全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 23(4)：352— 356 2003年 7月
多胺与香蕉抗寒性的关系的研究
周玉萍，王正询 ，田长 恩
(广州大学生物与化学工程学院 ，广东广州 510405)
摘 要 ：人工气候箱 中模拟寒 潮对香蕉苗造成低温伤害 ，低温胁迫前用 1 mmol·L- 多胺 (PAs)和 I)-精 氨酸
(D-Arg)喷洒香蕉叶片。结果表明，低温胁迫后香蕉叶片内源腐胺(Put)含量下降，亚精胺(Spd)含量明显增
多，精胺(Spm)比较稳定 ；D-Arg处理的内源多胺总量明显降低。外源 Spd和 Spm可以提高受冷胁迫的香蕉
叶片中过氧化物酶(POD)活性、降低电解质渗漏率、增加可溶性糖和脯氨酸的含量，有助于提高香蕉的抗寒
力 ；Put对香蕉抗寒 力没有 明显影 响 D-Arg则有不利作用。
关键词 ：香 蕉；多胺 ；抗寒性
中图分类号 ：Q69；S13 文献标识码 ：A 文章 编号 ：1000—3142(2003)04-0352—05
Studies on the relation of polyamines and
cold．resistance of banana
ZHOU Yu—ping，W ANG Zheng—xun，TIAN Chang—en
(School of Biological Science and Chemical Engineering，Guangzhou Univetsity，Guangzhou 510405，China)
Abstract：The plantlets of banana(M usa acuminate(AAA group)‘Dwarf Cavendish’Brazil)suffered from low—
temperature stress caused by the artificial lowering of temperature in the phytotron．1 rnmol·L- polyamines
(PAs)and D-Arginine(D-Arg)sprayed on the banana leaves before the chiling stress．The experiments sug—
gested that endogenous putrescine(Put)content dropped dramatically，hut endogenous spermidine(Spd)content
increased obviously and sperm ine(Spm)content stabilized in banana leaves suffered by chilling stress；Endoge—
nous polyamine contents dropped obviously in hanana leaves suffered hy D-Arginine treatment．Activities of
peroxidase(POD)and contents of soluble sugars and proline were increased，and relative electric leakage of cy—
toplasmic membranes were reduced in banana leaves by Spd and Spm treatments．So the results is that Spd
and Spm can increase the ability of cold—resistance，but Put may have a less role and D-Arg has opposite role in
the ability to cold—resistance．
Key words：banana；polyamines；cold—resistance
香蕉为热带果树，极不耐寒 。低温冷害是地处
亚热带 的华南地 区香蕉 最 主要 的 自然灾 害 之一 ，研
究香蕉冷害机制和寻求提高香蕉抗寒力的技术 日益
受到重视(王泽槐等，1994；周碧燕等，1995；郑家基
等，1996；周玉萍等 ，2002)。
多胺普遍存在于植物体 内，调节着植物的生长
发育 、形 态建 成 和抗 逆 性 (Philip等 ，1989；Slocum
等，1984)。有关多胺提高植物抗性方面的研究主要
有苹 果 的抗 渍性 (Wang和 Stefens，1985)，黄瓜
(Wang，1987)、玉米(宋凤斌等，1995)、柑橘(林定波
