全 文 ：武汉植物学研究 2008，26(2)：175～178
Journa／ Wuhan Botanical Research
热激锻炼对高温胁迫下菊花生理代谢的影响
李云，张钢 ，杨际双
(河北农业大学园艺学院，河北保定 071001)
摘 要：以菊花(Chrysanthemum morifolium)品种 ‘神马’的扦插苗为试验试材 ，在4o℃下对其进行 8 h的热激锻炼，
然后在50℃下分别进行 0、1、1．5、2、2．5、4 h不同时间的高温胁迫。通过对其相对电导率、丙二醛(MDA)、脯氨
酸和可溶性蛋白质含量及过氧化物歧化酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定，研究了热激锻炼对菊花耐
热性的影响。结果表明，热激锻炼的菊花叶片相对电导率比对照减小，MDA含量也比对照减小，而可溶性蛋白质和
脯氨酸含量及 POD和 SOD活性 比对照增加，说明热激锻炼在一定程度上提高了菊花幼苗的耐热性。
关键词：菊花；热激锻炼；高温胁迫 ；耐热性
中图分类号：Q945．78；$682．1 文献标识码：A 文章编号：1000．470x(2008)02．0175．04
Efects of Heat Shock on Physiological M etabolism of Chrysanthemum
under High Temperature Stress
LI Yun，ZHANG Gang ，YANG Ji—Shuang
(Colege ofHorticulture，Agricultural University of，Hebei，Baoding，Hebei 071001，China)
Abstract：To investigate the efects of heat shock on the heattolerance，the cuttings of chrysanthemum
‘Jinba’were treated at 40cC for 8 hours。and then the changes of electrolytic leakage。content of malondi—
aldehyde level(MDA)，soluble protein，proline and activity of superoxide dismutase(SOD)and peroxi—
dase(POD)were measured after high temperature stress with diferent times(1—4 h)．The results
showed that the electrolytic leakage and the content of MDA in leaves treated with heat acclimation were
lower than those of non—treated，the contents of soluble protein and proline and the activities of SOD and
POD kept higher levels compared with those of controls．The results indicated that the heat tolerance of
chrysanthemum was improved by heat shock treatment．
Key words：Chrysanthemum morifolium；Heat shock；High temperature stres；Heatolerance
菊花(Chrysanthemum morifolium)是原产于我国
的菊科菊属宿根性花卉，是世界四大切花之一。我
国切花菊的生产部分用于出口，但是由于切花菊大
多是秋菊，不耐高温，我国许多地区在春夏之交时温
室和塑料大棚内高温危害日益突出，因此夏季切花
菊的生产和出口出现断档。热锻炼提高植物耐热性
在许多植物上有报道_l J，而未见过热锻炼对菊花
耐热性影响的研究报道。本试验以菊花幼苗为研究
对象，在热激锻炼后对其进行 50~C高温胁迫，通过
对热激锻炼后菊花幼苗在热胁迫下生理活性变化规
律的研究，将有助于采取相应措施减轻高温对菊花
的危害，并通过揭示热激锻炼下菊花生理变化特点
及特异性表现，为热激锻炼提高植物抗逆性提供理
论依据，并为菊花的耐热性鉴定提供科学简捷的
方法。
1 材料和方法
1．1 试验材料
供试材料为河北宝硕集团提供的菊花品种 ‘神
马’扦插苗 (40 d)，2007年 3月 18日，在温室 中
(25~t2)将扦插苗置于 18 CB×18 CB的塑料钵中，
每个塑料钵 中栽 4棵菊花幼苗。栽植用土为：蛭
石 ：草炭土 =1：1，其它按常规管理。
1．2 热激锻炼和热胁迫处理
随机选取生长一致的菊花幼苗置于智能人工气
候箱中(PRX-450D．30，宁波海曙赛福试验仪器厂)，
光照强度3000 I~mol·CB～·s～，相对湿度 65％，进
行 40~t2热锻炼8 h，然后在50~C高温下分别进行不
收稿日期：2007—09—03，修回日期：2007—12·05。
基金项目：河北农业大学留学回国人员科研启动基金：菊花抗性育种(2004~97)资助。
