全 文 ：园 艺 学 报 2004，31(4)：514～516
Acta Horticuhurae Sinica
ABA和乙烯利处理下番茄的生理反应和 基因的表达
杨静慧 刘艳军 罗云波 张伟玉 杨恩芹 刘玉东
( 中国农业大学食品学院，北京 100094； 天津农学院，天津 300384)
摘 要：为了探讨乙烯受体蛋白Nr基因与植株抗逆性的关系，研究了乙烯利和 ABA处理下的番茄植
株代谢反应。研究结果表明：ABA处理诱导了Nr基因的大量表达，并被乙烯抑制剂 Ag 所抑制；ABA还
能促进黄化苗的乙烯三重反应，并使呼吸作用降低，植株黄化。50~mol／L的乙烯利处理未能诱导Nr基因
的表达，虽有蒸腾作用和气孔导度的增加，但呼吸作用和细胞间cO 浓度无明显变化，植株生长正常。因
此，Nr基因的大量表达是由于 ABA等环境胁迫诱导了内源乙烯的大量合成，是导致植物黄化和衰老的主
要原因之一。
关键词：番茄；乙烯利；ABA；Nr基因；胁迫反应；基因表达
中图分类号：S 641．2 文献标识码：A 文章编号：0513—353X (2004)04-0514-03
The Stress．related Responses of Tomato and Expression of Nr Gene Caused
by Ethephon and Abscisic Acid
Yang Jinghui ，Liu Yanjun ，Luo Yunbo ，Zhang Weiyu
( Colege of Food Science，China Agricultural University，Beijing
300384，China)
，
Yang Enqin ，and Liu Yudong
1 00094，China； Tianjin Agricultural Colege，Tianjin
Abstract：In order to understand the relationship between the ethylene receptor Nr gene and plant
resistance．the metabolism of tomato plants under stress of ethephon and abcisic acid(ABA)was studied．
The result showed that ABA induced largely the expression of the Nr gene．This expression was repressed by
silver ion，an ethylene depressor．ABA improved a triple response of tomato seedling—like efect caused by eth—
ylene．This decreased respiration and caused leaved chlorosis．The 50 ixmol／L ethephon supplied by spraying
leaves did not induce the expression of th Nr gene．Although the transpiration rate and stomatal conductance
were increased，the respiration and calculated CO2 and the plants grow did not change．Thus，overexpression
of the Nr gene was caused by environmental stress related to ABA．This stress induced the biosynthesis of
inner ethylene，which is the main reason of leaf chlorosis and plants senescence．
Key words：Tomato；Ethephon；ABA；Nr gene；Stress responses； Expression of gene
1 目的、材料与方法
，vr(Never ripe)基因是与ETR1基因同源的乙烯受体蛋白基因，位于乙烯信号转导的前端。它
与果实的成熟、植物的抗病性有密切的关系。所以ABA、乙烯胁迫下的植株反应和，vr基因表达的研
究对探讨逆境与乙烯的关系和抗性育种有重要的意义。
以 ‘丽春’番茄 (Lycopersicon esculentum CV．‘Lichun’)为材料，通过不同浓度的乙烯利和ABA
处理，观察和测定了盆栽和水培实生苗外部症状、黄化幼苗 “三重反应”(即幼苗在乙烯胁迫下所表
现的顶钩角度增大、下胚轴变短和变粗的生长反应)、抗性和代谢生理指标的变化及，vr基因mRNA含
量的变化
收稿日期：2003一l1—03；修回日期：2004—06—09
基金项目：国家自然科学基金资助项目 (39570500)；国家杰出青年基金项目 (39825118)；天津市教委资助项目 (2001)
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4期 杨静慧等：ABA和乙烯利处理下番茄的生理反应和Nr基因的表达 515
植株外部症状的观察分为瓶栽水培苗根系处理和盆栽土培苗叶片处理。前者是将生长 1周的幼苗
放人含有0．1 ixmoL／L乙烯利的Ms水培营养液中，每瓶5株，4次重复，1周后观察外部症状；后者
是用50 ixmoL／L乙烯利喷叶 (4周龄幼苗)，喷后用塑料袋密封，观察。
幼苗三重反应是分别将浓度为0．1 ixmoL／L的乙烯利和0、0．1、1、2 mg／L的ABA溶液加入到铺
有一层滤纸的培养瓶中，每个培养瓶加4 mL，然后播种、密封、暗培养 (25c)，每处理3次重复。