等 ，1994)、龙眼(郑家基等，1996)的抗寒性等。这些
研究均证实植物对各种环境胁迫的反应与多胺有密
切关系，逆境胁迫会引起植物体 内多胺的改变。本
文通过对香蕉苗进行低温胁迫后测定叶片内源多胺
收稿 日期 ：2002—09—16 修订 日期 ：2003一Ol一20
作者简 介 ：NJ_-~,{tg(1970一)，女 ，湖 北黄 梅人 ，讲师 ，硕 士 ，从 事植 物抗性 生理研 究
。
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4期 周玉萍等：多胺与香蕉抗寒性的关系的研究 353
含量 ，与叶面喷施一定浓度 的多胺 (腐胺 、亚精胺 、精
胺 )及多胺合成抑制 剂 (D-精氨 酸 )对 低 温胁迫 后的
香蕉苗各项抗寒 生理 指标 的影 响 ，探 讨不 同 多胺 增
强香 蕉抗寒力 的生理效应 。
1 材料和方法
I．1材 料
供试材 料为广东 大量栽 培的 巴西蕉 (Musa UCN—
minate(AAA group)、Dwarf Cavendish、Brazil )的
高杆品系，选健康香蕉的吸芽进行快速繁殖，试管苗
于 2002年 3月 5 Ft移植 到营养杯 中栽 培 ，幼苗按常
规进行管理 ，栽 培至 2002年 6月 ，香蕉 苗假 茎高约
20 cm，着生 4～5片展开 叶 。
1。2处理方法
选取生长势一致 ，无病虫害的健康幼苗 18株分
为 2组，其中一组为 3株置于室内(室温 3O℃左右)
自然 生长 ，每天喷洒 蒸馏 水 ；另一 组 15株进行 冷胁
迫处理 ，在人工气候箱(LRH250一GS)内进行逐步降
温，降温过程为 25℃ 24 h，15℃ 24 h，6℃ 24 h。
香蕉苗在 15℃处理 之前 ，按表 1进行 5种不同 的处
理(每处理 3株苗)，药品为整株喷施 ，以叶片上下表
面湿透为准；6℃处理(周玉萍等，2002)24 h后立即
取样测试各项生理指标。配合降温过程的光照条件
为 ：每天光照 12 h，光照强度为 40／~mol photons·
m ·s一，相对 湿度为 7O ～8O 。实验重复 5次 。
1．3内源 多胺测定
称取 0．5 g新 鲜 叶 片加 人 5 mL预冷 的 5 高
氯酸，研磨，匀浆，冰浴浸提 1 h后高速冷冻离心
(26 000×g 4℃)25 min(离 心机 型号 ：HITACHI
himac CR21)，取上清液。按杨浚等(1988)的薄板
层析法分离丹磺化多胺 ，以荧光分光光度计 (型号 ：
970CRT，上海分析仪器总厂)分别测定丹磺化 Put、
Spd和 Spm的荧光值，再根据标准曲线求出样品的
多胺含量。Put、Spd和 Spin标样为 Sigma产品，含
量大于 98 。
1．4过氧化物 酶活性 测定
采用愈创木 酚法 (张志 良，1980)测定 ，称取 0．1
g新鲜 叶片 ，加 人 1O mL磷 酸 缓 冲液 (pH6．5)，研
磨，匀浆，以 3 000×g离心 20 min，上清液用于酶活
性测定 。
1．5电解质渗 漏率测定
采用刘鸿先等(1985)的方法 ，以打孑L器取叶圆
片 18片 ，抽真空 ，以 2O mL纯水 浸泡 2 h后 ，在 3O
℃下测叶片的第一次电导率 E。，样品煮沸 5 min，冷
却至 3O℃，测定 第 二 次 电导率 E ，以 E ／E ×
100 计算电解质渗漏率百分率(相对电导率表示)。
表 1 实验 用香蕉 苗的不 同处理方法
Table 1 Different treatments of banana
plantiets in the experiment
样 品 Sample 处理方法 Treatments
对照 Control nature temperatu re+H2 O
处理 1 Treatment 1 chilling stress+H2 O
处理 2 Treatment 2 chiling stress+1 mmoI．I 一1 Put／)
处理 3 Treatment 3 chiling stress+1 mmoI．I 1 Spd])
处理 4 Treatment 4 chiling stress+1 mmoI．I SpmD
处理 5 Treatment 5 chilling stress+1 mmoI．I 1 D-ArgI)
1)Put：putreacine腐胺 ；Spd：spermidine亚精胺i Spm：spermine
精胺 ；D-Arg：D-Arginine 13-精氨酸 ，four drugs all made by the Sig—
ma corn panY
表 2 低温胁迫和 D-Arg对香蕉叶片中内源多胺含量的影响
