1 mmol·L )
时则抑制生长，加重低氧胁迫的伤害。
表1 外源 Spd对低氧胁迫下黄瓜植株干质量的影响
Table 1 Efect of exogenous Spd on dry mass of cucumber
seedlings under bypoxia stress
注：同列中不同字母表示差异显著 (P<0．05)。
Note：Diferent letters following the figures in the sgnle column
megn significant diferences(P2．2 外源 Spd对幼苗根系和叶片中多胺含量的影响
由表 2可以看出，与单纯低氧胁迫相比，0．05 mmo]·L spd处理显著降低了幼苗根系中 Put含
量，0．1 mmo]·L Spd处理 Put含量也略有下降，当Spd浓度高于 0．1 mmo]·L一时 Put含量显著增
加；而 Spd和Spm的含量则随外源 Spd浓度的增加逐渐增加，但是增加幅度逐渐减小。
叶片中3种多胺含量的变化趋势与根系中相似。
本结果与王学等 (2OO4)对重金属胁迫下荇菜的研究结果相一致，表明外源 Spd处理对低氧下
植株体内多胺代谢的影响依赖于外源 Spd的浓度，低浓度 (低于0．1 mmo]·L )下可以促进体内
Put向spd和Spin转化，或者加速 Put的降解，提高 (Spd+Spin)／Put比值；而过高浓度 (高于0．1
mmo]·L )时加速 Spd的降解或者促进 Spd向 Put的转化，(Spd+Spm)／Put比值下降。
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6期 贾永霞等：根际低氧胁迫下外源亚精胺对黄瓜幼苗多胺和抗氧化系统的影响 1549
Ⅱ} Leaves
0．05
0．10
0．20
0．40
0．60
0
0．05
0．10
0．20
0．40
0．6o
369．604 d
5oo．586 cd
738．680 b
823．196 ab
917．409 a
l57．639 cd
103．577 d
l36．616 d
2o4．766 bc
248．578 ab
299．769 a
6l6．529 b
646．494 b
674．755 ab
718．652 a
741．763 a
4l0．66l c
500．946 bc
522．752 bc
574．428 ab
603．654 ab
658．424 a
28．775 C
30．556 bc
35．6l3 abe
39．199 ab
43．594 a
44．670 d
70．890 C
75．523 bc
82．516 b
85．482 ab
93．495 a
注：同列中不同字母表示差异显著 (P<0．05)。
Note：Diferent leters folowing the figures in the same column mean signifcant diferences(P<0．05)
2．3 外源Spa对幼苗根系和叶片中抗氧化系统的影响
由表3可以看出，与单纯低氧胁迫相比，0．05 mmol·L Spd处理，根系和叶片中SOD、POD和
CAT活性大幅度升高；0．1 mmol·L Spd处理下 SOD、POD和 CAT活性也有一定程度增加；Spd高
于0．1 mmol·L 时，抗氧化酶活性均随外源 Spd浓度的升高而降低。同时，0．05和 0．1 mmol·L
Spd处理降低了O 产生速率、H O 和MDA含量，而Spd浓度高于0．1 mmol·L一时，O 产生速率、
H O 含量和 MDA含量迅速升高，高于单纯低氧胁迫处理。本结果也与王学等 (2004)对重金属胁迫
下荇菜的研究结果相一致。
结合多胺含量的变化，表明低氧胁迫下，黄瓜幼苗体内多胺通过提高植物体内抗氧化酶的水平来
减轻低氧造成的伤害。多胺含量的增加促使抗氧化酶活性提高的原因，一方面多胺在生物体内是以多
聚阳离子方式存在，可与带负电的核酸、蛋白质结合，刺激蛋白质合成的各个中间步骤，从而对某些
蛋白质基因的表达起调控作用；另一方面它又能与已有的抗氧化酶分子结合，影响其结构，从而调节
酶活性 (Tiburcio et a1．，1993；徐仰仓 等，2001)。
表3 不同浓度外源亚精胺对低氧胁迫下黄瓜幼苗根系和叶片中抗氧化系统的影响
Table 3 Efect of diferent exogenouk$Spa concentrations on antioxidant system in cucumber under hypoxia stress
注：同列中不同字母表示差异显著 (P<0．05)。
Note：Diferentletersfolowingthefiguresinthe same columnsmean significant diferences(P<0．05)
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References
Avijie D，Uchimiya H，Das A．2002．Oxygen stress and adaptation of semi—aquatic plant：Rice(Oryza sativa)．Joumal of Plant Research
， ll5：
315～320．
Gao Hong—bo，Liu Yan—hong，Gun Shi—rong
