全 文 ：·资源与鉴定·
半夏试管块茎形成过程中内源激素的变化
盛玮１，２，薛建平１，２，张爱民１，２，常莉１，２，范成成１
（１淮北煤炭师范学院 生命科学学院，安徽 淮北 ２３５０００；
２资源植物生物学安徽省重点实验室，安徽 淮北 ２３５０００）
［摘要］ 目的：通过分析５种内源激素ＩＡＡ，ＧＡ３，ＡＢＡ，ＺＲ，ＪＡ在半夏块茎形成过程中的动态变化，初步探讨了半夏试管
块茎形成的生理生化机制。方法：将半夏叶柄正置入ＭＳ＋６ＢＡ０５ｍｇ·Ｌ－１＋ＮＡＡ０１ｍｇ·Ｌ－１＋５％蔗糖培养基中诱导形
成块茎，取不同生长时期的小块茎和叶柄，对内源激素进行提取，采用 ＥＬＩＳＡ法进行测定。结果：ＩＡＡ，ＡＢＡ，ＪＡ，ＺＲ在块茎膨
大时期迅速上升；ＧＡ３的曲线呈倒Ｓ型。结论：在半夏试管块茎形成过程中，内源激素ＡＢＡ，ＪＡ，ＩＡＡ，ＺＲ和ＧＡ３起着重要的调
控作用。
［关键词］ 半夏；试管块茎；内源激素；动态变化
［收稿日期］ ２００９１２０７
［基金项目］ 国家自然科学基金项目（３０９７３９６３）；安徽省自然科学
基金项目（０９０４１３２５２）；安徽高校省级自然科学研究重点项目
（ＫＪ２００９Ａ１６０）
［通信作者］ 薛建平，Ｔｅｌ：（０５６１）３８０２０２５，Ｅｍａｉｌ：ｘｕｅｊｐ２０００＠
ｙａｈｏｏｃｏｍｃｎ
半夏 ＰｉｎｅｌｉａｔｅｒｎａｔａＢｅｒｉｔ为天南星科半夏属
的多年生草本药用植物，以块茎入药，是传统的中药
材，有润燥化痰、降逆、止呕等功效，近年来又有半夏
抗肿瘤、抗早孕的报道［１］。
半夏作为杂草性植物，随着荒山荒坡的开发和
过度采挖，野生资源趋于枯竭。人工栽培中多年沿
用块茎无性繁殖的方法，致使半夏感染病毒严重，产
量和品质下降，造成人们种植半夏的积极性不高，而
国内外对半夏的需求却有增无减，其价格逐年攀
升［２］。通过组织培养可以达到脱毒和生产人工种
子的目的，关于半夏的组织培养前人有许多报道，如
何奕昆［３］、薛建平等［４］将试管内诱导的小块茎制作
成人工种子栽培后，其块茎产量是栽培苗的２倍，有
效成分生物碱含量提高了１６倍。但由于试管小块
茎形成的内在生理生化机制不清楚，造成半夏试管
小块茎诱导率低，因而影响到半夏试管块茎在生产
中的实际应用。本研究旨在通过对不同生长时期半
夏试管块茎的内源激素进行提取，分析这些激素在
半夏块茎形态形成中动态变化，为半夏试管块茎的
高效诱导提供理论依据。
１ 材料与方法
１１ 材料
脱毒半夏试管苗由资源植物生物学安徽省重点
实验室提供，经薛建平教授鉴定为三叶半夏 Ｐｔｅｒ
ｎａｔａ。在无菌条件下剪取半夏试管苗叶柄，然后正
置入ＭＳ＋６ＢＡ０５ｍｇ·Ｌ－１＋ＮＡＡ０１ｍｇ·Ｌ－１＋
５％蔗糖的培养基中诱导形成半夏块茎［５］。培养３０
ｄ，每 ５ｄ取出叶柄 ０５～１０ｇ，沿叶柄中间剪开，
提取上下两端的激素。
１２ 内源激素的提取、纯化和测定
酶联免疫吸附法 （ＥＬＩＳＡ）测定吲哚乙酸
（ＩＡＡ）、细胞分裂素（ＣＴＫ）、赤霉素（ＧＡ）、茉莉酸
（ＪＡ）、脱落酸（ＡＢＡ）含量。其中，细胞分裂素测定
玉米素核苷（ＺＲ），赤霉素测定 ＧＡ３。激素测定方法
参照何钟佩的方法［６］略有改动，激素试剂盒由中国
农业大学作物化学控制研究室提供。样品处理方
法：将 ０５～１０ｇ新鲜样品用 ８０％甲醇（含 １
ｍｍｏｌ· Ｌ－１二叔丁基对甲苯酚 ＢＨＴ）匀浆，４℃ 提
取４ｈ，４０００ｒ·ｍｉｎ－１离心１５ｍｉｎ，沉淀再用８０％甲
醇提取１ｈ，合并上清，上清液过 Ｃ１８固相萃取柱。
氮气吹干，样品稀释液（ＮａＣｌ，ＫＨ２ＰＯ４，Ｎａ２ＨＰＯ４·
１２Ｈ２Ｏ，明胶，Ｔｗｅｅｎ２０）定容，用于 ＥＬＩＳＡ测定。
２ 结果与分析
２１ 半夏试管块茎形成过程中的形态学观察
随着培养时间的延长，叶柄下端逐渐膨大。第
５天时柄上端稍有加粗，到第 １０天时，膨大状况较
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明显，１５ｄ以后生长迅速，至 ３０ｄ时试管块茎形态
建成。叶柄上端 ，即块茎的非形成端没有观察到生
长的现象，且叶柄有明显的枯黄现象。
２２ 半夏试管块茎形成过程中内源激素含量的
变化
２２１ ＩＡＡ含量的变化 在０～５ｄ叶柄中ＩＡＡ的
含量降低，５ｄ以后趋于平稳，但其含量一直处于比
