全 文 ：© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
园 　艺 　学 　报 　2001 , 28 (1) : 36～40
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2000 - 05 - 08 ; 修回日期 : 2000 - 10 - 30
基金项目 : 浙江省自然科学基金资助项目 (398052)
不同低温处理对黄瓜子叶极性脂组成的影响
杨　玲
(浙江师范大学生命与环境科学学院 , 金华 321004)
摘　要 : 研究了黄瓜子叶极性脂的组分及其脂肪酸组成于不同温度 (25、20、15、10 ℃)
处理下的变化。结果表明 : 黄瓜子叶在 15 ℃处理条件下虽无可见冷伤害症状 , 但类脂成分已
发生显著变化。双半乳糖甘油二酯 (DGDG) 含量明显升高 , 而磷脂酰胆碱 ( PC) 、磷脂酰乙
醇胺 (PE) 大幅度减少 ; 且主要类脂 MGDG、DGDG及 PC 中不饱和度高的分子种含量增多 ,
最终导致总类脂的不饱和脂肪酸 , 尤其是亚麻酸增多。说明黄瓜子叶在 15 ℃下处理 7 d , 已经
对低温产生了冷适应性。
关键词 : 黄瓜 ; 子叶 ; 极性脂 ; 脂肪酸 ; 分子种 ; 低温
中图分类号 : S 661. 1 　　文献标识码 : A 　　文章编号 : 05132353X (2001) 012
冷敏感植物的低温伤害源于生物膜脂区域性的相分离 , 从而改变细胞膜的半透性 , 电
解质大量外渗 , 细胞器的生理功能丧失〔1〕。生物膜的流动性取决于膜脂所含的极性端基和
疏水性脂肪酸链饱和度。尽管由特定基因表达所形成的磷脂酰甘油分子种决定了植物的冷
敏感性〔2 ,3〕, 但一些抗寒性研究证明生物膜结构是一动态平衡体系 , 随外界温度的变化 ,
其内部成分也随之进行适应性调整〔4 ,5〕, 如类脂组成的变化 , 脂肪酸去饱和化 , 膜脂脂肪
酸不饱和度增大 , 进而改善低温下膜的流动性。这种代谢性冷适应可通过在适度的低温下
处理一段时间而获得〔4〕。
试验以冷敏感性植物黄瓜的子叶为材料 , 比较其在不同温度处理下膜脂成分及其脂肪
酸的组成 , 寻找其在低温下适应性变化规律 , 以便为提高其抗冷性的研究提供理论基础。
1 　材料与方法
试材为黄瓜品种‘津研 4 号’ ( Cucumis sativus L. cv. Jin2yan 4) , 培养于光照培养箱
中。在 25 ℃下 , 浸种 24 h , 取出放在铺有 4 层纱布的搪瓷盘暗萌发 2 d , 待胚根长至 2 cm
左右 , 放在不锈钢丝网上用 Hoagland 水培 5 d , 光照 12 h/ d , 光照强度 4 000 lx 左右。随
后把幼苗分别在 25、20、15、10 ℃下继续培养 4、5、7 和 9 d , 保证各温度组的幼苗第 1
真叶长度基本一致。
子叶类脂的提取按照文献 〔6〕进行。用 Waters 高效液相色谱系统 (由 Waters
Mellinnium 2010 色谱工作站、两台 510 型泵、U6K 进样器、486 紫外检测器等组成 ,
3. 9 mm×300 mm 的硅胶色谱柱) 梯度洗脱分离和分析类脂组分〔7〕。人工收集组分 , 用
3. 9 mm ×300 mm 的 C18柱分析分子种组成〔7〕, 用岛津 GC29A 分析各组分及总类脂脂肪酸组
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成〔6〕。磷脂和脂肪酸标准样品均为美国 Sigma 公司产品。
抗冷性鉴定 : 各温度处理的 20 株黄瓜幼苗置于 (4 ±2) ℃下处理 24 h , 取样测定含水
量和总叶绿素含量〔8〕。
2 　结果与分析
2. 1 　黄瓜子叶类脂组成
黄瓜子叶极性脂组分主要有单半乳糖
甘油二脂 (MGDG) 、双半乳糖甘油二脂
(DGDG) 、磷脂酰胆碱 ( PC) 、磷脂酰乙醇
胺 (PE) 、磷脂酰肌醇 (PI) 和少量的磷脂
酰甘油 (PG) , 糖脂的含量达 75 % (表 1) 。
MGDG和 DGDG 的主要脂肪酸为亚麻酸
(C 18∶3) , 饱和脂肪酸 ( TS) 所占比例很
