全 文 ：广 西 植 物 Guihaia　Oct．２０１５,３５(５):６６３－６６７　　　　　　　　　　 http://journal．gxzw．gxib．cn　
DOI:１０．１１９３１/guihaia．gxzw２０１３１１０５８
赖静,杨伟,龚荣高,等．低温胁迫下枇杷幼果种子膜脂过氧化、保护酶活性及显微结构的变化[J]．广西植物,２０１５,３５(５):６６３－６６７
LaiJ,YangW,GongRG,etal．Changesinmembranelipidperoxidation,activitiesofceldefenseenzymeandmicrostructureintheseedofloquatyoung
fruitunderchilingstress[J]．Guihaia,２０１５,３５(５):６６３－６６７
低温胁迫下枇杷幼果种子膜脂过氧化、
保护酶活性及显微结构的变化
赖　静１,杨　伟２,龚荣高１,２∗,石佳佳１,郑云锋１,陈仲刚１
(１．四川农业大学 园艺学院,四川 雅安６２５０１４;２．龙泉驿区农村发展局,四川 龙泉６１００００)
摘　要:枇杷(Eriobotryajaponica)开花结果正值冬季低温期,易受低温影响,因此寒害成为抑制枇杷健康生
长、发育的重要因素之一.种子作为产生多种内源激素的中心,其健康程度与枇杷果实正常发育息息相关.
该研究以四川省成都市龙泉驿区柏合镇的‘早钟六号’枇杷幼果种子为材料,经不同低温(６、３、０、Ｇ３℃)胁迫不
同时间(１２、２４、３６、４８h)后,对其相对电导率、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和
过氧化物酶(POD)的变化进行测定以及细胞解剖结构分析,旨在探究枇杷幼果种子抗寒机制,为提高四川地
区枇杷抗寒栽培新技术提供理论和实践依据.结果表明:低温胁迫下,枇杷幼果种子相对电导率及 MDA含
量随着处理温度的降低整体呈上升趋势;保护酶SOD、CAT活性在低温胁迫前期不同程度升高,至某个低温
后呈下降趋势;而POD活性总体呈升－降－升趋势;相对电导率、MDA含量、SOD活性、CAT活性、POD活
性的变化临界温度均为６℃,胁迫临界时间分别为１２、２４、４８、３６h,而MDA含量变化临界温度为３℃,胁迫临
界时间为３６h;显微结构表明枇杷幼果种子６℃低温开始受冻,最先受冻部位为种皮,其次为种胚真叶原始体
或真叶,最后到细胞破裂,说明枇杷幼果种子随着处理温度降低,细胞结构受损越严重.综上,枇杷幼果种子
受冻临界温度为６℃,受冻临界时间为１２h.
关键词:种子;低温胁迫;膜脂过氧化;保护酶;显微结构
中图分类号:Q９４５．７８,S６６７．３　　文献标识码:A　　文章编号:１０００Ｇ３１４２(２０１５)０５Ｇ０６６３Ｇ０５
Changesinmembranelipidperoxidation,activitiesof
celdefenseenzymeandmicrostructureintheseed
ofloquatyoungfruitunderchilingstress
LAIJing１,YANGWei２,GONGRongＧGao１,２∗,SHIJiaＧJia１,
ZHENGYunＧFeng１,CHENZhongＧGang１
(１．CollegeofHorticulture,SichuanAgriculturalUniversity,Ya’an６２５０１４,China;
２．RuralDevelopmentAgencyofLongquan,Longquan６１００００,China)
Abstract:Loquat(Eriobotryajaponica)Rosaceaeloquat(Eriobotrya),nativetosubtropicalcountry,iswidelypopuＧ
lar,becauseofitshigheconomicvalueandornamentalvalue．Butloquatfloweringperiodcomesinthewintercold,
vulnerabletolowimpact,sochilinginjurytobecomeoneoftheimportantfactorsinhibitingtheloquathealthyand
sustainabledevelopment．Seedsproduceavarietyofendogenoushormonesasthecenteroftheirhealthdegreeandis
closelyrelatedtothenormaldevelopmentofloquatfruit．The‘Zaozhong’loquatcultivaryoungfruitswereselected
收稿日期:２０１４Ｇ０８Ｇ３１　　修回日期:２０１４Ｇ１２Ｇ２６
基金项目:国家农业科技成果转化项目(２０１０GB２F０００４０８)
作者简介:赖静(１９８９Ｇ),女,四川眉山人,硕士,研究方向为果树生理生态及栽培,(EＧmail)２３６６０６７６６＠qq．com.
