全 文 ：一串红胚胎发育过程中多胺含量的变化
胡国富 , 李凤兰 , 刘荣梅 , 袁 强 , 胡宝忠?
( 东北农业大学 生命科学学院 , 黑龙江 哈尔滨 150030 )
摘要 : 选取发育正常和败育一串红 ( Saliva splendens) 5 个不同时期的胚胎 , 分别提取、测定多胺 (精胺、
亚精胺、腐胺与尸胺 ) 的含量变化。通过比较一串红胚胎发育不同阶段多胺物质的变化规律 , 探讨多胺在
一串红胚胎发育中的生理作用。结果表明 , 一串红的胚胎败育和胚珠中较低的多胺含量及其在发育进程中
较大的降幅有关 ; 在盛花期 , 胚胎发育的关键时期 , 正常胚珠中亚精胺的含量有一个明显的峰值 , 而败育
的胚珠中则无 , 这表明亚精胺含量变化在胚胎发育中起关键调节作用。
关键词 : 一串红 ; 多胺 ; 胚胎发育
中图分类号 : Q 945 文献标识码 : A 文章编号 : 0253 - 2700 (2008) 04 - 485 - 04
The Change of Polyamines Content during Embryo
Development in Saliva splendens (Labiatae)
HU Guo-Fu, LI Feng-Lan, LIU Rong-Mei , YUAN Qiang, HU Bao-Zhong
*
( LifeScience Collageof Northeast Agricultural University, Harbin 150030 , China)
Abstract: Thechangeof polyamines content wereexamined fromfive different normal and abortionembryonic developmen-
tal stages . Through comparing the rule of thechangeof polyaminematerial at different embryo developmental stage, wein-
vestigated physiological functions of polyamines . The results showed that embryo abortion was related with less polyamine
content in ovule, and its dramatically drop during development . In flourishing florescencewhich was key period of embryo
development, spd content in normal ovule had a apparent peak amplitude, while this peak amplitude wasn′t appear in
abortion ovule, which indicated that spd played an important effect on embryo development .
Key words: Saliva splendens; Polyamine; Embryo development
多胺 ( Polyamines, PAs) 是植物体代谢过程
中产生的具有调控作用的低分子量脂肪族含氮
碱。以 往 的 研 究 表 明 , 多 胺 , 尤 其 是 精 胺
(Spermine, Spm) , 亚精胺 (Spermidine, Spd)、腐
胺 ( Putrescine, Put) 与尸胺 ( Cadavarine, Cad)
广泛分布于植物体内 , 能调节植物的生长发育
(Galston and Sawhney, 1990; Rastogi and Sawhney,
1990; Walden等 , 1997)。对许多高等植物开花结
实具有积极的调控作用 ( Kakkar and Ral , 1993;
Walden等 , 1997) , 其作用机理可能是多胺参与
核酸与蛋白质等生物大分子物质的代谢过程
(Bagni 等 , 1981; 郭枫和唐锡华 , 1990; 李新利和
唐锡华 , 1997 )。现在 , 大量的研究表明 , 多胺
能够促进雌雄蕊的发育 , 促进受精过程。外源喷
施精胺、腐胺与亚精胺能够增加植物花芽的数
目 , 特别是在内源水平低的情况下 , 促进花芽形
成的效果更加明显 (徐继忠和陈海红 , 1998; 徐
继忠和李晓东 , 2001) 。
一串红株型美观 , 花色鲜艳 , 花期较长 , 具
有较高的观赏价值 , 但其胚胎败育情况普遍 , 结
实率很低 , 一般只有 10% 左右 , 这大大影响了
一串红种子的生产。多胺类物质作为新发现的一
云 南 植 物 研 究 2008 , 30 (4) : 485～488
Acta Botanica Yunnanica DOI : 10 .3724?SP. J . 1143 .2008.07251