Table 2 Effects of chilling stress and D—Arg on po1yamines(PAs)contents in banana 1eaves
1．6 司溶 性 多糖 测 定
采用 蒽酮 法 (张 志 良 ，1980)，称 0．5 g鲜 叶 ，研
磨 ，匀浆，置 8O℃热水浴 30 min后 ，加人饱和中性
醋酸铅，除去混合液 中的蛋 白质，过滤后 ，即为可溶
性糖提取液 。
1．7脯氨酸测定
采用酸性茚三酮法 (张志 良，1980)，称 2 g鲜
叶 ，用 80 乙醇研 磨 ，匀浆 ，定 容 至 10 mL，加盖后 ，
在黑暗 中提取 24 h，以 3 000×g离 心 ，即为脯氨 酸
提取液 。
2 结果与分析
2．1香蕉苗经低温胁迫后内源多胺的变化
表 2表 明 ，香 蕉苗 经低温胁 迫后 叶片 内源 多胺
的总量(PAs)下 降 11．17 ，其 中，Put的含量下降
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显著 ，达到 55．21 ，Spd含量上 升 22．3O ，Spin含
量基 本不变 ；冷胁 迫前 喷施 D—Arg的 内源 多胺 总量
(PAs)与室温对 照相 比下 降 26．81 ，其 中，Put、
Spd分别 下降 65．47 、22．98 ，但 Spm 含 量增 加
15．00 。
试验结果表 明 ，香蕉苗在遭 受低温胁迫 时 ，内源
多胺各组分 的变 化情况 不 同 ，Put减少 ，Spd明显增
多 ，Spm 比较稳定 。这 种现 象可 能是 由于低 温胁 迫
导致 Put合成的减少或者是参与催化 Spd合成的酶
的活性增 强 ，部 分 Put转 化 为 Spd，从 而大 量 积 累
Spd的缘故。D-Arg抑制 了 Put的合成，同时也抑
制了 Spd的增 加 。
2．2外源多胺对低 温胁迫后香 蕉 叶片过氧化 物酶活
性的影响
过氧化 物酶(POD)属于植 物 膜 系统 的保护酶 ，
能有效地清除低温胁迫所产生的活性氧 自由基，使
植物免受低温伤害，大量研究表明，POD是反映植
物抗寒性的重要生理指标。表 3表明，与对照比较 ，
冷胁迫 24 h后，香蕉叶片 POD活性降低了 9．63 ；
叶面喷施 Spd和 Spm 明显 提 高 了 POD活性 ，分别
达到 33．O0 、18．25 ；喷施 Put和 D-Arg致 使
POD活性 明显降低。试验结果说 明，适 当浓度的
Spd和 Spm能提高低温胁迫期香蕉 POD活性，对
细胞膜 的稳定性有 一定作用 ，1 mmol·L 的 Put和
D-Arg对香 蕉的 POD活性有 不利影响 。
表 3 多胺对低温胁迫 24 h香蕉 叶片
过氧化 物酶活性的影响
Table 3 Effects of PAs on the POD activity in
banana leaves subjected to chilling stress for 24 h
处理 POD Activity X寸照相比的改变竽
Treatments (／X OD — In。 w )
2．3外源多胺对低温胁迫后香蕉叶片细胞质渗漏率
的影 响
相对电导率是衡量细胞内电解质扩散到细胞外
的一项生理指标。植物受到低温伤害，生物膜首先
发生膜脂的物理相变 ，细胞膜 产生龟裂 ，因而膜 的透
性增大，大量电解质外泄，细胞的渗漏率提高，植物
遭受伤 害。
表 4表明，冷胁迫 24 h导致香蕉叶片细胞质渗
漏率提高了 24．O1％，结果说明 6℃的低温胁迫致
使叶片相对电导率提高，表明细胞膜稳定性降低 ，细
胞内含物外渗增多。冷胁迫前喷施外源多胺和 【)_
Arg能改变香蕉叶片细胞膜的稳定性。其中 Spd和
Spm使相对电导率分别降低 了 26．63 、21．4O ，
有利于提高细胞质膜的稳定性 ，从而提高了香蕉的
抗寒性 ；Put和 D-Arg致使 叶片相对 电导率略微提
高 ，对香蕉 叶片细胞 膜没有保护作用 。
表 4 多胺对低温胁迫期 24 h香蕉叶片
电解质渗漏率的影响
Table 4 Effects of PAs on the electrolyte leakage in
banana leaves subjected to chilling stress for 24 h
表 5 多胺对低温胁迫期 24 h香蕉 叶片
可溶性 多糖 的影响
Table 5 Effects of PAs on the contents of soluble sugars
in banana leaves subjected to chilling stress for 24 h
2．4外源 多胺对低 温胁 迫后香蕉 叶片可溶性 多糖的
影响
表 5表明，与室温对照比较，冷胁迫 24 h导致