低 , 分别为 4. 9 和 10. 6 , 不饱和指数 (U/
S) 则分别达到 19. 4 和 8. 4 ; 而棕榈酸
(C 16∶0) 和亚油酸 (C 18∶2) 在 PC、PE
和 PI中更为重要 , 使得三者的 U/ S 均小于
2 ; PG则以饱和脂肪酸 ———棕榈酸、反式
- △3 - 十六烷酸 (C 16∶1t )和硬脂酸 (C 18∶
　　　　　　
表 1 　不同温度处理对黄瓜子叶极性脂含量的影响
Table 1 　Effects of treated temperature on polar
lipid contents of cucumber cotyledons
温　度
Temperature
( ℃)
膜脂组分 Content of polar lipid ( %)
MGDG DGDG PC PE PI
MGDG/
(DGDG
+ PC)
25 46. 18 29. 23 12. 17 9. 35 3. 07 1. 12
20 46. 09 29. 03 12. 36 9. 48 3. 04 1. 11
15 46. 63 40. 86 5. 09 4. 13 3. 29 1. 01
10 43. 21 26. 21 16. 18 10. 91 3. 48 1. 02
　　MGDG, 单半乳糖甘油二脂 ; DGDG, 双半乳糖甘油
二脂 ; PC , 磷脂酰胆碱 ; PE , 磷脂酰乙醇胺 ; PI , 磷脂
酰肌醇。
MGDG, Monogalactosyl diglyceride ; DGDG, Digalactosyl
diglyceride ; PC , Phosphatidyl choline ; PE , Phosphatidyl
ethanolamine ; PI , Phosphatidyl inositol .
0) 为主 (表 2) 。两个糖脂MGDG和DGDG富含有 6 个双键的分子种 , C 18∶3/ C 18∶3 含量
分别高达 80 %和 71 % ; 而磷脂 PC中 , C 18∶3/ C 18∶3、C 18∶2/ C 18∶3、C 16∶0/ C 18∶3、C
　　　　　　16∶0/ C 18∶2、C 18∶2/ C 18∶2 是主要的分
子种 (表 4) 。
2. 2 　不同低温处理对黄瓜子叶类脂组分
的影响
由表 1 可以看出 , 20 ℃处理过的黄瓜
子叶极性脂各组分相对含量同 25 ℃处理没
有明显差异。当处理温度下降到 15 ℃时 ,
糖脂中 DGDG含量增加了 40 % , MGDG含
量变化不大 ; 磷脂组分中 PC、PE 的含量
分别下降了 58 %和 56 % , 只有 PI 略增加。
含高比例多聚不饱和脂肪酸糖脂的大量增
加 , 提高了总类脂的脂肪酸不饱和度 , 从
而增大了膜脂的流动性 , 有利于抗冷性的
提高〔9〕。MGDG倾向于形成非双层的反圆
柱形六角排列相 , 而DGDG和 PC则倾向于
形成膜脂的双层构型。MGDG 与 DGDG +
PC比值由 1 . 11下降为 1 . 01 , 有利于维持
表 2 　黄瓜子叶各类脂组分的脂肪酸组成
Table 2 　Fatty acid compositions in polar
lipids of cucumber cotyledons
类 脂
Lipids
脂肪酸组成 Fatty acid composition ( %)
C16∶0 C16∶1t C18∶0 C18∶1 C18∶2 C18∶3
TS U/ S
MGDG 2. 8 — 2. 1 2. 5 5. 8 86. 8 4. 9 19. 4
DGDG 8. 2 — 2. 4 3. 2 7. 3 78. 9 10. 6 8. 4
PC 26. 7 — 7. 2 12. 1 30. 4 23. 6 33. 9 1. 9
PE 33. 2 — 5. 6 11. 8 29. 2 20. 2 38. 8 1. 6
PI 41. 5 — 6. 7 3. 4 25. 3 23. 1 48. 2 1. 1
PG 30. 0 24. 1 11. 2 12. 4 8. 2 14. 1 65. 3 0. 5
　　C 16∶0 , 棕榈酸 ; C 16∶1t , 反式 - △3 - 十六烷酸 ;
