全 文 ：园 艺 学 报 2004，31
Acta Horticuhurae Sinica
外源乙烯对草莓果实微粒体 Ca2+．ATPase活性和
膜脂过氧化的调节
樊秀彩 ， 关军锋 刘崇怀 张继澍 李广敏
(。中国农业科学院郑州果树研究所，郑州450009； 河北省农林科学院遗传生理研究所，石家庄 050051； 西北农林
科技大学生命科学学院，杨凌712100)
摘 要：以乳白期 ‘春星’草莓 (Fragaria ananasa Duch．‘Chunxing’)果实为试材，研究了经钙调
素 (CaM)拮抗剂三氟拉嗪 (rFP)、氯丙嗪 (CPZ)各100 Ixmol·L 和钙通道阻塞剂异博定 (Verapamil)
100 p~nol·L 预处理后再用乙烯 (50 -L )处理的草莓果实中微粒体ca“-ATP酶活性、O 产生速
率和MDA含量的变化。结果表明，外源乙烯对微粒体膜O 产生速率无显著影响，处理早期提高微粒体膜
Ca2 ATPase总活性，对MDA含量影响不大；后期加速微粒体膜Ca2 ATPase总活性下降，但仍保持较高
的MDA含量和线粒体膜 Ca2 -ATPase活性。CPZ、TFP和 Verapamil预处理降低了上述乙烯处理下 ca“．
ATPase活性和MDA含量，但对微粒体膜O 产生速率亦无显著影响，这说明细胞内ca“和CaM 可能参与
了乙烯诱导的膜ca“-ATP酶活性与膜脂过氧化水平的调节。
关键词：草莓；乙烯；钙信使系统；果实；膜；ca“-ATPase；膜脂过氧化
中图分类号：S 668．4 文献标识码：A 文章编号：0513-353X(2004)02-0227-03
Regulation of Exogenous Ethylene on Ca2+-ATPase Activity and Lipid Perox-
idation of Microsomal Membrane in Strawberry Fruits
Fan Xiucai ，Guan Junfeng ，Liu Chonghuai ，Zhang Jishu ，and Li Guangmin
( Zhengzhou Fruit Research Insthute，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Zhengzhou 450009，China； Insthute of
Genetics and Physiology，Hebei Academy ofAgricultural and Forestry Sciences，Shijiazhuang 050051，China； Colege of Life
Science，Northwest Sci—Tech University ofAgriculture and Forestry，Yangling 712100，China)
Abstract：The strawberry fruits(Fragaria ananassa Duch．‘Chunxing’)harvested at white stage were
used to investigate the efects of exogenous ethylene(50 L·L )on Ca 一 ase activities，O
production rate and MDA content of microsomal membrane with or without pretreatment of 100 I~mol·L
chloropromaize(CPZ)，trifluoperizine(TFP)and verapamil(VER)，respectively．，Ihe results showed
tllat the exogenous ethylene had no obvious influence on O；production rate．and had no much efect on MDA
content，but stimulated Ca“ 一 ase activitv of microsomal memb rane at 12 h after ethylene treatment．
Wheleas a decreasing of Ca“ 一 rPase activities．an d relatively higher MDA content were found at 24 h after
ethylene remova1．，Ihe pretreatment of CPZ．TFP and VER reduced the Ca¨ ． rPase activities an d MDA
content of microsomal memb rane under ethylene treatment， but had no significant efect on O production
