全 文 ：园 艺 学 报 2004，31(3)：343—346
Acta Horticulturae Sinica
GA3和 Ca2+对安祖花佛焰苞花青苷含量及花梗
PAL活性的影响
夏春华 蔡世英
( 湛江海洋大学园林系，湛江 524088； 华南热带农业大学园艺学院，儋州 571737)
摘 要：以安祖花 (Anthurium andraeanum Lind．)为试材，探讨了环境条件对佛焰苞花青苷含量的影
响及弱光下 Ca“、GA，处理改善花朵品质的效应。研究结果表明，光照不足是导致花青苷含量下降的主要
原因，5．4 mmol·L 的CaC1：、1．16 mmol·L 的GA，单独及复合处理均能有效地提高弱光下安祖花佛焰
苞花青苷含量与花梗苯丙氨酸解氨酶 (PAL)活性。通过钙调蛋白、RNA及蛋白质等的不同抑制剂处理，
发现抑制剂均可抑制安祖花离体花梗CaM含量与PAL活性，讨论了ca“、GA 的可能作用机理。
关键词：安祖花；钙；赤霉素；花青苷；PAL；钙调蛋白；抑制剂
中图分类号：S 682．1 文献标识码：A 文章编号：0513-353X (2004)03-0343-04
Efects of GA3，Ca on Anthocyanin and Phenylalanine Amonia Lyase in
Stem of Anthurium andraeanum
Xia Chunhua and Cai Shiying
( Department of Landscape Architecture，Zhanjlang Ocean University，Zhanfiang 524088，China； Colege of Horticulture，
．s0 China University of Tropical Agriculture，Danzhou 571737，China)
Abstract：Efects of the environmental factors on the anthocyanin content in spathes and of improving
flower quality with Ca¨
，
GA3 treatments under weak light were investigated in Anthurium andraeanum．The re—
suits indicated that weak light was the main reason resulting in the lower anthocyanin content．Ca2 (5．4 mmol
· LI1)，GA3(1．16 mmol·L-1)or Ca¨ +GA3，respectively，signifcantly increased the anthocyanin con—
tent in spathes and the phenylaanine amonia lyase(PAL)activity in stem of Anthurium under weak light．It is
found that the calmoduiin contents and PAL activity in vitro stem of Anthurium were inhibited th diferent in—
hibitors of calmoduiin，RNA and protein，and the probable mechanisms of Ca¨ ， GA3 were discussed．
Key words：Anthurium andraeanum；Ca ；GA3；Anthocyanin；PAL；Calmodulin；Inhibitor
安祖花 (Anthurium andraeanum Lind．)是热带花卉，常因设施遮荫及冬季低温阴雨导致佛焰苞
褪色或蓝化，影响观赏品质。花青苷含量是苞片品质的重要指标之一。据报道苯丙氨酸解氨酶
(Phenylalanine Amonia Lyase，PAL)活性与花青苷含量呈正相关，光强、激素等可诱导PAL活性上
升 ．¨2]，植物激素对Ca¨ 一CaM第二信号转导系统起调控作用 。Higaki等研究发现，缺钙会引起安
祖花褪色，通过 x射线分析发现，褪色与钙含量密切相关，补充钙能明显地改善这种失调的状
况 ]。对 GA 、Ca¨ 、CaM、PAL及花青苷之间关系的系统研究，目前尚未见报道。
1 材料与方法
1．1 材料及温度与光照条件的筛选
供试的安祖花取自华南热带农业大学园艺学院教学基地，为3年生红色品种 ‘Tropical’的盆栽
收稿日期：2003—12—29；修回日期：2004-03—24
基金项目：海南省教育厅科研基金资助项目 (HiKj200221)；农业部热带作物植物生理学重点实验室项目
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园 艺 学 报 31卷
(每盆 1株)植株，其新叶已露出叶鞘1周，古铜色。为无机械损伤、无病虫害、花梗长5 cm的花
枝，其中佛焰苞用于花青苷测定，花梗用于PAL测定。在适宜的光通量密度 (PFD值为760 I~mol·
In～·s )下，将盆栽植株置于不同温度范围 (即13～15℃、16～22℃、23～29℃)的光照培养箱
中连续处理 14 d，每处理3O盆。在16～22~C、23～29℃的温度下，将盆栽植株分别置于具2、3、4、