2周后测定下胚轴长度、下胚轴的粗度及顶钩弯曲度。
细胞膜透性的测定是分别将 1周龄番茄叶片置于0．1 Ixmol／L的乙烯利和0、0．1、1、2 mg／L的
ABA溶液中，密闭3 h后用DDS．303A型电导仪测定。呼吸作用、蒸腾作用、气孑L导度及细胞间CO
浓度的测定是分别用0．1 I．Lmol／L乙烯利、4 mg／L ABA喷叶处理盆栽4周龄的幼苗，2 h后将植株中
上部叶片轻轻夹人TPS．1型光合系统自动分析仪的叶室中，在非离体的情况下连续测定。各处理均为
3次重复，每处理30株，每株测定3个叶片。
Ⅳr基因mRNA含量的测定是取乙烯利50 i．Lmol／L、4 mg／L ABA、50 I．Lmol／L AgNO 处理后2 h的
4周龄植株中上部叶片，提取总RNA (SDS／苯酚提取、LiC1沉淀)；以Ⅳr基因DNA为模板， P做
标记，PCR随机引物法合成715 bp基因片段作为探针，进行点杂交。各处理3次重复。
2 结果与分析
2．1 ABA和乙烯利处理与植株外部症状
结果显示4 mg／L ABA喷叶处理2 d后的植株叶片不同程度黄化，多数为轻度失绿，叶肉呈黄绿
色，叶脉绿色，植株下部的叶片部分为重度失绿，
甚至全部黄化、脱落。0．1 la,mol／L乙烯利水培苗 一
密闭处理一周后，植株叶片黄化或变成紫红色，
下垂，表现出衰老症状。对照叶片鲜绿。在幼苗 撼
三重反应试验中，≥1 mg／L ABA喷叶处理明显抑
制下胚轴伸长，增加下胚轴粗度和顶钩角度，这
一 特征随 ABA浓度的增加而加强；外源乙烯使
ABA的这一作用更加明显。因此，证明 ABA诱
导和促进细胞产生内源乙烯。
2．2 ABA、乙烯利处理与植株生理反应
图1显示，用4 mg／L ABA喷叶后2 h，蒸腾 窿
作用、气孑L导度显著增加，呼吸作用明显降低；
处理后24 h蒸腾作用和气孑L导度回落，呼吸作用 邕
仍低于对照，细胞间 CO 显著增高；处理后 72
h，各指标接近于对照。0．1 I．Lmol／L乙烯利处理 掣
使植株叶片的蒸腾作用、气孔导度，呼吸作用增
强，细胞间c0 浓度变化不大。ABA和乙烯利共 要
同处理除细胞间CO 浓度差异不大外，各项指标 恩
均显著升高。总之，ABA对植物蒸腾作用和气
孑L导度的作用与乙烯的作用相同，这与 ABA能
诱导 ACC酶的表达，促进乙烯的产生有关；但
ABA对呼吸作用和细胞间 CO 浓度的影响与乙
烯不同。 Fi辱1
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对照 ! 2h
Control ABA ABA 乙烯利Ethephon
+乙烯利
Ethephon
图 1 ABA、乙烯利与植物呼吸作用、蒸腾作用
和气孔导度及细胞间CO2浓度的关系
The relationship of ABA and Ethephon witlI respiration
transpiration rate stomatal conductance and Ci
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2．3 ABA与乙烯介导的 Nr基因的表达
图2中阳性对照 (6)是由 基因合成的探
针，其点样量约为10 ng．以4 mg／L ABA喷叶处
理 (5)使 基因的mRNA合成大量增加．其杂
交信号强于阳性对照，说明 ABA能够诱导 基
因的大量表达；ABA和乙烯利同时喷叶处理 (1)
也使杂交信号增强， 基因的丧达量增加，强于
阴性对照——未处理番茄 (4)，但低于 ABA的
处理，说明此时ABA的作用受到了外源乙烯的抑
制：以川 A和 一(2)的共同处理使杂交信号
更弱，说明ABA的诱导作用也受到 了，乙烯抑制
图2 ABA和乙烯利处理对Nr基因表达量的影响
1 _，_烯利50‘上洲)1 ll干¨ B^^ 4 mgi【喷l1．处理；2 B^A
4 m L和 AgNO1 5O gmoL．"L；3 乙烯利；4 性刊郫
景处理 1 5 ABA 4 m L 6 睦对- 棒针 J
n晷2 orABA and e~eplxm 0Ⅱ唧 n 0r,VrintheIoma~
I B^^ +Elheph,~ 2 ABA+AgNO·；3 ¨ I ；4 I ^ 1
lJn p l p]~l1．5 4 【|^ B^ ；6 S4~lf-hyhn,li~D,m
剂 的抑制=50 1．t,inol／I 乙烯利处理未能澹导腑基因的表达 (3)，其杂交信号与术处理对照 (41基
本相同 通常认为植物{；}：内腑基因的表达是由植物体内的乙烯所诱导的，遵守 “抑制模式”规则，当
细胞内源乙烯含量低时 基因不活跃，只有当内源乙烯达到一定量时才能诱导 基 的表达。 ．
综台以上试验结果：ABA处理诱导M基酬大量表达是由于诱导了细胞内源乙烯的大量产生；因
为ABA的这一诱导作用被乙烯抑制剖 所抑制和ABA能促进番茄幼苗产生三重反应；ABA还使呼
吸作用降低，代谢减弱．植铢黄化、衰老．而50 gmob．q 的乙烯利未能诱导 基因的表达；虽有蒸
腾作用和气 L导度的增『』n．但呼吸作用和细胞间 CO，浓度尤明显变化，植椿生长正常 ：因此，ABA
蓐导的Ⅳr基因的大量表达是导致植株叶片黄化和衰老的主要原因之一
由于干旱 水涝、缺氧、污染、高温 伤害和盐碱等环境胁迫都能诱导内源已烯 。和 ABA的合
成 ，所以抑制 基因的表达，可以降低植株对外源乙烯和 ABA的敏感性，提高植株的抗逆陛 但
是， 基因的作用与LeETR4基因互朴．其功能是 r分复杂和广泛的
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1997． I
225—228
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