∗通讯作者:龚荣高,博士,副教授,研究方向为果树生理生态及栽培,(EＧmail)６３８３０９４７＠qq．com.
tostudythecoldresistanceunderdiferentlowtemperatures(６,３,０,Ｇ３℃)anddiferenttimes(１２,２４,３６,４８h)．
Therelativeelectricconductivity,MDA,SOD,CAT,PODandmicrostructureinseedofloquatyoungfruitweredeterＧ
minedunderdiferentlowtemperature．TheresultsshowedthattherelativeelectricconductivityandMDAofseedinＧ
creasedunderlowtemperature;TheprotectiveactivitiesofSODandCATinseedincreasedatmoderatelowtemperＧ
aturestress,thenshoweddecliningtrendwhenthetemperatureattainedcertaincriticaltemperaturestress;TheproＧ
tectiveactivitiesofPODhadanupＧdownＧuptrend;．Thecriticaltemperatureofrelativeelectricconductivity,SOD,
CATandPODwas６℃,thecriticaltimes１２,２４,４８,３６h．ButthecriticaltemperatureofMDAwas３℃,thecritical
timewas３６h．Microstructurediagramshowsedthattheloquatseedsofyoungfruitwasfirstlydestroyed６℃,the
firstlydestroyedpartwastesta,folowedbytheleafprimordiumorleafagaintochangethematerialcompositionand
contentofthecel,andfinalytothecelrupture;Themicrostructureinseedofloquatyoungfruitwasdestroyed,
comparingwithCK,duringlowtemperature．Therefore,thecriticallowtemperaturewas６℃,thecriticaltimewas
１２hinseed．ThisstudywouldprovideatheoreticalandpracticalsignificancetoimprovethebasisforthenewcultivaＧ
tiontechnologiesofloquatinSichuanregion．
Keywords:seed;chilingstress;peroxidation;activitiesofceldefenseenzyme;microstructure
　　枇杷(Eriobotryajaponica)为蔷薇科枇杷属
(EriobotryaLindley)植物,原产于我国亚热带地
区.果肉滑软多汁,营养丰富,具有较高的药用和园
林价值.枇杷开花坐果正值冬季低温期,因此寒害
成为抑制枇杷健康生长、发育的重要因素之一.陈
正洪(１９９１)对枇杷花果冻害的研究表明枇杷幼果最
易受冻,常表现为种子受冻致死.种子是产生多种
内源激素的中心,而激素是控制生长发育的关键物
质,因此种子除用于生长繁殖外,对果实生长发育也
极为重要(刘丙花等,２００８;侯元凯等,２０１１).枇杷
幼果种子受冻将严重影响枇杷果实坐果率、大小、外
观、发育进程、成熟期.而前人主要研究了低温胁迫
对番茄(杜晓东等,２０１１)、紫花苜蓿(崔国文,２００９)、
西瓜(苏玉环等,２００８)等种子萌发的影响.