较低的水平；在块茎中，ＩＡＡ一直呈现上升的趋势，
２５ｄ后才开始下降，但是仍处于较高的水平，这说
明了ＩＡＡ对半夏块茎的形成具有促进作用（图１）。
图１ 半夏试管块茎形成过程中ＩＡＡ质量分数的变化
２２２ ＪＡ含量的变化 叶柄中 ＪＡ的含量在１０ｄ
以后略有上升，但一直都是保持在比较低的水平；在
块茎中ＪＡ含量也远远的高于叶柄，呈现上升的趋
势，特别是在２０ｄ以后急剧上升，此时是半夏试管
块茎快速膨大时期。因此，ＪＡ亦参与了半夏块茎膨
大的整个过程，可能对半夏试管块茎的膨大和成熟
具有重要的作用（图２）。
图２ 半夏试管块茎形成过程中ＪＡ质量分数的变化
２２３ ＺＲ含量的变化 叶柄中 ＺＲ的含量一直处
于比较低的水平；而在块茎中，ＺＲ的含量在１５ｄ之
内上升缓慢，１５ｄ以后急剧上升，２５ｄ达到了最高
点，到３０ｄ开始降低，说明半夏试管块茎的形成需
要高水平ＺＲ参与（图３）。
２２４ ＡＢＡ含量的变化 叶柄中ＡＢＡ的含量在开
图３ 半夏试管块茎形成过程中ＺＲ质量分数的变化
始５ｄ内，ＡＢＡ有明显的下降趋势，从５ｄ以后开始
回升，在１５～２０ｄ趋于平缓，２０ｄ以后急剧上升；在
块茎中 ＡＢＡ的含量在０～２５ｄ一直处于上升的趋
势，特别是１０ｄ以后出现了急剧上升，２５ｄ后开始
下降但仍处于较高的水平（图４）。
图４ 半夏试管块茎形成过程中ＡＢＡ质量分数的变化
２２５ ＧＡ３含量的变化 叶柄中的ＧＡ３含量到第５
天下降到了最低点，５ｄ以后开始回升，１５ｄ以后趋
于平稳。０～１５ｄ块茎中 ＧＡ３含量呈明显的下降趋
势，１５ｄ后迅速上升，２０ｄ后开始下降。因此，半夏
试管块茎的形成前期需要低水平的ＧＡ３（图５）。
图５ 半夏形成过程中ＧＡ３质量分数的变化
３ 讨论
植物块茎的形成是一个极为复杂的过程，和内
源激素的调控有着密切的关系。柳俊等［７］在研究
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马铃薯试管块茎形成机制时发现，赤霉素对块茎形
成的抑制作用最为明显，认为与赤霉素功能相反的
ＩＡＡ，ＡＢＡ，ＺＲ及ＪＡ等内源激素可能对是块茎形成
促进物质。
半夏叶柄正置离体培养，刚开始 ５ｄ叶柄中
ＩＡＡ含量有所下降，这可能是由于生长素的极性运
输导致的，即由生理学的上端运送至处于培养基中
生理学的下端［８］。在块茎形成的初期块茎中 ＩＡＡ
的水平也比较低，可能需要低水平的 ＩＡＡ才能诱导
块茎原基的形成，１０ｄ后块茎开始较快的膨大，这
时ＩＡＡ的含量迅速增加以促进块茎的生长，１５～２５
ｄ为块茎快速膨大的时期，高含量的 ＩＡＡ有利于块
茎的快速膨大。Ｊａｖｉｓ等［９］证实 ＩＡＡ含量的增加可
诱导ＲＮＡ合成的增加，因此，在半夏块茎膨大时，块
茎中ＩＡＡ含量的增加可能调节特异的 ｍＲＮＡ的合
成，从而翻译特异的蛋白质，使半夏的叶柄下端膨大
形成试管块茎。
ＪＡ能增加细胞中蔗糖的积累，促进微管微丝的
增粗，从而促进马铃薯块茎的膨大［１０］。在半夏试管
块茎膨大过程中，ＪＡ的含量呈明显的上升趋势，而
且在块茎迅速膨大时期，ＪＡ在块茎中的含量最高，
可见ＪＡ参与了半夏试管块茎的形成，并且有可能起
重要的作用。
Ｋｏｄａ等［１１］认为 ＣＴＫ促进淀粉积累和细胞分
裂，因而是重要的块茎形成促进物质。半夏试管块
茎形成过程中 ＺＲ的含量呈明显的上升趋势，其影
响半夏块茎的形成和膨大的作用机制可能是促进细
胞分裂和促进细胞扩展［１２］。
本试验观察到，半夏块茎中ＡＢＡ含量在块茎膨
大时就呈升高趋势，块茎迅速膨大期最高。较高的
内源 ＡＢＡ含量促进块茎膨大的可能原因是，ＡＢＡ
促进了块茎中淀粉合成的酶活性，增加了淀粉的合
成，从而增加对蔗糖的需求而促进物质向块茎中的
转运［１３］；ＡＢＡ通过调节块茎库中酸性转化酶和ＡＴＰ
酶活性，促进了蔗糖的吸收和卸载，提高了块茎中可
溶性碳水化合物含量［１４］。
高水平的ＧＡ３不利于马铃薯块茎的膨大，是块
茎膨大的抑制类物质，其膨大过程中 ＧＡ３总体呈下
降的趋势［７］。Ｈｕｓｓｅｙ等［１５］在马铃薯离体块茎的研
究中发现，ＡＢＡ对块茎的促进作用可能被外源 ＧＡ３
抵消。本试验的研究结果表明，在半夏试管块茎形
成的初期，ＧＡ３含量呈现下降趋势；而在试管块茎迅
速膨大期，ＧＡ３含量急剧增加出现一个峰值，这有可
