全 文 ：园 艺 学 报 2003，30(4)：452～454
AD纽 Hottieulturae Sinica
水杨酸和高温锻炼与葡萄抗热性及抗氧化的关系
王利军 黄卫东 战吉成
(中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100094)
摘 要：对 ‘京秀’葡萄 (Vitis vinifera CV．Jingxiu)高温锻炼和外施水杨酸 (salicylic acid，SA)都能显
著提高其幼苗的抗热性。高温锻炼 1 h，叶片内自由态 sA含量急剧升高，其后又迅速下降。在抗热性诱导
过程中 (高温锻炼 12 h或水杨酸喷施后 6 h)，抗氧化酶系统中的过氧化物酶 (POD)、超氧化物歧化酶
(SOD)、谷胱甘肽还原酶 (GR)、抗坏血酸过氧化物酶 (APX)的活性都明显升高，但过氧化氢酶 (CAT)
活性下降；高温锻炼或外施 SA 1 h，过氧化氢 (H2o2)含量急剧升高，之后又迅速下降，可能起着一种信
号分子的作用。以上结果说明内源 sA可能通过提高抗氧化酶活性参与了高温锻炼过程，外施 sA和高温锻
炼有相似的提高抗热性机制。
关键词 ：葡萄；水杨酸 (SA)；高温锻炼 ；抗热性 ；H2o2；抗氧化酶
中图分类号：Q 945．78 文献标识码：A 文章编号：0513．353X (2003)04-0452．03
1 目的、材料与方法
有研究显示 ，高温锻炼提高植物的抗热性很可能在某种程度上是依赖于水杨酸引起的生理生化变
化u，2】。我们以前的试验表明，100 tmaol·L 的 sA能够提高葡萄幼苗的抗热性 】，在本试验中，以葡
萄幼苗为试材，通过高温锻炼过程中 sA含量变化 、高温锻炼与外源 sA所诱导 H2o2、POD、SOD、
CAT、GR、APx的变化来探讨 sA和高温锻炼的关系。供试材料为 1年生 ‘京秀’葡萄 (V／t／s t~nifera
‘Jin u’)扦插苗。1999年 l2月中旬在温室中 (最高温度 27℃，最低温度 l8℃)把已经通过休眠的
幼苗栽植到塑料盆中。盆高 25 cm，盆底和盆口直径分别为 15 cm和 20 cm。盆栽用土为园土：草炭土
= 4：6。其它按常规管理。2000年 3月下旬，从温室中选择生长一致的幼苗 (已经长有 lO片功能叶)，
分为两组。一组在人工气候箱中分别进行 0、1、6、12、24 h的 38℃高温锻炼处理。另一组用 SA 100
tmaol·L 进行喷施，叶面湿润为止 ，使其处在 27℃下，分别在喷后的0、1、6、12、24 h取样。每个
处理 3个重复。两种处理时环境的光照强度都为 200 tmaol·mI2·s一，相对湿度 70％一80％。处理完毕
后采摘一部分叶片立即测定 H202，一部分用于测定电解质渗出率 ，一部分先在液氮中速冻，然后在
一 40℃的冰箱中保存，用于测定电解质渗出率 (以电解质渗出率 50％时所需要的时间为热致死时
间)、SA含量和 H202含量、过氧化物酶 (POD)和超氧化物歧化酶 (SOD)活性 (POD以 7o·
min ·g FM表示，SOD以抑制 NBT光化还原的 50％为一个酶活性单位)、过氧化氢酶 (cAT)活性
(以每分钟分解 1 tmol·L H2o2为 1个酶活性单位)、APX活性 (以每秒种分解 1 tnnol·L 抗坏血酸
为一个单位)、GR活性 (AOD34o·min ·g FM表示)。
2 结果与分析
2．1 高温锻炼和 SA处理对葡萄幼苗抗热性的影响
葡萄幼苗经 38~C高温锻炼或者喷施 SA后 ，取其叶片立即进行 50~C的热致死试验。图 1表明，在
收稿 日期：2002一ll一28；修回日期 ：2003—03—21
基金项目：国家 自然科学基金资助项目 (30070531)
*现在中科院地理所工作。**通讯联系人。Author for corespondence．E-mail：h~ s,wa@263．net
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4期 王利军等 ：水杨酸和高温锻炼与葡萄抗热性及抗氧化的关系 453
一 定时间范围内，随着高温锻炼时间的延长，热致死时间也延长，说明高温锻炼可以提高葡萄的抗热
能力。组织抗热能力在高温锻炼 12 h时达到最大 ，此后逐渐下降。葡萄幼苗喷施 sA后，热致死时间
明显延长。叶片抗热性在喷施后 6 h达到最大。此后虽有所下降，但始终高于对照。
2．2 高温锻炼对内源水杨酸含量的影响
从图2中可以看出，葡萄幼苗经 1 h高温锻炼后，叶片中游离态 sA含量升高 5．3倍 ，达到 19．081
·g～FM，然后又显著 (P<0．05)下降，至 6 h基本恢复至正常水平。在此期间，结合态 sA变化不
显著且含量较低。总的SA含量变化趋势与自由态变化趋势基本一致。
高温锻炼 Heat acclimation time(h)
图 2 高温锻炼期间葡萄幼苗叶片中游离态 SA含量的变化
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acclinmted b M temper咖 re
2．3 高温锻炼和 SA处理对 POD和 SOD活性的影响 ，
图3表明，葡萄幼苗经过 1 h高温锻炼和喷施 sA后 1 h，POD活性有明显的升高，以后持续升
高，到 12 h后达到最大，到 24 h后虽然有所下降，但仍比对照高。高温锻炼明显提高 SOD活性，1 h
达到最大，以后逐渐缓慢下降，但始终比对照高。用 100 tmol·L SA处理 1 h后 ，SOD活性显著升高
并达到最大，以后逐渐下降，至 24 h活性恢复到正常水平。
2．4 高温锻炼和 SA处理对 H202含量及 CAT活性的影响
从图 3可以看出，38c高温锻炼后 ，H2O2含量迅速升高，1 h内达到高峰，此后迅速下降，到锻
炼 12 h后，恢复至对照水平；而 CAT活性随锻炼时间的延长快速降低，到 12 h达到最低水平，以后
则维持此低水平不变。sA处理后，H2O2含量和CAT活性变化趋势同高温锻炼的基本相似。
2．5 高温锻炼和 SA处理对 APX和 GR活性的影响
高温锻炼 1 h后 APX活性显著升高，到 12 h后处于平稳状态，之后又有升高。sA处理叶片 1 h
后 APX活性逐渐升高，至6 h形成高峰，以后逐渐下降。葡萄幼苗经过高温锻炼，GR活性成倍上升 ，
直至锻炼后 6 h，此后也呈波浪式变化。在 sA处理后 1 h，葡萄幼苗叶片 GR活性升高，并一直保持