关于低温胁迫下枇杷种子抗寒机制的报道甚
少.只有郑国华等(２００８a,b)和张贺英(２００７)对低
温胁迫下枇杷幼果细胞超微结构及膜透性和保护酶
活性的变化作了相关研究,表明枇杷幼果在６℃、３
℃低温下超显微结构及膜透性和保护酶活性无明显
变化,０℃开始受冻,Ｇ３℃低温下,幼果受冻严重;陈
发河(２００８)通过对枇杷果实冷害及其抗冷性诱导机
理研究,得出热处理能诱导合成一系列蛋白,有效缓
解冷害.而以幼果果肉为试材,从生理和组织结构
来研究枇杷幼果种子耐寒性的报道尚少.本研究以
枇杷幼果种子为材料,研究低温胁迫下其组织结构、
膜脂过氧化及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶
(CAT)和过氧化物酶(POD)活性的变化,为系统研
究枇杷抗寒机制和抗寒栽培新技术提供依据.
１　材料与方法
１．１材料
‘早钟六号’幼果种子,取自四川省成都市龙泉
驿区柏合镇工农村果园.选取长势一致无病虫害与
机械损伤、生长正常的带幼果枝条,果径为１．５~２
cm,采后４h内抵达实验室,将其培养在装有营养
液的锥形瓶中,营养液采用改良霍格兰配方,进行梯
度降温后,分别置于６、３、０、Ｇ３℃条件下处理１２、２４、
３６、４８h,以１５℃为对照.６、３、０℃处理置于人工
气候箱(相对湿度为７０％,光照时间为７:００－
１９:００,光照强度为３０００lx).Ｇ３℃处理置于改装
冰柜,其精确度为±１℃,用普通日光灯照射,其相
对湿度、光照时间和强度同人工气候箱处理相一致.
对‘早钟六号’幼果种子在不同温度不同时间段进行
相关生理指标测定.选取低温处理４８h枇杷幼果
种子进行解剖结构研究.
１．２方法
参照李合生(２０００)的方法,用DDSＧ３０７型电导
仪测其电导率;MDA的测定采用硫代巴比妥酸法;
超氧化物歧化酶(SOD)活性测定用抑制光化还原
法;过氧化氢酶(CAT)活性测定用高锰酸钾滴定
法;过氧化物酶(POD)活性测定用愈创木酚法.显
微结构的观察用经典石蜡切片法.
２　结果与分析
２．１低温胁迫下枇杷幼果种子相对电导率的变化
相对电导率反映细胞膜透性的变化.图１显
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示,枇杷幼果种子相对电导率随处理温度降低和时
间延长整体呈上升趋势.低温处理１２h,相对电导
率前期变化缓慢,３℃低温之后迅速增加,而其余处
理均在６℃低温后迅速增加.Ｇ３℃处理４８h,相对
电导率达最大值(５５．４７％).说明枇杷幼果种子于
６、３℃以下低温分别处理２４、１２h以后,细胞膜透
性开始出现变化,外渗物质增多,细胞膜在一定程度
上遭受破坏.
图１　低温胁迫下枇杷幼果种子相对电导率的变化
Fig．１　Changesofelectrolyteleakageinseedof
loquatyoungfruitunderchilingstress
图２　低温胁迫下枇杷幼果种子 MDA含量的变化
Fig．２　ChangesofMDAinseedofloquat
youngfruitunderchilingstress
２．２低温胁迫下枇杷幼果种子 MDA含量的变化
MDA作为膜脂过氧化反应的终产物,是细胞
膜受害的重要指标之一.由图２可知,枇杷幼果种
子 MDA含量在低温处理１２、２４h以内变化幅度不
大,随着处理时间延长而迅速增加,从３℃低温开始
显著高于对照.表明枇杷幼果种子膜脂过氧化反应
３℃低温处理３６h后逐渐增强.
２．３低温胁迫下枇杷幼果种子SOD活性的变化
SOD作为清除氧自由基的关键酶,对防止氧自
由基对细胞膜的伤害起重要作用.图３显示,低温
处理１２h,枇杷幼果种子SOD活性呈上升趋势,其
余处理其活性水平均呈先上升后下降趋势.低温处
理２４、３６h,SOD活性前期迅速上升,于３℃达最大
值,随后缓慢下降至低于对照;而低温处理４８h,
SOD活性于６℃达最高值,随后迅速下降至低于对
照,表明SOD活性受到明显抑制.