C 18∶0 , 硬脂酸 ; C 18∶1 , 油酸 ; C 18∶2 ,亚油酸 ; C 18∶
3 , 亚麻酸 ; TS , 总饱和脂肪酸 ; U/ S = 不饱和脂肪酸/
饱和脂肪酸 ; MGDG, DGDG, PC , PE 和 PI 参照表 1 注
解。
C 16∶0 , palmitic acid ; C 16∶1 t , trans2△32hexadecenoic
acid ; C 18∶0 , stearic acid ; C 18∶1 , oleic acid ; C 18∶2 ,
linoleic acid ; C 18∶3 , linolenic acid ; TS , total saturated fatty
acid; U/ S = unsaturated/ saturated fatty acid ratio ; MGDG,
DGDG, PC , PE and PI refer to the caption of Table 1.
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膜脂中双层和非双层形成脂的平衡 , 从而稳定膜双层结构〔9〕。
处理温度继续下降到 10 ℃时 , 已能观察到明显的冷害损伤症状 , 子叶尖部失绿及子
叶卷曲。其膜脂组分含量也发生了显著变化 : 糖脂 MGDG及 DGDG含量降低 , 以 DGDG下
降幅度大 ; 磷脂组分含量均上升 , 甚至超过了 25 ℃下的相对含量 , 其中增加幅度以 PC >
PE > PI ; 但 MGDG与 DGDG+ PC比值不再下降。
2. 3 　不同低温处理对黄瓜子叶总类脂和极性脂脂肪酸组成的影响
　　总类脂的脂肪酸组成变化见图 1。与
25 ℃下的黄瓜子叶相比较 , 在没有可见的
冷害损伤情况下 , 20 ℃处理组的总类脂脂
肪酸组成已开始发生变化 , 尤以 15 ℃处理
的变化更为显著 , 不饱和脂肪酸含量增加
了 16 % , 其中 C 18∶3 上升了 37 % , 饱和
脂肪酸含量相应减少 , U/ S 由 2. 14 上升到
3. 81。Kodama〔12〕认为冷适应过程中 , 三烯
脂肪酸含量的增加是叶片在低温下正常发
育的先决条件。当处理温度下降到 10 ℃,
不饱和脂肪酸反而比 15 ℃有所减少 , U/ S
下降到 2. 86。温度对脂肪酸组成的影响取
决于脂肪酸的合成和去饱和化过程中涉及
的酶的活性。许多研究表明低温对脂肪酸
合成的抑制作用大于对去饱和作用的影
响〔11〕。由于植物的脂肪酸合成酶系统不能
合成不饱和脂肪酸 , 多聚不饱和脂肪酸是
由酰基酯化酶酯化成甘油脂之后 , 再经各
类脂的专一性不饱和化酶作用 , 饱和脂肪
酸进一步不饱和化而成。多聚不饱和脂肪
酸水平的提高 , 在相当程度上是酰基酯不
饱和化酶作用的结果〔10 ,11〕, 膜流动性的改
变则是驱动膜脂不饱和化的原初分子机
制〔12〕。
综合黄瓜子叶类脂组分及其脂肪酸组
成在不同温度处理下的变化结果 , 表明
20 ℃处理 5 d 不足以诱导黄瓜幼苗的冷适
应 , 而 10 ℃处理 9 d 又对黄瓜幼苗造成了
　　　　　　　
图 1 　不同温度下黄瓜子叶总类脂脂肪酸组成的变化
Fig. 1 　Changes in the fatty acid composition of
the total lipids from cucumber cotyledons
at four different temperatures
表 3 　 ( 4 ±2) ℃处理 1 天对黄瓜叶含水量
和叶绿素含量的影响
Table 3 　Effect of 1 day chill at ( 4 ±2) ℃on the water
and chlorophyll content in leaves of cucumber seedlings
生长温度
Growth
temperature ( ℃)
处 理
Treatment
含 水 量
Water
content ( %)
叶 绿 素
Total chlorophyll
(mg·g - 1 DW)
25 对照 Control 88. 2 Aa 15. 0 Aa
(4 ±2) ℃1 d 60. 9 Cd 10. 7 Bc
