全 文 ：广 西 植 物 Guihaia　Sept．２０１４,３４(５):７１９－７２２　　　　　　　　　　 http://journal．gxzw．gxib．cn　
DOI:１０．３９６９/j．issn．１０００Ｇ３１４２．２０１４．０５．０２５
冯汉青,焦青松．细胞外ATP和水杨酸对烟草光合指标的影响[J]．广西植物,２０１４,３４(５):７１９－７２２
FengHQ,JiaoQS．EfectsofextracelularATPandsalicylicacidonphotosyntheticindexoftobacco[J]．Guihaia,２０１４,３４(５):７１９－７２２
细胞外ATP和水杨酸对烟草光合指标的影响
冯汉青∗,焦青松
(西北师范大学 生命科学学院,兰州７３００７０)
摘　要:研究了细胞外ATP(eATP)和水杨酸(SA)对烟草(Nicotianatabacum)叶片的气孔导度(GH２O)、蒸
腾速率(E)、光合作用速率(A)与叶绿素荧光参数[包括PSⅡ潜在最大光化学量子效率(Fv/Fm)、PSⅡ光适应
下实际光化学效率Y(Ⅱ)、电子传递速率(ETR)、非光化学荧光淬灭(NPQ)和光化学荧光淬灭(qP)]的影响.
结果表明:SA能导致A、GH２O和E的下降,而eATP的处理能缓解SA造成的A、GH２O和E的下降;但SA
未对叶绿素荧光参数Fv/Fm、Y(Ⅱ)、NPQ、qP和ETR造成显著影响,eATP的加入也未改变SA处理下叶片
叶绿素荧光参数的水平.这说明SA能导致光合作用的抑制,而eATP能明显缓解SA对光合作用的抑制,但
以上作用可能均和光反应阶段无关.并对其内在机理进行了探讨.
关键词:细胞外ATP;水杨酸;光合速率;叶绿素荧光参数
中图分类号:Q９４５．１１　　文献标识码:A　　文章编号:１０００Ｇ３１４２(２０１４)０５Ｇ０７１９Ｇ０４
EffectsofextracelularATPandsalicylicacid
onphotosyntheticindexoftobacco
FENGHanＧQing∗,JIAOQingＧSong
(CollegeofLifeSciences,NorthwestNormalUniversity,Lanzhou７３００７０,China)
Abstract:ThepresentworkstudiedtheeffectsofextracelularATP(eATP)andsalicylicacid(SA)ontranspiration
rate(E),stomatalconductance(GH２O),photosynthesisrate(A)andchlorophylfluorescenceparameters,including
maximalphotochemicaleficiencyofPSⅡ(Fv/Fm),efectivephotochemicalquantumyieldofPSⅡ(Y(Ⅱ)),PSⅡelecＧ
trontransportrate(ETR),nonＧphotochemicalquenchingcoeficient(NPQ)andthecoeficientofphotochemicalfluoＧ
rescence(qP))oftobacco(Nicotianatabacum)．Theresultsshowedthatthetranspirationrate(E),stomatalconＧ
ductance(GH２O)andphotosynthesisrate(A)decreasedunderSAstress,whilethesedecreaseswereanesisedbythe
additionofeATP．However,SAhadnosignificantefectsonthechlorophylfluorescenceparameters,andtheaddition
ofeATPdidnotsignificantlychangedthevaluesofthechlorophylfluorescenceparametersunderSAstress．These
resultsindicatedthatSAcouldinhibitphotosynthesisoftobaccoleavesandtheadditionofeATPcouldaleviatethe
inhibitionofphotosynthesisbySAstress,whiletheseeffectswerenotrelatedtothelightreaction．Wealsodiscussed
thepossiblemechanismbasedontheseobservations．
Keywords:extracelularATP;salicylicacid;photosynthesisrate;chlorophylfluorescenceparameter
　　水杨酸(salicylicacid,SA)是植物体内普遍存
在的一种小分子酚类化合物,是一种重要的植物内
源激素.逆境条件(如病原菌侵染和干旱胁迫)会造
成植物内源SA的含量升高,一定水平SA的上升
收稿日期:２０１３Ｇ１０Ｇ２６　　修回日期:２０１３Ｇ１２Ｇ０６
基金项目:国家自然科学基金(３１２６００５９);教育部科学技术研究重点项目(２１１９０);甘肃省财政厅高校基本科研业务费和校级基金
　(NWNUＧkjcxgcＧ０３Ｇ７７,NWNUＧ０９Ｇ３１&NWNUＧLKQNＧ１０Ｇ３２).