5层75％遮荫网的网室下，测定PFD值分别为760、220、84、76 I~mol·In。。·s (每天8时、11
时、16时所测数据的平均值)，连续处理14 d，观察佛焰苞颜色，筛选试验所用弱光条件的PFD值。
1．2 盆栽植株的处理
在16—22℃和23～29℃，220 laxaol·In一·s 光照条件下，分别用0、1．8、3．6、5．4、7．2 mmol·
L 浓度的CaC1 与0、0．58、1．16、1．73、2．31 mmol·L 浓度的GA，，在佛焰苞出现前14 d开始滴注
处理，每次将1 mL处理液滴人鳞片中 (防止外界因素干扰)，每周滴2次，共4次。用于佛焰苞花青
苷 、含水量、可溶性糖 (mg·g FM)、可溶性蛋白 ¨(mg·g FM)及花梗PAL 的测定。
1．3 离体花梗的处理
将洗净的花梗剪为长2～3 mm的小段，混合取样，随机分成若干组，每组称取0．2 g，分别置于
0、5．8、11．6、17．3、23．1 I~mol·L 的GA3和0、1、2、3、4 mmo]·L 的 CaC12溶液中，常温
(25℃)浸泡处理10 h。RNA合成抑制剂放线菌素一D(50 I~mol·L )、蛋白质合成抑制剂环已亚
胺 (10 ixmol·L )处理同上，CaM抑制剂CPZ(氯丙嗪，Chlopromazine)、EGTA[乙二醇双乙胺
醚一N，N’一四乙酸，Ethyleneglycol-bis(2-aminoe—thylether)-N，N’-tetraacetic acid]则在25℃下振
荡保温4 h，测定PAL活性和CaM含量 。Ca“ (3 rnmo]·L )、GA，(11．6 Ixmol·L )减压渗透
(0．53 Pa，3 min)处理离体花梗，测定Ca“．ATPase活性 。
差异显著性的方差分析和标准曲线的回归方程采用国际通用统计软件SAS 6．12。
2 结果与分析
2．1 温度对盆栽安祖花生长发育及佛焰苞花青苷含量的效应
安祖花正常光照 (760 I~mol·In～·s )、不同温度的对比试验表明，30~C以上植株受到严重灼
伤，花芽死亡。10～15~C出现严重黄叶现象，不能正常开花。16～22~C和23～29~C能开花，且处理
间佛焰苞花青苷含量差异不显著，佛焰苞颜色不 表l舯 麟 安祖花佛焰苞花青苷含量与花梗PAL活性的影响
变，其大小与形状等观赏品质不受影响。 Table 1 Efect of PFD trea劬en缸帅anthocyanin c0nten缸of
2．2 光照对盆栽安祖花佛焰苞花青苷含量与花梗
PAL活性的效应
在适宜温度 (分别在 16～22℃、23～29℃)
和供试光照范围内，光照越强，佛焰苞花青苷含量
与花梗PAL活性越高 (表 1)；反之，光照不足时
佛焰苞褪色甚至蓝化，当光照低于76 皿01．m
·s 时不开花。这表明低光照是导致佛焰苞花青
苷含量与花梗PAL活性下降的主要原因之一。
2．3 Ca“
、 GA，提高安祖花佛焰苞花青苷含量与
花梗PAL活性的效应
盆栽植株在220 laxaol·In～·s 的光照条件
下 (16～22oC、23～29oC)，5．4 mmol·L 浓度的
Ca2 促进佛焰苞花青苷含量的作用最显著，而较低
或较高浓度的 Ca“对于花梗 PAL活性均无
显著的促进作用。在离体试验中，3 mmol·L 浓
spathe and PAL activity of stem in pottedAnthur／um
表2 C 对安祖花佛焰苞花青苷含量与花梗PAL活性的影响
Table 2 Efect ofCa“ on anthocyanin contents of
spathe andPAL activity of stem ofAnthudum
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3期 夏春华等：GA，和ca 对安祖花佛焰苞花青苷含量及花梗PAL活性的影响 345
度的ca 显著促进花梗PAL活性(表2)。
GA披 理盆栽植株，以1．16 mmol·L 提高佛
焰苞花青苷含量效果最佳。离体试验中以11．6
p,mol·L 处理对花梗PAL活性效果最好(表3)。
2．4 Ca 与GA 对盆栽安祖花品质的效应
与对照相比，以Ca“5．4 mmol·L～、GA3 1．16
mmol·L 单独或复合处理盆栽植株，佛焰苞的含
水量、可溶性糖及可溶性蛋白含量有明显变化(表
4)。特别是ca¨ +GA 复合处理差异明显，含水量
稍低、可溶性糖较高、可溶性蛋白下降。
2．5 Ca 与GA 提高花青苷含量机理的探讨
2．5．1 Ca“、GA 对离体花梗 Ca“．A11Pl嬲e活性
的影响 ca¨ 、GA 的减压渗透试验结果(表5)表
明，与对照相比，单独 Ca¨ 或 GA 处理，Ca¨ -AT．
Pase活性均提高，但 ca +GA 复合处理时，活
性更明显提高，体现了协同效应。
2．5．2 Ca“对离体花梗PAL活性和CaM含量的
影响 如图1所示，ca“与其螯合剂 EGTA复合
处理离体花梗的PAL活性比ca¨ 单独处理时显著
下降，证实ca¨ 对PAL活性具有促进作用。ca“
又能促进佛焰苞花青苷的合成 (表2)，暗示了花
青苷含量的变化与PAL活性改变有密切关系，其
相关系数R=O．762>R。．∞，呈显著相关。
如图2所示，ca 能提高离体花梗 CaM含
量，而CaM抑制剂CPZ、Ca¨ 螯合剂EGTA则一
定程度上抑制了ca¨ 的效应，使 CaM含量下降。