20 对照 Control 88. 8 Aa 15. 1 Aa
(4 ±2) ℃1 d 62. 6 Cd 11. 0 Bc
15 对照 Control 87. 7 Aa 14. 7 Aa
(4 ±2) ℃1 d 71. 5 Bc 13. 9 Aa
10 对照 Control 84. 3 Ab 12. 3 Bb
(4 ±2) ℃1 d 58. 0 Ce 8. 3 Cd
　　小写和大写字母分别表示 5 %和 1 %的显著水平。
The letters in lower case or capitals denote significantly
different at 5 % or 1 % levels respectively.
冷害 , 只有 15 ℃是黄瓜合适的冷适应温度。为了进一步验证此结论 , 我们做了抗冷性鉴
定实验 , 结果只有 15 ℃处理组的幼苗失水和失绿最少 (表 3) , 表现出的冷害症状最轻 ,
说明 15 ℃处理 7 d 确实提高了黄瓜幼苗对低温的耐受能力。
2. 4 　15 ℃处理对黄瓜子叶 MGD G、D GD G和 PC主要分子种的影响
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为了探讨冷适应中主要类脂的脂肪酸组成变化结果 , 我们进一步比较了 25 ℃与 15 ℃
处理组的MGDG、DGDG和 PC的分子种。由表 4 可知 , MGDG的 C 18∶3/ C 18∶3 显著增加 ,
C 18∶2/ C 18∶3 下降了一半 , C 18∶2/ C 18∶2、C 16∶0/ C 18∶2 均已检测不出 ; DGDG的分子
　　　　　　种 C 18∶3/ C 18∶3、C 18∶2/ C 18∶3、C 18∶
2/ C 18∶2 和 C 16∶0/ C 18∶2 的变化规律与
MGDG中的一样 , 只是 C 16∶0/ C 18∶3 有所
增加 ; PC中 , 除 C 18∶3/ C 18∶3 增加了近
28 %外 , C 18∶2/ C 18∶3、C 16∶0/ C 18∶3
也略有上升 , 而 C 18∶2/ C 18∶2、C 16∶0/
C 18∶2、C 18∶1/ C 18∶2 和 C 18∶0/ C 18∶3
均有不同程度的下降。总体上看来 , 15 ℃
处理使得双不饱和分子种变为 6 个双键的
分子种 , 使单不饱和分子种变为 3 个双键
的分子种。
表 4 　25 ℃和 15 ℃下黄瓜子叶主要极性脂的分子种组成
Table 4 　Molecular species found in main polar lipid
from cucumber cotyledons at 25 ℃and 15 ℃ ( %)
分 子 种
Molecular species
MGDG
25 ℃ 15 ℃
DGDG
25 ℃ 15 ℃
PC
25 ℃ 15 ℃
C 18∶3/ C 18∶3 79. 9 90. 3 71. 2 78. 6 23. 2 29. 8
C 18∶2/ C 18∶3 6. 7 3. 2 7. 2 3. 5 25. 7 27. 5
C 18∶2/ C 18∶2 4. 1 — 1. 4 — 12. 7 9. 2
C 16∶0/ C 18∶3 3. 8 3. 4 11. 5 13. 7 18. 3 20. 9
C 16∶0/ C 18∶2 1. 9 — 4. 3 0. 8 14. 4 10. 5
C 18∶1/ C 18∶2 — — — — 2. 9 —
C 18∶0/ C 18∶3 — — — — 1. 8 —
Others 3. 6 3. 1 4. 4 3. 4 1. 0 2. 1
3 　讨论
黄瓜是典型的冷敏感植物 , 差示热分析显示其类囊体膜极性脂的相变温度为 12 ℃〔9〕。
黄瓜幼苗在 15 ℃下处理 7 d , 即经过生理允许的低温适应后 , 使膜脂进行了适应性调整 ,
含有高比例不饱和脂肪酸的 DGDG增多 , 加上 MGDG、DGDG和 PC 脂肪酸的去饱和作用 ,
使得总类脂的不饱和脂肪酸增多 , 膜脂不饱和度提高。大量的试验表明 , 冷适应可促进类
囊体膜不饱和度的提高 , 使类囊体膜尤其是 PSII 部分在低温环境下保持流动性〔12〕, 保证