rate．These suggested that cellular Ca 一CaM may be involved in regulation of Ca 一ATPase activity and lipid
peroxidation of microsomal memb rane induced by ethylene．
Key words： Strawberry； Ethylene； Calcium messenger system； Fruit； Memb rane； Ca“ 一ATPase；
Lipid peroxidation
1 目的、材料与方法
近年来的试验表明，细胞内Ca 不仅参与了乙烯的代谢，而且参与了乙烯信号转导 。与细
收稿日期：2003—05—22；修回日期：2003—08—20
基金项目：国家自然科学基金资助项目 (30270933)
通讯作者 Corresponding author
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园 艺 学 报 31卷
胞质ca 水平密切相关的Ca 一ATPase在维持细胞质内Ca 稳态方面起重要作用，它能够把细胞质
过多的Ca 转运到细胞外或细胞器内贮藏起来，使细胞质 Ca 浓度恢复到正常水平 。由于乙烯的
生理作用之一可能是通过调节植物体内活性氧水平实现的 ，果实成熟衰老时微粒体Ca“一ATP酶活
性和膜脂过氧化水平密切相关 ，因此乙烯与Ca —ATP酶活性和膜脂过氧化的关系值得研究。业已
证明，外源乙烯可以诱导典型非跃变型果实——草莓的乙烯生成和CaM含量增加 ’引。作者进一步研
究了外源乙烯对草莓果实微粒体ca ．ATP酶活性和膜脂过氧化的影响，以及通过借助钙信使阻断剂
探讨细胞内ca“和CaM的可能调节作用。
采集大小一致、无病虫害的乳白期 ‘春星’草莓 (FragariaⅡ几肌 sⅡDuch．‘Chunxing’)果实作
为试验材料，分别用钙调素 (CaM)拮抗剂三氟拉嗪 (TFP)、氯丙嗪 (CPZ)和钙通道阻塞剂异博
定 (Verapamil) 溶液各 100 m01．L。。在干燥器内浸泡2 min，对照用蒸馏水，取出晾干后放人密闭
容器中，在25~C下用50 L·L。。乙烯密封处理 12 h，处理完毕后立即进行第 1次取样，接着解除乙
烯处理，之后在空气中放置24 h后取第2次样。
将草莓果实去皮去籽后剪碎混合均匀，液氮速冻，一25℃下保存备用。根据文献 [9，10]的方
法略加修改后制备微粒体：5．0 g液氮固定材料加 10 mL提取介质 (内含EDTA 5 mmol·L～，DTF 5
mmol·L～，Tris 80 mmol·L～，5％甘油，PMSF 1 mmol·L～，维生素 c 10 mmol·L～，蔗糖250
mmol·L～，pH 8．9)，研磨后经4层纱布过滤，滤液在10 000 g离心 15 min，上清液再经 100 000 g
离心 1 h，沉淀用少量悬浮液 (内含250 mmol·L 蔗糖，Tris—Mes 5 mmol·L～，Drr 1 mmol·L～，
PMSF 0．5 mmol·L～，pH 7．0)悬浮，即得微粒体膜制剂。测定 Ca¨ 一ATP酶活性 ， J：以pH 6．5、
依赖Mg¨ 、K 激活的对钒酸盐敏感的ATP酶 (VO 一ATPase)为质膜标志酶；以pH 8．0、对硝酸
盐敏感的 ATP酶 (NO 一一ATPas)为液泡膜标志酶，以对叠氮化钠敏感的ATP酶 (NaN 一ATPase)为
线粒体膜标志酶，分别用抑制剂 Na3VO 、KNO3、NaN 的浓度为100 mo1．L～、50 p~mol·L～、1
mmol·L～。测定O 产生速率 和丙二醛 (MDA)含量 。 。
2 结果与分析
2．1 微粒体膜 Ca¨ -ATPase活性的变化
乙烯处理 12 h时，可提高微粒体膜 ca¨ 一
ATPase总活性，约是对照的 1．62倍，之后放置
24 h时，微粒体膜 Ca¨ 一ATPase总活性下降，乙
烯处理加速了酶活性下降，约是对照的82％。与
乙烯单一处理相比，CaM拮抗剂CPZ、TFP和钙
通道阻塞剂 Verapamil预处理的果实微粒体膜
Ca“一ATPase总活性有所降低，如处理 12 h时。
CPZ、TFP和 Verapamil预处理的微粒体膜 Ca“一
ATPase总 活性 分别是 C H 处理 的 75．7％ 和
71．9％ (图 1)。
在微粒体膜中，质膜 Ca —ATPase活性远高
于液泡膜和线粒体膜，说明Ca¨ 一ATPase多集中
于质膜中。上述不同处理对质膜 Ca¨ 一ATPase、
液泡膜 Ca¨ 一ATPase和线粒体膜 Ca¨ 一ATPase活
性影响的趋势与微粒体膜 Cah—ATPase总活性的
变化相似，即处理初期刺激 Ca“一ATPase活性增
高，而后又加速了Ca¨ 一ATPase活性的下降，不
对照 C2H C2H。+ C2ll|+ C2Hs+
Control TFP CPZ VER
处理 Trealmen!
