全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2004 , 31 (6) : 820～821
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2003 - 11 - 20 ; 修回日期 : 2004 - 09 - 203 通讯作者 Author for correspondence
热胁迫对番茄叶肉细胞叶绿体超微结构的影响
王冬梅1 　许向阳1 　李景富1 3 　崔　琳2
(1 东北农业大学园艺学院 , 哈尔滨 150030 ; 2 东北农业大学电镜实验室 , 哈尔滨 150030)
摘 　要 : 以番茄耐热品种‘02276’和感热品种‘L402’为试材 , 观察其在高温下叶绿体的变化情况。
结果表明 , 高温胁迫破坏番茄叶肉细胞叶绿体被膜和类囊体系统正常的超微结构特征 , 并且耐热性不同的
番茄品种之间存在明显差异。高温胁迫下叶绿体的形态变化可以作为在细胞水平上评价番茄耐热性的重要
指标。
关键词 : 番茄 ; 热胁迫 ; 叶绿体 ; 超微结构
中图分类号 : S 64112 　　文献标识码 : A 　　文章编号 : 05132353X (2004) 0620820202
Effect of Heat Stress on Chloroplast Ultrastructure Changes in Mesophyll Cell of
Tomato
Wang Dongmei1 , Xu Xiangyang1 , Li Jingfu1 3 , and Cui Lin2
(1 Horticulture College of Northeast Agriculture University , Harbin 150030 , China ; 2 Electron Microscope Laboratory of Northeast Agri2
culture University , Harbin 150030 , China)
Abstract : Chloroplast ultrastructures changes in mesophyll cells in response to heat stress in thermo2resistant
(02276) and thermo2sensitive (L402) cultivars of tomato were investigated. Heat stress damaged the regular ultra2
structure of the envelopes and thylakoid system of chloroplasts in mesophyll cells of tomato. There existed significant
differences in the effects of heat stress on chloroplast structure between thermo2resistant and thermo2sensitive culti2
vars. The changes of chloroplast ultrasture under heat stress could be used as an important index to appraise the
heat2tolerablity at the cellular level .
Key words : Tomato ; Heat stress ; Chloroplast ; Ultrastructure
1 　目的、材料与方法
高温是影响露地和保护地番茄 (Lycopersicon esculentum Mill . ) 稳产、高产常见的限制因子。以往
对于番茄耐热性鉴定方法的探讨多集中在形态学、生态学、生理生化以及产量等方面。从细胞学角度
微观结构鉴定虽然复杂 , 但能较准确、科学地为耐热育种提供理论依据。本试验中选用番茄耐热品种
‘02276’和感热品种‘L402’, 通过模拟高温并以常温为对照 , 比较了热胁迫下叶肉细胞叶绿体超微
结构的变化。按常规播种育苗 , 常温培育至四叶一心 , 置于光照培养箱中 , 40 ℃高温条件下处理 (保
证相对湿度 80 %以上) , 光照强度 4000 lx。分别在处理时间达到 4 h、8 h 以及 28 ℃条件下恢复 24 h 时
取样 , 取材大小为 1 mm ×1 mm , 用 215 %戊二醛前固定 , 磷酸缓冲液漂洗 , 1 %锇酸后固定 , 梯度乙
醇脱水 , Epon2812 环氧树脂浸透、包埋。以 28 ℃条件下生长的正常植株为对照。在处理植株新鲜叶
片同一部位 (第 2 片真叶中部) 取样 , 按常规方法制备电镜切片 , 透射电镜下观察并照相 , 所观察的
细胞结构以海绵组织细胞为准。
2 　结果与分析
常温下 , 两个品种的叶绿体超微结构均良好 , 叶绿体为椭圆形或卵圆形 , 基质片层清晰可见 , 类