， Sun Yan-jun．2005．Efect of calcium on polyamine content and polyamines oxidase activity in musk．
melon seedlings under hypoxia stress．Acta Phytoecologica Sinica
， 29 (4)：652～658．(in Chinese)
高洪波，刘艳红，郭世荣，孙艳军．2005．低氧胁迫下钙对网纹甜瓜幼苗多胺含量及多胺氧化酶活性的影响
． 植物生态学报，29
(4)：652—658．
Jian g X Y，Song J，Fan H，Zhao K F．2000． Regulation of exogenous calcium and spermidine on ion balance and Dolyamine levels in maize seed
．
1ings under NaCI stress．Acta Phytophysiolocica Sinica
， 26(6)：539—544．
Jiang Xing—yu，Zhao Ke—fu，Dou Jun—xia，Shi Ren-jiu．2001．The efects of exogenous spermidine and dicyclohexylamine on the content of endog
nous polyamines and salt resistance of atriplex under NaCI stress．Plant Physiology Communications
， 37 (1)：6—9． (in Chinese)
江行玉，赵可夫，窦君霞，史仁玖．2001．NaCI胁迫下外源亚精胺和二环己基胺对滨藜内源多胺含量和抗盐性的影响．植物生理学
通讯，37(1)：6—9．
Reggiani R，Bertani A．1989．Efect of decreasing oxygen concentration on polyamine metabolism in rice and wheat shoots
． Joumal of PIant Physi—
ology ，135：375—377．
Roy R，Niyogi K，SenGupta D N，Ghnsh B．2005．Spermidine treatment to rice seedlings recovers salinity stress—induced damage of plasma mem
-
brane and PM—bound H 一ATPase in salt—tolerant and salt—sensitive rice cultivars．Plant Science
， 168：583—591．
Tiburcio A F，Campos J L，Figueras X，Besford R T．1993．Recent advabces in the understanding of polyamines funcyions during plant develop—
ment．Plant Growth Regulation，12：331—340．
Wang Tian，Wang Su—ping，Gun Shi—rang，Gao Hong—bo．2005．Changes of polyamines metabolism in roots of cucumber seedlings under root—zon
hypoxia stress．Acta Horticulturae Sinica，32(3)：433—437．(in Chinese)
汪 天，王素平，郭世荣，高洪波．2005．低氧胁迫下黄瓜幼苗根系多胺代谢的变化．园艺学报，32(3)：433—437．
Wang Xue，Shi Gun—xin，Ma Guang—yue，Xu Qin—song，Rafeek Khaled，Hu Jin—zhao．2004． Efects of exogenous spermidine on resistance of
Nymphoides peltatum to Hg2 stress
． Joumal of Plant Physiology and Molecular Biology，30(1)：69—74．(in Chinese)
王 学，施国新，马广岳，徐勤松，Rafeek Khaled，胡金朝．2004．外源亚精胺对荇菜抗 Hg 胁迫能力的影响．植物生理与分子生
物学学报，30(1)：69—74．
Xu Yang—cang，Wang Jing，Liu Hua，Wang Gen—xuan．2001．Promoting efect of exogenous spermine on anti—oxidative enzyme activity in wheat
seedlings．Acta Phytophysiologica Sinica，27(4)：349—352．(in Chinese)
徐仰仓，王 静，刘 华，王根轩．2001．外源精胺对小麦幼苗抗氧化酶话性的促进作用．植物生理学报，27(4)：349—352．
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