作者简介:冯汉青(１９７８Ｇ),男,河北保定人,副教授,博士．研究方向为植物生化与分子生物学,(EＧmail:fenghanq＠nwnu．edu．cn).
∗通讯作者
可以调节植物的抗逆反应(Yuanetal．,２００８);SA
在植物体内的生理作用还表现在对植物生长发育、
成熟衰老等生理过程的调控(孟雪娇等,２０１０).SA
会导致植物光合作用下降(陈志强,２０１０),并被认为
是逆境条件导致光合作用下降的重要原因.
ATP不但分布在细胞内,而且广泛存在于动物
和植物的细胞外基质中,并被称为细胞外ATP(exＧ
tracelularATP,eATP),简称胞外ATP,通过与植
物细胞表面受体的结合并产生细胞内的第二信使
(如细胞电信号、活性氧、一氧化氮等)来调节细胞的
多种生理反应(Songetal．,２００６).如细胞活力、生
长发育(Wolfetal．,２００７)、抗病反应(Clarketal．,
２０１０)和细胞的程序性死亡(Sunetal．,２０１２)等.
eATP和SA都是植物的一种信号分子.SA增强
植物抗病性的同时也降低了植物eATP的水平(周
欣等,２００１);而且eATP的加入能降低SA所诱导
的植物的抗病性 (Chivasaetal．,２０１０).表明
eATP能影响SA 所引起的植物生理学变化.但
eATP是否也能影响SA所引起的光合作用的变化
目前尚无报道.基于此,本文分别从光反应和暗反
应阶段探索了eATP对SA胁迫下烟草叶片光合作
用的影响.以期进一步扩展人们对eATP生理学功
能的认知及eATP和SA之间的相互关系.
１　材料与方法
１．１材料的培养
供试烟草(Nicotianatabacum)为 K３２６号,由
云南玉溪烟草有限公司提供.烟草种子用１％ 的次
氯酸钠溶液表面消毒２０min后用蒸馏水充分清洗,
均匀排列在培养皿中并用湿纱布覆盖使其萌发.选
取萌发一致的种在直接种子含蛭石的营养土表层
(培养基质为营养土∶蛭石∶珍珠岩＝３∶１∶１),置
于培养架上进行萌发生长.培养架的昼夜温度变化
为２５℃/２０℃,光照强度１００~１１０μmol􀅰mＧ２􀅰sＧ１,
光周期１２h光照/１２h黑暗.空气湿度为５０％,每
天浇水一次保持表层培养介质湿润.４０d后,选取
长势一致的幼苗,进行以下处理(１．２).
１．２材料处理
选取长势一致的烟草幼苗作为供试材料.用蒸
馏水分别配制浓度为１．０mmol􀅰LＧ１的ATP和SA
溶液,用KOH调节pH至６．７;对照试剂为蒸馏水,
同样用KOH调节pH至６．７.将烟草分为A、B、C３
组,分别用脱脂棉在叶片上下表皮均匀涂抹蒸馏水、
SA和SA,１０min后C组涂抹ATP.处理２h后进
行气体交换和叶绿素荧光参数的测定.
１．３参数测定
采用GFSＧ３０００便携式光合作用仪测定气体交
换参数:光合作用速率(A)、蒸腾速率(E)、气孔导度
(GH２O);每次测量前将仪器预热６０min,在ZP模
式下调零３０min,设定流速(Flow)为标准值７５０
μmol􀅰minＧ１,叶室风扇的速度为７,设定光强PAR
＝１００μmol􀅰mＧ２􀅰sＧ１,选用３cm２叶室,设定叶室
温度２０℃,相对湿度设为５０％,二氧化碳浓度５００
(V/V×１０Ｇ６),待各组参数稳定后记录数据.
使用PAMＧ２５００叶绿素荧光仪测量叶绿素荧
光参数:测定前对每组供试材料暗适应２０min.照
射检测光,经过一小段时间(１~２min)荧光水平稳
定后得到初始荧光F０.打开饱和脉冲光测得暗适
应下叶片的最大荧光(Fm),开启作用光,当所测材
料实时荧光达到稳态(Fs)后打开饱和脉冲光测得
最大荧光(Fm′),再打开远红光(farＧredlight)测定
光适应叶片的最小荧光(F０′).根据以上参数计算
出暗适应下PSⅡ潜在最大光化学量子效率Fv/Fm
＝(Fm－F０)/Fm、光化学淬灭系数qP＝(Fm′－
Fs)/(Fm′－F０′)、光适应下PSⅡ的实际光化学效率
Y(Ⅱ)＝(Fm′－Fs)/Fm′和非光化学猝灭系数
NPQ＝Fm/Fm′－１(Adamsetal．,１９９６)等.每个
处理重复测量３次.