ca 与EGTA、CPZ交叉复合使用，其结果与单
Table3 Efect ofGA3 Oil ailtho~Anln contenls of spathe
and PAL activity of stem ofAtthurim~
表4 Ca“、GA3处理对盆栽安祖花佛焰苞相关指标的影响
Table 4 Efect of Ca “
、 GA3 treatments Oil relative
parameters of spathe in pottedAnthur／um
表5 Ca“、GA3减压渗透对安祖花离体
花梗Ca“．ATPase活性的影响
Table 5 Efect of Ca “
。
GA3 by hypobarlc infiltration
OilCa ．ATPase activtyinvitro stem ofAnthmlhtm
独使用EGTA、CPZ类同，表明Ca 能诱导CaM含量提高。
0．4
趟；仉
蜒 。 0．2
室 ¨
0
CK EGTA Ca~-EGTA Ca"
图1 +(3mmni·L一‘)与EGTA(10mmni·L一‘)
对离体花梗PAL 活性的影响
． 1 Efect of Ca2 (3 mmol·L一‘)。EGTA
l10 mmoI·L-1)Oil PAL activty in vitro stem
CK Ca CpZ EG1_A Ca + C +
CPZ EG1-A
图2 (3咖 -·L )与a (0,5mmni·L )及
EGTA(砷咖 I·L-1}对离体花梗 台●钓影响
晦 2 Elgeet (3 ·L )。a 【n5m—m—nl·L-1)
andEUWA(10mm-I．L‘‘)帆CaM伽嘣 la啸 stma
2 5．3 Ca“
、 GA3分别与放线菌素 一D、环已亚胺复合处理对安祖花离体花梗 PAL活性的效应
ca“
、 GA，单独处理均使安祖花离体花梗 PAL活性增加，而Ca“、GA，分别与RNA抑制剂放线菌素
～ D、蛋白质合成抑制剂环已亚胺一起使用时，离体花梗PAL活性明显降低，PAL合成受阻 (表6)。
表明PAL的合成在转录水平被放线菌素 一D抑制，在翻译过程被环已亚胺抑制，说明Ca 、GA，调
2 5 1 S O
1 O
^ 望
掣呈}苫
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节 PAL的活性，很可能是通过调控PAL合成的有关基因的表达而实现的。
2．5．4 GA 对外源Ca 吸收的影响 GA，处理安祖花离体花梗表明GA，促进了Ca 的吸收 (图3)。这
一 过程可由GA 促进花梗CaM的含量及依赖Ca 起作用的Ca¨ 一ATPase活性增强得到证实 (表5)。
表6 Ca¨ 、GA3 抑制剂放线菌素一D、环已亚胺处理
对安祖花离体花梗PAL活性的影响
Table 6 Efect of Ca ¨
、 GA3、Actinomycin-D or Cydobe~fimide
treatments on PAL activityinvitro stem ofAnthurium
3 讨论
f、2．25
2．2
皇
旦 2．15
篓：．·
2．05
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Ca Ca +GA3 Ca +GA3 Ca ’+GA，
图3 GA3(5．8。11．6，17．3 pmol·L )处理对
离体花梗 Ca (3 mmol·L )吸收的影响
脚 3 Efect G (5．8。1．6。17．3 pma·L ) 柚哪
on absorption of Ca (3 mmol·L‘ )in vitro stein
安祖花佛焰苞花青苷含量下降的主要原因是光照不足，采用 CaC1 5．4 mmol·L～、GA 1．16
mmol·L～、或同浓度CaC1 及GA，组合处理，能提高花梗 PAL活性、佛焰苞花青苷及可溶性糖含量，
证明Ca¨ 、GA 能克服由于光照不足而导致光合产物 (主要是糖)积累的下降与 PAL活性降低，为
花青苷合成提供充足的前体物质，促进关键酶的活性，从而提高花青苷含量 (与前人结论¨¨ 一致)。
ca2 能提高CaM含量、Ca ．ATPase与PAJL活性，而用ca2 螯合剂EGTA、CaM 抑制剂CPZ却能降低
它们的含量与活性。说明当Ca 进人细胞后能促进CaM 含量在一定程度上的增加，并与CaM 结合，启动
Ca ．CaM 信号传递系统，导致Ca ．ATPase活性增强，并引发与PAL活性提高有关的生理生化反应。放线
菌素一D、环已亚胺一定程度抑制了Ca¨ 对PAL 活性的促进作用，暗示了PAL 活性的影响最终可能来源于
转录水平的调节，即Ca2 通过Ca2 ．CaM 信号传导系统调节了控制PAJL合成的有关基因的表达。
GA 促进了Ca“的吸收，促进了CaM含量与Ca”一ATPase活性的提高，而用 GA 分别与EGTA、
CPZ、放线菌素 一D、环已亚胺复合处理时，上述效应明显受抑制，证明GA 具有与Ca¨ 相似的效应。
当外施 Ca 时，GA 很可能是促进 Ca¨ 的吸收，提高Ca¨ 跨膜进人胞内的数量，进而实现功能调控
的，这表明Ca¨ ．CaM信号转导系统有可能与 GA 促进 PAL与花青苷的合成相关。Ca¨ ．CaM信使系
统与PAL活性相关的机理细节尚待进一步研究。
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