能与这个时期块茎的伸长有密切的关系。因而在半
夏试管块茎的形成初期需要低水平的ＧＡ３。
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Ｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓｈｏｒｍｏｎｅｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｔｕｂｅｒｓ
ｏｆＰｉｎｅｌｉａｔｅｒｎａｔａｉｎｖｉｔｒｏ
ＳＨＥＮＧＷｅｉ１，２，ＸＵＥＪｉａｎｐｉｎｇ１，２，ＺＨＡＮＧＡｉｍｉｎ１，２，ＣＨＡＮＧＬｉ１，２，ＦＡＮＣｈｅｎｇｃｈｅｎｇ１
（１ＳｃｈｏｏｌｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅ，ＨｕａｉｂｅｉＣｏａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＴｅａｃｈｅｒｓ′Ｃｏｌｅｇｅ，Ｈｕａｉｂｅｉ２３５０００，Ｃｈｉｎａ；
２ＡｎｈｕｉＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｌａｎｔＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＢｉｏｌｏｇｙ，Ｈｕａｉｂｅｉ２３５０００，Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ：Ｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｓｉｓｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｆｉｖｅｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓｈｏｒｍｏｎｅｓ（ＩＡＡ，ＧＡ３，ＡＢＡ，ＺＲａｎｄＪＡ）
ｉｎｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｔｕｂｅｒｓｏｆＰｉｎｅｌｉａｔｅｒｎａｔａｉｎｖｉｔｒｏｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｕｂｅｒｓ′ｄｅｖｅｌｏｐ
ｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ：Ｔｈｅｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓｈｏｒｍｏｎｅｓｏｆｍｉｃｒｏｔｕｂｅｒｓｗｅｒｅｉｓｏｌａｔｅｄｉｎｄｉｆｅｒｅｎｔｓｔａｇｅｓｏｆｔｕｂｅｒｓｅｘｐａｎｓｉｏｎｗｈｅｎｔｈｅｌｅａｆｓｔａｌｋｓｏｆ
ＰｔｅｒｎａｔａｗｅｒｅｃｕｌｔｕｒｅｄｏｎＭＳ＋６ＢＡ０５ｍｇ·Ｌ－１＋ＮＡＡ０１ｍｇ·Ｌ－１＋ｓｕｃｒｏｓｅ５％ ｍｅｄｉｕｍｔｏｉｎｄｕｃｅｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｔｕ
ｂｅｒｓ，ｔｈｅｎｔｈｅｍａｎｄｓｔｅｍｓｗｅｒｅｄｅｔｅｃｔｅｄｗｉｔｈＥｎｚｙｍｅｌｉｎｋｅｄＩｍｍｕｎｏｓｏｒｂｅｎｔＡｓｓａｙｓ（ＥＬＩＳＡ）Ｒｅｓｕｌｔ：Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅ
ｃｏｎｔｅｎｔｏｆＩＡＡ，ＡＢＡ，ＪＡａｎｄＺＲｉｎｔｈｅｉｎｔｕｍｅｓｃｅｎｔｉａｐｅｒｉｏｄｏｆｍｉｃｒｏｔｕｂｅｒｓｗｅｒｅｒａｐｉｄｌｙｒｉｓｉｎｇＴｈｅｃｕｒｖｅｏｆＧＡ３ａｐｐｅａｒｅｄｔｈｅｔｙｐｅ
ｏｆａｎｔｉＳＣｏｎｃｌｕｓｉｏｎ：ＩＡＡ，ＡＢＡ，ＪＡ，ＺＲａｎｄＧＡ３ｐｌａｙｅｄａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｃｏｎｔｒｏｌｉｎｇｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｔｕｂｅｒｓｉｎＰｔｅｒｎａｔａ
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