图３　低温胁迫下枇杷幼果种子SOD活性的变化
Fig．３　ChangesofSODinseedofloquat
youngfruitunderchilingstress
图４　低温胁迫下枇杷幼果种子CAT活性的变化
Fig．４　ChangesofCATinseedofloquat
youngfruitunderchilingstress
２．４低温胁迫下枇杷幼果种子CAT活性的变化
CAT是控制植物体内 H２O２水平的重要酶类.
图４显示,低温处理１２、２４h,枇杷幼果种子CAT
活性整体呈上升趋势,表明低温胁迫诱导了其活性
上升.而低温处理３６、４８h,CAT活性前期均剧烈
上升,分别于０、６℃低温以后下降,但在不同低温
下,前者CAT活性均高于对照,而后者于６℃低温
５６６５期　　　　赖静等:低温胁迫下枇杷幼果种子膜脂过氧化、保护酶活性及显微结构的变化
图版I　低温胁迫下枇杷幼果种子石蜡切片显微结构　A．对照组种子显微结构;B．６℃低温下种子显微结构;C．３℃低温下种
子显微结构;D．０℃低温下种子显微结构;E,F．Ｇ３℃低温下种子显微结构.Co:子叶;Le:真叶;Lp:真叶原始体;Te:种皮.
PlateI　Microstructureforseedofloquatyoungfruitunderchilingstress　A．MicrostructureofCKloquat;B．Microstructureof６℃
loquat;C．Microstructureof３℃loquat;D．Microstructureof０℃loquat;E,F．MicrostructureofＧ３℃loquat．Co:Cotyleton;Le:Leaf;Lp:Leaf
primordium;Te:Testa．
后降至低于对照.表明６℃低温处理４８h后,枇杷
幼果种子CAT活性受到明显抑制.
２．５低温胁迫下枇杷幼果种子POD活性的变化
POD在逆境中对细胞膜保护起重要作用.由
图５可知,不同处理下POD变化趋势为升－降－
升,但低温处理１２、２４h,POD活性变化幅度低于其
他处理,整体呈上升趋势,且低温处理１２h,POD活
性明显高于处理２４h.低温处理３６、４８h,POD活
性于６℃前迅速上升,随后急剧下降,于３℃达到低
值后又迅速上升到明显高于对照.表明枇杷幼果种
子POD活性低温胁迫３６h后出现明显紊乱.
２．６低温胁迫下枇杷幼果种子显微结构的变化
图版I:A显示,正常枇杷幼果种子由种皮和种
胚组成,种皮与种胚连接紧密、无分裂,种皮细胞小
而排列紧密,多呈方形或长方形;靠近种皮的种胚细
胞小、排列紧密,往深处体积逐步增大,形状越来越
不规则,排列疏松;种皮细胞被番红染成紫红色,种
胚真叶原始体处偶有几个细胞被番红染色,颜色较
浅.６℃低温下,枇杷幼果种子的种皮与种胚轻微
分离,种皮被番红染色正常,且种皮最外层有明显凹
陷.种胚细胞被番红染色面积大且颜色呈紫红色,
真叶原始体处等均无破裂现象(图版I:B).３℃低
温下,枇杷幼果种子的种皮与种胚轻微分离,两者连
接处的蜡质层出现明显凹陷;种皮有缺失,经番红染
色后显色正常;真叶原始体处有破裂,种胚中偶有几
图５　低温胁迫下枇杷幼果种子POD活性的变化
Fig．５　ChangesofPODinseedofloquat
youngfruitunderchilingstress
个细胞被番红染色,其染色深度和面积均小于６℃
低温处理,可能是由于３℃低温下种胚细胞中一些
物质成分和含量发生了变化.０℃低温下,枇杷幼
果种子显微结构如图版I:D所示:种皮与种胚紧密
连接;种皮被番红染色异常,颜色较深呈紫褐色;真
叶原始体分化出真叶,细胞破裂严重,种胚细胞被番
红染色程度和面积均大于６℃低温处理.Ｇ３℃低
温下,枇杷幼果种子的种皮与种胚出现严重分离,两
者连接处的蜡质层出现明显凹陷;种皮有缺失,番红
染色后显色异常,颜色深至紫褐色;种胚细胞被番红
染色面积大、颜色深,部分细胞被染成褐色,局部出
现明显皱缩、破裂现象(图版I:E,F).