１．４数据分析
将所得数据用Excel预处理,用 Origin６．０统
计软件进行显著性检验(显著P＜０．０５,极显著P＜
０．０１)及绘图.
２　结果与分析
２．１eATP和SA对烟草光合作用速率(A)、蒸腾速率
(E)和气孔导度(GH２O)的影响
用１．０mmol􀅰LＧ１的SA 处理后 A 值显著下
降,SA＋ATP处理后叶片的A值低于对照组,且高
于SA处理组(图１:A).结果显示E(图１:B)和
GH２O(图１:C)的变化趋势一致,SA处理后E和
GH２O均显著下降;SA＋ATP处理后叶片的E和
GH２O值均高于对照组,但升高并不显著.
０２７ 广　西　植　物　　　 　　　　　　　　　　　　　　３４卷
图１　eATP和SA对烟草光合作用速率(A),蒸腾速率(E)和气孔导度(GH２O)的影响　
不同字母代表差异显著(P＜０．０５),下同.
Fig．１　EfectsofeATPandSAonphotosyntheticrate(A),transpirationrate(E)andstomatalconductance(GH２O)of
tobaccoleaves　Significantdiferences(P＜０．０５)aredenotedbydiferentletters,thesamebelow．
图２　eATP和SA对烟草叶绿素荧光参数影响
Fig．２　EfectsofeATPandSAonchlorophylfluorescenceoftobaccoleaves
２．２eATP和SA对烟草叶绿素荧光参数影响
Fv/Fm和Y(Ⅱ)是光反应阶段的重要指标,与
对照组相比,SA胁迫下Fv/Fm和Y(Ⅱ)没有显著
变化(图２:D、图２:E).处理组的NPQ较对照组略
有下降,但下降同样不显著(图２:F).qP(图２:G)
和ETR(图２:H)均无变化.
以上结果表明SA和SA＋ATP处理均未对叶
绿素荧光参数产生显著影响.
３　讨论与结论
eATP可作为植物的信号分子调节植物的多种
生理学变化.本研究表明,与对照相比,SA处理导
致A值显著性下降;而SA＋eATP处理下的 A值
和对照相比无显著性差异(图１:A).蒸腾作用在
SA处理下显著降低,而eATP的加入使得蒸腾作
用值回到了对照水平(图１:B).以上结果表明,
１２７５期　　　　　　　　　冯汉青等:细胞外ATP和水杨酸对烟草光合指标的影响
eATP能在一定程度上缓解或抵消SA造成的叶片
光合作用和蒸腾作用的下降.
SA能诱导气孔关闭(Jiaetal．,２００８).本研究
结果表明,与对照组相比,SA处理后GH２O显著性
下降;而SA预处理再经eATP处理后GH２O恢复
到了对照水平(图１:C).气孔控制着植物叶片CO２
吸收和水分的散失(钟楚等,２０１３),故气孔导度与植
物的光合速率和蒸腾作用均密切相关(蒿宝珍等,
２０１１).因此推测,eATP可能是通过缓解SA造成
的气孔关闭而缓解了SA造成的光合及蒸腾作用的
下降.
叶绿素荧光参数是反映光反应阶段中光合机构
对光能吸收及转化状态的重要指标,而本研究的结
果显示,叶绿素荧光参数在SA处理后未发生显著
性变化,且eATP的加入也未改变SA处理下叶片
叶绿素荧光参数的水平(图２:DＧH),表明SA对叶
片光合速率的抑制以及eATP对这种抑制的缓解作
用可能与光反应阶段无关.
eATP可通过与其胞外受体的结合使细胞内产
生钙离子等第二信使,而钙离子被报道能缓解环境
胁迫下植物的气孔关闭(Demidchiketal．,２０１１;沈
竹夏２０１０).此外,除了抑制气孔导度,SA还能通
过影响部分光合相关基因的方式对光合作用产生可
逆抑制(Bilginetal．,２０１０).钙离子可明显提高
Rubisco初始活力、羧化速率、RuBP再生速率和卡
尔文循环中的CO２同化能力(姜玉萍,２０１０).据此
推测,SA导致的气孔关闭及光合作用下降的机理
或作用位点和eATP所引起的细胞内变化存在拮抗
型的相互作用,因而eATP能在一定程度上缓解了
SA造成的光合速率下降,但具体机理仍需进一步
研究.
致谢　云南玉溪烟草有限公司提供烟草种子.
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