? ?通讯作者 : Author for correspondence; E-mail : bzhu@neau. edu. cn; Tel : 0451 - 55190104
收稿日期 : 2007 - 10 - 26 , 2008 - 02 - 19 接受发表
作者简介 : 胡国富 (1974 - ) 男 , 副教授 , 博士 , 主要从事植物学与分子生物学研究。E-mail : guofuh2003@ yahoo. com. cn
类植物生理活性物质 , 已知与细胞分裂、胚胎发
育、开花座果、生长和休眠以及衰老等生命活动
紧密相关。但其在一串红胚胎发育中的作用 , 尚
未见报道。
该实验通过对一串红胚胎发育不同阶段多胺
物质的变化规律进行研究 , 来探讨多胺在一串红
胚胎发育中的生理作用。
1 材料与方法
1 .1 实验材料
实验材料为美国进口太阳神系列红色一串红。定期
取材镜检 , 确定各个发育时期与外部形态的关系 , 把正
常和败育一串红分为 5 个时期取材 :
时期 1 为花芽分化结束时期 ;
时期 2 为小孢子分化完成时期 ;
时期 3 为大孢子分化完成时期 ;
时期 4 为盛花期 ;
时期 5 为谢花期。
按 5 个时期各取材 2 g, 3 次重复 , 存于 - 80℃冰箱
备用。
1 .2 实验方法
本实验采用薄层荧光法 (李宗霆和周燮 , 1996) 测
定一串红胚胎发育 5 个时期的内源精胺 (Spm)、亚精胺
(Spd)、尸胺 (Cad) 和腐胺 (Put) 的浓度及其变化。取
材料 0 .5 g, 加 5 ml 5%高氯酸研磨匀浆 , 震荡提取 0 .5 h,
7 000 r?m离心 20 min, 取 200μl 提取液及多胺标液 , 加
400μl 丹磺酰氯和 200μl 饱和碳酸钠 , 搅拌室温过夜 , 加
入 100μl 脯氨酸搅拌 30 min, 500μl 苯萃取 1 min, 取上层
有机相 20μl 在硅胶板上点样 , 在相应层析缸中展开 , 于
紫外灯下剥板 , 剥取物加 3 ml 乙酸乙酯 , 蜗旋 18 s, 自
然沉淀 , 取上清液 , 在荧光分光光度计下 (激活波长
350 nm, 荧光波长 495 nm) 测定多胺含量 , 重复 3 次。
精胺 (Spm)、亚精胺 (Spd)、尸胺 (Cad) 和腐胺 ( Put)
的标准样品为 sigma公司产品。
2 结果与分析
一串红胚胎发育受到胚珠内的多胺含量及其
变化的影响。一串红往往在同一植株上 , 同时存
在正常与败育的两种胚珠 , 为验证两种典型胚胎
发育过程中一串红胚珠多胺的变化规律 , 本试验
对一串红正常和败育胚珠中多胺含量进行了测
定。4 种多胺类物质测定结果如图 1: a～d 所
示。
在花发育过程中 , 精胺 (Spm) 的含量 ( 图
1: a) 在花芽分化结束期呈现出较低的水平 , 但
随着小孢子继续分化成熟 , 正常发育和败育胚珠
中精胺 (Spm) 含量均升高至最高点 , 二者相差
甚小 , 在以后的发育过程中 , 二者含量均有不同
程度的降幅 , 在大孢子发育结束时 , 降幅差异不
大 , 但从盛花期开始 , 降幅差距增大 , 在败育胚
珠中 , 降幅较大。
两种不同类型的胚珠中的亚精胺的变化如图
1: b所示 , 在花芽分化结束时 , 亚精胺 ( Spd)
含量正常胚珠高于败育胚珠 , 到小孢子分化结束
的过程中 , 正常胚珠含量升幅要高于败育胚珠 ,
随后 , 败育胚珠继续下降 , 而正常胚珠在到大孢
子发育成熟时略有降幅后 , 在盛花期则出现一个
较高的含量峰值。
从图 1: c 中可以看出 , 在不同的花的发育
过程中尸胺 ( Cad) 的变化趋势较相似 , 在大孢
子发育之前 , 均呈上升趋势 , 但正常胚珠上升较
快 , 含量在第三时期达最高 , 以后则均呈下降趋
势 , 降幅较为相似。
腐胺 (Put) 的变化表现出同精胺相反的变
化趋势 ( 图 1: d) , 腐胺 (Put) 在花芽分化结束
时 , 含量较高 , 但在小孢子分化结束时 , 降到
最低 , 在以后的时期中 , 均有上升的趋势 , 但正
常胚珠上升较快 , 尤其是 在受精之 后 , 含量较
高。
从图中看出 , 胚胎发育正常和败育的花在大
孢子发育完全之前 , Spm和 Put含量没有明显差
异 , 但是发育正常的胚珠中 Spd和 Cad含量均显
著高于败育的胚珠。在此后各发育阶段中 , 除了
Put以外 , 其它多胺含量都呈下降趋势 , 虽然在
含量上正常发育的胚珠仍始终高于败育胚珠 , 但
降幅则是后者大于前者 , 在盛花期降幅最大 , 随
后各发育阶段的降幅差异不大。上述结果表明 ,
一串红的胚胎败育和胚珠中较低的多胺含量及其
在发育进程中较大的降幅有关 , 这与形态学上观
察到的一串红的大小孢子发育均正常 , 而正常开
花后出现败育的结果相一致。特别值得注意的
是 , 在正常胚珠中 , Spd的含量在盛花期有一个
明显的峰值 , 此时正处在双受精时期 , 也就是胚
胎发育的关键时期 , 而败育的胚珠中却没有出现
这种现象 , 这表明 Spd含量的这一特征性变化在
胚胎发育中起关键作用。
684 云 南 植 物 研 究 30 卷