较平稳状态。两种处理均使 GR和 APX活性出现升高的趋势 (图3)。
试验结果显示，高温锻炼 1 h，内源游离态 sA含量就急剧升高，此后又迅速下降，并且在高温锻
炼诱导的抗热性达到最大时，再没有升高的趋势。从时间上来看，sA升高快于抗热性达到最大值的
时间，如果他们有联系，应该是 sA诱导了抗热性。而喷施 100 tmol·L SA后发现 ，sA能够快速诱
导葡萄幼苗的抗热性，并且所用 sA浓度 100 tmol·L (也即 13．8 ·g )在高温锻炼 sA浓度变化
的范围 (最大值 19．081 ·g FM)。这符合一个激素信号分子的基本特征。可见，葡萄获得的抗热性
至少应有一部分是由 SA诱导的。近年来 ，随着人们对 AOS研究的深入 ，普遍认为植物具有一种先天
的 “免疫系统”——氧化猝发，即植物细胞在胁迫条件下能迅速产生AOS，进而启动体内其他信号级
联过程，引起抗性反应l4J。从我们的试验可以看出，高温锻炼 1 h，H2o2含量就急剧升高，之后又急
剧下降。H2O2启动了抗坏血酸 一谷胱甘肽循环系统，在这个系统中，APX能够清除 H2o2，GR能利用
NADPH把氧化型谷胱甘肽 (GsSG)还原成还原型谷胱甘肽 (GSH)，GSH能选择性地激发防御基因的
表达，是防御基因的诱导者。高温锻炼 1 h，APX和 GR活性有所升高，此后持续升高，一直到获得
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最大的抗热性 (图3)。POD活性在高温锻炼期间持续升高，由于 POD能够氧化 H202，所以，H202在
高温锻炼 1 h后急剧下降既和 SOD活性下降有关 ，又和 APX、POD活性升高有关。sA处理能显著提
高葡萄的抗热能力，诱导了和高温锻炼相似的抗氧化系统的变化，即 sA处理后，H202骤然升高，抗
氧化酶 SOD、POD、APX、GR活性升高，CAT活性下降。从中可以看出，高温锻炼提高植物抗热性的
过程中有 sA的参与，sA和高温锻炼有共同诱导葡萄抗热性机制。
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图 3 高温锻炼期间和喷施 SA后葡萄叶片的 POD、SOD、CAT、APX、GR活性及 02含量变化
n g．3 0mn窖瞄 0f PO D，SOD．CAT．APX．GR and 1t2o2acevity or content grape leaves
dining heat acdimalion or after spraying SA solution
参考文献：
1 Dat J F．L z-DelgadoH，Foye C H．et a1． in salicylic acid and antioxidants duringinducedtheimotoleranceinⅢlstald se娜 ，Plant
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3 王利军，黄卫东．于风义 ．高温对水杨酸在葡萄苗中运转分配的影响．植物生理学报 ，2001，27：129～134
4 张 骁，董发财，宋纯鹏，等 ．氧化进发和 02信号转导 ．植物生理学通讯，2000，36：376～383
Thermotolerance Related to Antioxidation Induced by
in Grape Seednngs
Wang an，Huang Weidong，and Zhan Jicheng
(CoUpe ofHorticulture，China Agr／cuhura／ ，~／j／ng 100094，Ch／na)
Abstract：Thennotolerance and antioxidation induced by heat acclimation or exogenous SA treatment were
studied in grape(Vitis vinifera CV．Jingxiu)seedlings． e results showed that thermotolerance of grape~ mngs
was enhanced by heat acclimation or exogenous SA． en seedlings were acclimated under 38℃ for lh．the con—
tent of free SA in grape leaves rose from 3．086 gg‘g～FM to 19．081 gg。g～FM ．then declined to 8．269 gg。g一
FM after 6 h of heat acclimation．Activites of antioxidant enzymes including superoxide dismutase(SOD)，per0 一
dase(POD)，glutathione reductase(GR)and ascorbic pemxidase(APX)were elevated，but the activtity of
catalase(CAT)Was decreased． e content of hydrogen peroxide(H202)in grape leaves were drasticaly elevated
at lh．then rapidly declined ． e results suggested that SA ma y take part in heat acclimation that induced thermo—
tolerance through induction activity of antioxidative enzymes， SA treatment an d heat acclima tion showed common
mechanism of inducing theromotolerance of plants．
Key words： vinifera；Salicyhc acid；Heat acclimation；Thermotoleranee；H202；Antioxidant enzyme
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