图1 不同处理对草莓果实微粒体膜 Ca¨ ．Arl3Pase活性的影响
A：乙烯处理 12 h；B：乙烯处理后放置24 h
Fig．1 Efects ofdiferenttrealments onthemlcrosomal
membrane Ca ·ATPase activity in strawberry fruits
A：12 h after ethylene treatment；B：24 h after ethylene removal
O 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0
4 3 3 2 2 ● ● 0 2 2 ● 0
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2期 樊秀彩等：外源乙烯对草莓果实微粒体Ca。一ATPase活性和膜脂过氧化的调节 229
过乙烯处理后能保持较高的线粒体膜 ca 一
ATPase活性 (图 1)。
2．2 微粒体膜o 产生速率和MDA含量的变化
与对照相比，c，H 处理对微粒体膜0 的产
生速率无明显作用。不过，在 C H 处理完毕后
放置24 h时，果实中微粒体膜MDA含量高于对
照。与 c2H4单一处理相比，CPZ、TFP和 Vera—
pamil预处理对微粒体膜O 的产生速率的影响不
显著，但降低MDA含量 (图2)。这说明，c H
处理和钙信使系统阻断剂对草莓微粒体膜的超氧
自由基生成无明显调节作用，而乙烯处理后期促
进了膜脂过氧化，钙信使系统阻断剂预处理抑制
了膜脂过氧化作用。
本试验结果显示，乙烯处理初期能刺激草莓
果实微粒体膜 Ca¨ 一ATPase活性升高，之后则加
速酶活性下降 (图1)，与草莓果实衰老时微粒体
Ca“一ATPase活性先升高后下降的趋势相似 。
c H 处理之后提高了微粒体膜MDA含量 (图2)，
苫
。o 厶
一口
目
里
喜委
口 一
对照 C H。 C H．+ C2H-+ CzH-+
Control TFP CPZ VER
处理 Treatment
图2 不同处理对草莓果实ol生成速率和
MDA含量的影响
A：乙烯处理 12 h；B：乙烯处理后放置24 h
Fig．2 E c扛of diferent treatments on the rate ofol
production and MDA content in strawberry fruits
A：12 h after ethylene treatment； B：24 h after ethylene removal
说明c H 处理促进了膜脂过氧化作用，从而对细胞具有伤害作用。本研究结果发现，c H 处理和钙
信使系统阻断剂对草莓果实微粒体膜的超氧自由基水平并无明显的调节作用 (图2)，因此，乙烯对
膜Ca¨ 一ATPase活性的调节与超氧自由基生成无密切关系，这种微粒体膜超氧自由基水平与乙烯生成
的直接关系还值得研究。
钙信使系统阻断剂预处理降低了微粒体膜Ca¨ 一ATPase活性 (图1)和MDA含量 (图2)，表明
内源钙信使系统可能参与了乙烯对膜 Ca —ATPase活性和膜脂过氧化作用的调控。其可能机制是阻碍
ca¨ 进入细胞内的钙通道，以及抑制 Ca¨ 一CaM结合体的形成，将影响乙烯刺激引起的膜 ca¨ 一
ATPase活性以及膜脂过氧化水平的变化。
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