囊体片层叠垛整齐 , 整个叶绿体内部呈现出一个完整的膜系统结构。高温胁迫下 , 叶绿体弯曲或膨大
变形 , 叶绿体被膜变的不光滑 , 基质片层由于叶绿体膨大而被拉长 , 并出现断裂 , 有的变得模糊并开
始解体。随着高温胁迫的加重 , 叶绿体继续膨大变圆 , 叶绿体被膜出现不同程度的断裂、解体 , 类囊
体片层松散、排列紊乱 , 基质片层进一步拉长、断裂情况加重。由于基质大量外流 , 有的叶绿体内出
现空洞。以上分析说明 , 高温胁迫破坏叶绿体膜及类囊体系统的正常的超微结构。从高温到常温 , 番
茄叶片叶绿体有一个修复过程 , 即叶绿体外膜及类囊体系统受损处的恢复 , 叶绿体外形恢复到近椭圆
或梭形 , 基粒片层恢复清晰 , 排列有序。
本试验发现 , 高温下番茄叶片叶绿体结构的好坏与品种耐热性是相对应的 , 即耐热性强的品种在高
温下叶绿体受害较轻 , 并且常温下恢复较快 ; 耐热性弱的品种高温下叶绿体受害较大 , 而常温下恢复情
况较差。有报道认为 : 叶绿体基质片层对高温胁迫最敏感〔1 ,2〕。对本试验所选用的两个品种在高温胁迫
下 , 从叶绿体的形状、类囊体系统结构、叶绿体被膜和常温下的恢复的表现进行比较 , 得出的结果与上
述报道一致 , 即耐热的 02276 的表现好于感热的L402。说明番茄品种耐热性在细胞学上存在明显差异 ,
高温胁迫下叶绿体的形态变化可以作为在细胞水平上评价其耐热性的重要参考指标。
参考文献 :
1 　王光耀 , 刘俊梅. 菜豆四个不同抗热性品种的气孔特性. 农业生物技术学报 , 1999 , 7 (3) : 267～270
2 　甄　伟 , 张福墁. 弱光对黄瓜功能叶片光合特性及超微结构的影响. 园艺学报 , 2000 , 27 (4) : 290～292
图版说明 : 高温处理、常温恢复及对照番茄叶肉细胞叶绿体的超微结构变化。1. 品种 02276 叶肉细胞的叶绿体 , 对照 , ×15 000 ; 2.
品种 02276 高温 (40 ℃) 处理 4 h 后叶肉细胞的叶绿体结构 , ×15 000 ; 3. 品种 02276 , 高温处理 8 h 后叶肉细胞的叶绿体结构 , ×20
000 ; 4. 品种 02276 常温 (28 ℃) 条件下恢复 24 h 后叶肉细胞叶绿体的结构 , ×15 000 ; 5. 品种L402 叶肉细胞的叶绿体 , 对照 , ×15
000 ; 6. 品种L402 , 高温 (40 ℃) 处理 4 h 后叶肉细胞的叶绿体结构 , ×15 000 ; 7. 品种L402 高温处理 8 h 后叶肉细胞的叶绿体结构 ,
×20 000 ; 8. 品种L402 , 常温 (28 ℃) 恢复 24 h 后叶肉细胞的叶绿体结构 , ×15 000。
Explanation of plates : Electron microscopic photos of the changes of chloroplast ultrastructure in mesophyll cells of tomato after high tempera2
ture treatment and regular temperature restoration. 1. Chloroplasts of mesophyll cells of cultivar 02276 , control , ×15 000 ; 2. Chloroplast struc2
ture of cultivar 02276 after high temperature (40 ℃) treatment for 4 h , ×15 000 ; 3. Chloroplast structure of cultivar 02276 after high temperature treat2
ment for 8 h , ×20 000 ; 4. Chloroplast structure of cultivar 02276 after restoration for 24 h at regular temperature (28 ℃) , ×15 000 ; 5. Chloroplast
structure of cultivar L402 , control , ×15 000 ; 6. Chloroplast structure of cultivar L402 after high temperature (40 ℃) treatment for 4 h , ×15 000 ; 7.
Chloroplast structure of cultivar L402 after high temperature treatment for 8 h , ×20 000 ; 8. Chloroplast structure of cultivar L402 after restoration for 24
h at regular temperature (28 ℃) , ×15 000.
128　6 期 王冬梅等 : 热胁迫对番茄叶肉细胞叶绿体超微结构的影响