作者简介：李云(1981一)，女，硕士研究生，从事观赏植物抗性生理与育种研究。
} 通讯作者(E-mail：zhmaggang121O@126．com)。
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176 武 汉 植 物 学 研 究 第 26卷
同时间(0、1、1．5、2、2．5、4 h)的处理，以未经热
锻炼的为对照，随后进行耐热指标的测定。
1．3 测定指标与方法
将扦插苗在 50℃下分别进行 0、1、1．5、2、
2．5、4 h的高温胁迫后取出，用于各种指标的测定。
1．3．1 电导法测膜透性 电导率 的测定参考
Ryyppt~等 的方法，每个处理取 5片叶，用打孔器
(直径为0．5 cm)避开叶脉部分打 48个孔，样本切
后先用去离子水清洗，再平均置于 3个盛有 15 mL
去离子水的试管中，每个试管 l6片小圆片；装好后
用封口膜封口，室温下静置 3 h，之后用数字电导仪
(DDSL．308，上海京科雷磁)测定初电导值(C )；然
后将试管置于沸水中煮沸 20 min，组织死亡和电解
质释放完全后测定终电导值(C )。相对电导率
(REL)计算公式：REL= (c1／C2)×100％
1．3．2 MDA、SOD、POD和可溶性蛋白质含量的
测定 每个处理取 5片叶片，随机称取 3个重复，每
个重复称取0．3 g，将样品在冰浴的研钵中研磨，加
入 1 mL pH 7．8的磷酸缓冲液转移至离心管中，再
加2 mL pH 7．8的磷酸缓冲液将研钵冲洗干净。在
10000×g下离心 20 min，粗酶液用于 MDA、SOD、
POD和蛋白质含量的测定。MDA测定参考张宪政
的方法 ；SOD测定参考李柏林 和梅慧生的方
法 j，根据 SOD抑制 NBT的光化还原原理测定。
POD测定参考李合生的方法 采用愈创木酚显色
法测定。可溶性蛋白质测定方法参考 Whitham等的
考马斯亮蓝 G-250染色法 。
1．3．3 脯氨酸含量的测定 每个处理取5片叶片，
随机称取 3个重复，每个重复称取 0．3 g。测定参考
薛应龙的方法 。
1．4 统计分析
根据测定的膜透性数据，计算相对电导率，在
Excel中作图。用 SPSS 11．5(SPSS Inc．，Chicago，
I1．，u．S．A．)软件的 One．way ANOVA分析不同时
间处理的热锻炼和对照的相对电导率、SOD和 POD
活性、MDA、蛋白质和脯氨酸含量的平均值差异是
否显著。
2 结果与分析
2．1 热激锻炼对热胁迫下菊花叶片 MDA含量和
相对膜透性的影响
在 50~C胁迫0～4 h范围内，热激锻炼的扦插苗
叶片中MDA含量变化趋势大体与对照一致，呈现
出先上升再下降(0～1．5 h)，再上升后又下降的趋
势(2～4 h)。但是热激锻炼的MDA含量比对照低，
在 1、2．5 h时最为显著(P<0．05)(图 1)。MDA是
膜脂过氧化产物之一，热激锻炼抑制了 MDA含量
的增大，说明热激锻炼减弱了膜脂的过氧化作用，延
缓了高温对细胞结构的破坏，提高了植物体对高温
的耐忍性。
菩葛
昙
盏
一 ．-。锻炼 (MDA含量)Aclimation(IVIDAcontent)
． ● ．对照 (MDA含量)CK(MI)A content)
+ 锻炼 (相对电导率)Acclimation(REL)
— -o一 对照 (相对电导率)CK(REL)
处理时间(h)
StIess time
童
肼 三
警§
莨
图 1 热激锻炼对高温胁迫下菊花叶片
MDA含量和相对电导率的影响
Fig．1 Efect of heat shock on MDA content and
reletive electrolytic leakage(REL)of chrysanthemum
leaves under high temperature stress
在50℃胁迫0～4 h范围内，热激锻炼的叶片相
对电导率始终低于对照。在 1、2、2．5、4 h热激锻
炼的相对电导率与对照的差异都为显著(P<0．05)
(图 1)。在 0～1．5 h期间热激锻炼和对照的相对
电导率都是先上升后下降，在短暂的时间内机体可
能是经历了一个逐渐适应高温环境的过程。1．5 h
后热激锻炼的叶片相对电导率呈现出先缓慢下降又
缓慢上升的趋势，而在此过程中对照则一直缓慢上
升，且上升幅度较大。相对电导率的增高，是膜透性
增大的缘故，热激锻炼后的扦插苗相对电导率比对
照低 ，说明热激锻炼在一定程度上缓解了菊花幼苗
叶片膜损伤程度。
2．2 热激锻炼对热胁迫下菊花叶片 POD和 SOD
活性的影响
在高温胁迫 0～4 h范围内，热激锻炼的菊花叶
片中POD活性先逐渐升高，2．5 h后下降，且在整个
热胁迫过程中始终高于对照(图2)。对照没有明显
的 POD活性升高过程。这意味着在热胁迫初期，经
热激锻炼的菊花幼苗可通过 自身调节机制，提高
POD酶活性以适应环境胁迫。随着胁迫时间的延
长，菊花幼苗自身调节能力己经减弱，内源抗氧化酶
系统清除活性氧能力下降。但相对于对照，高温胁
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第 2期 李 云等：热激锻炼对高温胁迫下菊花生理代谢的影响
己
蓑．奏
0 0
金金
’ ●。。锻炼 (POD活性)AcclimationfPOD acfivity