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　　以上显微结构的变化反映了不同低温下枇杷幼
果种子的组织结构变化,这为枇杷幼果抗寒性提供
了直观证据.本研究表明,枇杷幼果种子在６℃低
温下开始受冻,随着温度越低,受冻症状越严重,这
一结果同生理结果基本一致;低温胁迫下,枇杷幼果
种子最先受冻部位为种皮,其次为种胚真叶原始体
或真叶,最后到细胞破裂.Ｇ３℃低温下,种胚子叶
细胞皱缩、破裂,发生不可逆的损伤,表明枇杷幼果
遭受严重冻害.
３　讨论
３．１枇杷幼果种子抗寒性与膜脂过氧化和保护酶活性
本研究表明,低温胁迫下SOD、CAT活性前期
上升,到一定胁迫程度后均受到抑制,防御能力减
弱,这与前人(王华等,２０００;杨盛昌等,２００３;郑国华
等,２００８)的研究结果相似.SOD活性越高,说明其
转化超氧物阴离子自由基(O－２􀅰)能力越强,效率越
高.表明枇杷幼果种子通过自身生理调节,转化多
余自由基以适应低温;０、Ｇ３℃低温持续２４h后,
SOD活性逐渐降低至低于对照,表明在该低温胁迫
下,枇杷幼果种子SOD酶转化自由基(O－２􀅰)能力
减弱,SOD酶活性降低.CAT活性在低温持续２４
h以内,均高于对照,表明低温诱导了其活性上升,
枇杷幼果种子CAT酶清除SOD酶转化而成 H２O２
能力增强,从而彻底清除多余的活性氧;６℃低温持
续４８h后,CAT活性受到明显抑制,迅速降低,表
明该低温胁迫下枇杷幼果种子CAT酶遭受不可逆
的破坏.SOD酶、CAT酶受损将造成活性氧的大
量积累,膜脂过氧化反应剧烈,MDA含量增加,从
而引起生理代谢失调,造成膜结构受损.枇杷幼果
种子POD酶由无到有,说明低温可诱导枇杷幼果
种子POD酶的产生,是对低温胁迫的保护性应激
反应;低温胁迫３６、４８h时,POD活性变化剧烈无
常,这同前人(杨春祥等,２００５;杨盛昌等,２００３;王华
等,２０００)的研究结果不同,可能是由于枇杷幼果种
子受冻后,相对电导率的升高,细胞膜透性增强,外
渗物质增多,影响POD活性测定或低温下产生的
其他物质同POD酶活性变化有一定相关性.
３．２枇杷幼果种子抗寒性与显微结构
显微结构表明,枇杷幼果种子最先受冻部位为
种皮,其次为种胚真叶原始体或真叶,再次到细胞内
物质成分和含量变化,最后到细胞破裂.种皮位于
种子最外层,最早感受外界温度变化,能对低温胁迫
做出最快反应;种胚真叶原始体或真叶遭受破坏,说
明低温抑制了种胚的生长发育,间接影响果实;同
时,种子细胞中一些细胞核、染色体、木质素和单宁
等物质被番红染色成红色,随着温度降低,颜色基本
呈逐渐加深趋势,这可能是冷害加剧了细胞的木质
化程度,从而引起木质素大量积累.POD为木质素
合成最后一步的关键酶,与木质素含量呈正相关(梁
艳荣等,２００３;田国忠等,２００１).这与POD活性在
低温胁迫严重情况下又再度上升的现象有一定相关
性.Ｇ３℃低温下,种胚子叶细胞破裂,从解剖结构
上证明了细胞膜受损.
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