图 1 一串红正常发育和败育胚珠内多胺的含量变化
a . 精胺 ; b . 亚精胺 ; c . 尸胺 ; d . 腐胺 ; 1 . 花芽分化结束期 ; 2 . 小孢子分化完成期 ;
3 . 大孢子分化完成期 ; 4 . 盛花期 ; 5 . 谢花期
Fig . 1 Dynamics of polyamires content in normal development and aborted ovules of S. splendens
a . Spermine; b . Spermidine; c . Cadavarine; d . Putrescine; 1 . the finish phase of flower bud differentiation;
2 . the maturation phase of microspore; 3 . the maturation phase of megaspore; 4 . flourishing flower phase; 5 . deflorate phase
3 讨论
崔凯荣等 ( 1993 ) 认为 , 双子叶植物枸杞和
单子叶植物小麦在体细胞胚发育过程中有相似的
多胺动态 , 不同的多胺含量变化有相同的趋势 ,
其中 Put不仅含量高 , 而且变幅大 , 呈现锯齿形
曲线。陈伟等 ( 2000 ) 对荔枝的研究中 , 认为荔
枝胚胎发育早期较高含量的多胺可能对促进胚胎
发生具有重要作用 , 较高的 Put含量和早期胚胎
的细胞分裂密切相关 , Spd和 Spm含量的急剧下
降不利于胚胎的分化和发育。而在正常胚珠中 3
种多胺的含量在胚胎发育的各阶段均高于败育胚
珠 , 说明较高含量的多胺保证了合子胚的分化发
育。而败育胚珠中 , 尤其在胚胎败育期 Spd 和
Spm含量的下降速度比正常胚珠快得多 , (Spd +
Spm) ?Put 和 Spm?PAs 比值均为最低点 , 说明此
期多胺代谢发生了紊乱 , 平衡已经失调 , 这可能
是造成荔枝胚胎败育的重要生理原因。龙眼胚胎
正常发育与败育胚珠的多胺含量规律 ( 梁文裕和
陈伟 , 2005) 与陈伟的研究结果具有一致性。
本文意在研究从花芽分化到谢花期 5 个阶段
的多胺变化规律 , 结果发现 , 4 种多胺的含量在
不同阶段并不具有一致性 , 其中在绝对含量上 ,
从花芽分化开始 , 亚精胺的含量最高。到了小孢
子发育成熟的过程中 , 精胺、亚精胺和尸胺的含
量呈上升趋势 , 只有腐胺略有下降 , 这说明小孢
子发育对前三者的含量要求较高 , 而到达大孢子
发育成熟的阶段中 , 精胺和亚精胺的含量下降 ,
与钟晓红 ( 2000) 对沙田柚的研究中 , 发现花药
中 Put、Spd、Spm含量逐渐降低的结果相类似 ,
而尸胺和腐胺的含量继续升高 , 这可能突出了尸
胺和腐胺对大孢子发育的重要性 ; 而在盛花期 ,
也就是进行受精的阶段中 , 亚精胺和腐胺的含量
7844 期 胡国富等 : 一串红胚胎发育过程中多胺含量的变化
出现最高值 , 说明二者在受精过程中起主要的作
用 , 这与张秋明等 ( 1997) 对华盛顿脐橙和宫川
温州蜜柑的研究中尸胺及亚精胺含量在盛花期达
到最高 , 而精胺变化则稍迟的结果相一致 , 只有
精胺和尸胺含量略走低。在到达谢花期的过程
中 , 即受精完成后、尚未进行胚胎发育的过程
中 , 除腐胺外 , 其他含量迅速走低 , 这与郑玉生
等 (1997) 的研究中 , 两种植物花期 PAs均呈低
- 高 - 低的总体变化趋势相吻合。但在谢花期 ,
腐胺的含量最高 , 有上升的趋势 , 这说明较多含
量的腐胺有利于坐果和幼果发育。梁文裕和陈伟
(2005) 对两个品种的龙眼胚珠中多胺含量的研
究表明 , 在受精后的胚胎发育初期多胺含量即达
最高值 , 其中腐胺含量约占多胺含量的 65% ,
郭枫和唐锡华 ( 1990) 对发育早期正在旺盛进行
细胞分裂的水稻的研究也有腐胺含量保持较高水
平的结论。
本研究中 , 虽然中间阶段各种多胺含量有所
变化 , 但总量 上呈下降的趋势 , 这与钟 晓红
(2000) 对沙田柚的研究的结果相类似 , 即从蕾
期到第一次生理落果 , 幼果内 PAs 呈下降趋势 ,
但受精果比未受精果下降速度缓慢。
在本实验中 , 正常发育的胚珠中 4 种多胺的
含量在胚胎发育的各个阶段均高于败育胚珠 , 败
育胚珠中 , 尤其在胚胎败育期 , Spd、Cad和 Spm
含量的下降速度比正常胚珠快得多 , 说明较高含
量的多胺保证了雌雄配子体及胚胎的正常发育 ,
这与郭枫和唐锡华 ( 1990) 对水稻、陈伟和吕柳
新 ( 2000) 对荔枝和梁文裕和陈伟 ( 2005 ) 对龙
眼的研究有较大的相似性。
以上的研究结果表明 , 多胺含量的变化可能是
造成一串红胚胎败育的重要生理原因之一 , 而且亚
精胺的含量对受精的完成可能起着关键性的作用、
而腐胺的升高可能更有利于胚胎的后期发育。
〔参 考 文 献〕
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