了 D1 蛋白的合成〔13〕及其它蛋白质在膜上的代谢运动 , 避免或减少 PSII在低温条件下可能
引起的损伤 , 有利于因受低温产生光抑制的光合机制失活后的恢复〔12〕; 同时冷适应使线
粒体内膜的 C 18 不饱和脂肪酸含量上升 , 提高了其流动性 , 促进了细胞色素 C 氧化酶及
线粒体过氧化酶的活性 , 重组脂质体的 ATP 交换速率上升〔14〕, 从而改善了植物对低温的
耐受能力。
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Effects of Different Low Temperature Treatments on Compositions of
Polar Lipids in Cucumber Cotyledons
Yang Ling
( College of Life and Environment Science , Zhejiang Normal University , Jinhua 321004)
Abstract : This paper studied the changes of polar lipid and fatty acid compositions in cucumber
cotyledons under different temperature (25 ℃, 20 ℃, 15 ℃, 10 ℃) treatments. Though there was
no visible injury from chilling , polar lipid compositions in cucumber cotyledons changed. Under
15 ℃, the relative content of DGDG significantly increased ; PC , PE decreased greatly. Molecular
species of main polar lipids also changed , more unsaturated molecular species in MGDG, DGDG and
PC increased. These changes resulted in the increase of unsaturated fatty acids of total lipid , espe2
cially linolenic acid. Therefore , the chilling acclimation of cucumber cotyledons could be achieved by
pre2exposure to 15 ℃for seven days.
Key words : Cucumber cotyledon ; Polar lipid ; Fatty acid ; Molecular species ; Low tempera2
ture
信 　息 无公害农业生态系统与农业可持续发展
国际研讨会在广西北海市召开
由联合国教科文组织、中国农业工程学会和广西北海市政府联合主办 , 北海国发海洋生物产业股份
公司承办的“无公害农业生态系统与农业可持续发展国际研讨会”于 2000 年 11 月 6～10 日在北海市召
开 , 来自海内外的农业专家 80 多人出席了会议。围绕无公害可持续发展这一中心议题 , 进行了 15 个大
会专题报告。介绍了无公害蔬菜规范化栽培技术、农业废弃物综合利用技术及农业生产专家管理网络系
统等新技术及一批新开发的生物菌肥、稀土肥、生物农药等新产品 , 其中新型海洋生物农药 OS - 施特灵
(一种由甲壳素降解的氨基寡糖素) 在防治作物病害上的应用受到了与会专家学者的关注。会议认为 ,
利用无公害的生物有机肥、生物农药结合生物防治 , 发展新型有机农业 , 是世界农业发展的总趋势 , 也
是入世后中国农产品走向国际市场的质量保证。世纪之交举办这次会议将对我国无公害有机农业的发展
起到积极的促进作用。 贺 超 兴 (中国农业科学院蔬菜花卉研究所 , 北京 100081)
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