· ·一对照 (POD活性 )CK(POD acfivity
锻炼 (S0Dk~性)Acclimation(SODActivity)
— 对照 (SOD~性)cK(SODActivity
己
专
0 0
0 0
处理 时1日J(h)
Stresstime
图2 热激锻炼对高温胁迫下菊花叶片
POD和 SOD活性的影响
Fig．2 Efect of heat shock on POD and SOD activities of
chrysanthemum leaves under high temperature stress
迫下热激锻炼处理使细胞内 POD保持 了较高的
活性 。
热激锻炼的菊花幼苗 SOD活性在 50~C胁迫过
程中变化比较平稳，且在 1～2 h期间低于对照。热
胁迫2 h时，对照的叶片 SOD活性急剧下降(图2)，
而热激锻炼的菊花幼苗叶片 SOD活性下降幅度
较小。
2．3 热激锻炼对热胁迫下菊花叶片可溶性蛋白质
和脯氨酸含量的影响
热激锻炼的菊花幼苗在 50℃胁迫0～4．0 h期
间都具有较高的可溶性蛋白含量，在 1～2．5 h期间
显著高于对照(P<0．05)(图3)。在整个热胁迫过
程中，热激处理和对照的可溶性蛋白含量在0～1 h
期间都呈现出急剧上升的趋势，可能是植物应急反
应，急剧合成热激蛋白的缘故。而在 1～4 h期间，
热激处理和对照的可溶性蛋白含量变化呈现出不同
g
一
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蜓
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图3 热激锻炼对高温胁迫下菊花叶片
可溶性蛋白质和脯氨酸含量的影响
Fig．3 Efect of heat shock on protein and praline content
of chrysanthemum leaves under high temperature stress
的趋势。热激处理的可溶性蛋白含量在 2 h时略有
降低，但没有达到显著水平(P>0．05)，总体来说变
化平稳；对照在此期间却出现先下降后上升现象，这
可能是因为胁迫的加重使蛋白合成受阻，植物体内
可溶性蛋白结构遭到破坏或降解，当植物体恢复调
节能力时蛋白含量又表现为缓慢上升。
在 50~C胁迫下，热激锻炼和对照的脯氨酸含量
相对于胁迫 0 h都升高了，但热激锻炼的脯氨酸升
高幅度大于对照(图3)。脯氨酸与构成蛋白质的其
它氨基酸不同，它含有亚氨基。游离脯氨酸能促进
蛋白质水合作用，可维持细胞结构、细胞运输和调节
渗透压。较高的脯氨酸含量间接降低了热胁迫下细
胞电解质的大量外渗，减缓了高温对植物体的伤害，
在一定程度上提高了菊花的耐热性。
3 讨论
本实验结果表明，热激锻炼对热胁迫下菊花生
理代谢产生了影响，使叶片相对电导率比对照减小，
MDA含量也比对照减小，而可溶性蛋白质和脯氨酸
含量及 POD和 SOD活性比对照增加，在一定程度
上提高了菊花幼苗的耐热性。
经过热激锻炼的菊花幼苗在热胁迫 4 h时细胞
膜透性仅相当于对照在热胁迫 1．5 h时的水平，显
著低于对照在热胁迫 4 h时的细胞膜透性 (P<
0．05)(图1)，并且在热胁迫过程中经过热激锻炼的
菊花幼苗膜透性变化比对照平稳，这可能与热胁迫
过程中热激锻炼的菊花幼苗维持了较高的 SOD和
POD活性有关。因为 SOD是抗氧化酶系的核心酶，
能有效清除超氧阴离子对质膜的攻击；POD能马上
清除植物体内积累的 H：O：，避免了 H：O：形成氧化
能力极强的·OH，而·OH被认为是膜脂过氧化的启
动者_1 。较高的 SOD和POD活性对细胞起到了保
护作用，这些可能是热激锻炼提高菊花幼苗耐热性
的重要原因。本研究结果与耶兴元等⋯对猕猴桃
的研究结果一致，热激锻炼维持了较高的 SOD和
POD活性。但是，吴国胜等⋯ 研究大白菜(Brassica
campestris ssp．pekinensis)时发现热激后 POD活性下
降，SOD活性先提高后下降，与本研究的结果不十
分一致。由此可见，不同植物对于热激锻炼的反应
有一定差异。
热激锻炼处理相对于对照使菊花幼苗在热胁迫
过程中维持了较高的可溶性蛋白含量(图3)，可能
是热激锻炼诱导植物体合成了热激蛋白的结果。有
研究表明热激蛋白与细胞的抗热性有关，而细胞抗
一g 暑00 III12
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热与生物膜热稳定性有关，产生的热激蛋白富积到
细胞膜组分中，有可能起到了防止生物膜受热破碎
的作用 。而热激锻炼维持了较高的可溶性蛋白
含量，在阻止细胞电解质外渗方面可能起到了更加
积极的作用，从而提高了菊花幼苗的耐热性。本研
究中热激处理菊花幼苗的可溶性蛋白含量在高温胁
迫 1 h后急剧上升，之后基本没有下降(P>0．05)，
呈现出比较稳定的状态(图 3)，这与前人研究的其
他植物中无论经过热激锻炼，还是未经热激锻炼的
高温胁迫下蛋白质含量均出现先升后降的现象有所
不同 ’ ’ 。因此，热激锻炼对菊花热激蛋白表达
的影响有待进一步研究。
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