香蕉 叶 片 可 溶 性 多糖 含 量 增 加 2O．13％ ，冷 胁 迫
前，喷施不同多胺 ，能不同程度提高冷胁迫后可溶
性多糖的含量 ，其 中 Spm效果最显著 ，提升幅度为
36．4O ，Spd次 之 ，提 升 幅 度 为 28．69 ，但 Put
和 D-Arg处理 ，使香蕉叶片可溶性糖含量与冷胁
迫 比较 ，变化 不 明显 。试 验 结 果 说 明 ，Spm 和 Spd
通过提高低温胁迫下 的叶片可溶性多糖的含量，
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增加细胞质 的浓度 ，从而降低细胞膜对低 温的敏
感性 ，降低 细胞 膜脂 相变 温 度 ，有利 于 增 强植 株 的
抗寒性 。
2．5外源 多胺 对低 温胁 迫 24 h后香 蕉 叶 片脯 氨酸
的影 响
作为植物细胞内的一种游离氨基酸——脯氨酸
含量的变化对低温比较敏感 ，低温可以促使脯氨酸
积累 。脯氨酸 的增 加 有助 于细胞 或 组织持 水 ，增强
植物对不良环境的抵抗力。表 6表明，与室温对照
比较 ，冷胁 迫 24 h导致 香 蕉 叶 片脯 氨 酸 含量 增 加
32．1o％，喷施多胺能普遍提高冷胁迫后香蕉叶片脯
氨酸含量，其中 Spm效果最显著，升幅达 53．48 ；
Spd次之 ，升幅为 45．94 ；Put为 35．29 ，与冷胁
迫基本相 同；bAN 则会 导致 冷 胁迫后 的脯 氨酸 含
量 的降低 。试验结果说 明 ，Spm 和 Spd能够提 高香
蕉冷胁迫后 的叶片 内脯 氨酸 的含 量 ，有 利于 提高香
蕉苗的抗寒力，Put效果不明显，【)_Arg不利于香蕉
在低温条件下的脯氨酸积 累 。
表 6 多胺对低温胁迫期 24 h香蕉叶 片脯氨酸的影响
Table 6 Effects of PAs on the content of proline in
banana leaves subjected to chilling stress for 24 h．
3 讨 论
在高等植物 中，多胺包括腐胺(二胺)、亚精胺
(三胺)和 精胺 (四胺 )，氨 基 数 目越 多 ，生 理 活性越
大。多胺生物合成途径的中心产物是腐胺(Put)，由
精氨酸通过两条不同的路线而形成的；其 中主要途
径是精氨酸(Arg)首先 由精氨酸脱羧酶(ADC)催化
脱羧，生成鲱精胺 (Agm)，从 而生成腐胺 。而腐胺
再经过加入氨丙基残基，生成亚精胺 (Spd)和精胺
(Spm)。精氨酸脱羧酶在植物 中广泛分布，仅存在
于细胞 溶质 中，对 L一精氨 酸 表 现绝 对 特异 性 ；D一精
氨酸 (~Arg)，二 氟 甲基 氨 基 酸 (DFMA)则是 该酶
的活性抑制剂 ，抑制植物体 内腐胺 的合成 (Philip
和 Russell，l989)。
有关环境胁迫与多胺关系的研究表明，一些报
道认 为植 物在 遭 受 各种 胁 迫 时会 导 致 Put大量 积
累 ，而 Spd和 Spm 含 量 不 变 (Flores和 Galston，
1984；Flores和 Walter，1991)，这 与 ADC 活 性 有
关，胁迫发生时 ADC活性提高 。而另一些报道有
黄瓜幼苗在低温 (5℃)和常温(20℃)下处 理 2～24
h后 ，测得的 Spd含量表明，低温处理的较常温处理
的增加 ll6％～66 (Wang，1987)，春小麦在受到
O。胁迫时，虽然 ADC活性升高，但经 由 ADC途径
合成 Put能力的增强并未导致 Put的大量积累，而
是 Spd和 Spm的升高(安黎哲等，1995)；温州蜜柑
经抗寒锻炼，叶片 Put急剧下降，Spd、Spm含量增
加，抗寒力最大时，它们的含量均达到极值 (林定波
等，1994)。本试验结果表明，香蕉在遭受低温胁迫
后，叶片内的 Put含量急剧下降，而 Spd大量积累，
Spm含量较稳定 ；【)_Arg处理使 PAs总量下降，抑
制了Put的合成，并且 Spd含量也明显下降。这一
结果与后者基本相符。因此，植物在遭受不同的环
境胁迫条件下，内源多胺各组分的变化情况很不一
致，这是由于胁迫使植物体内 Put向Spd和 Spm转
化能力不 同所致，低温胁迫使植物体 内的 Put向
Spd和 Spm转 化 能力 增强 ，此外 ，不 同的实验 条件
与各自涉及材料等因素都是导致结果差异的原因。
多胺对植物抗寒性的提高作用是多方面的。多
胺作为多聚阳离子，可与膜结构上磷酸基团结合，直
接维持膜的稳定性；同时，多胺可提高 SOD、POD、
CAT等活性而清除 自由基，从而间接保护细胞膜；
另外，多胺保护细胞 的正常渗透性能而防止水分丢
失，还可作为细胞内 pH缓冲剂 ，有利于维持整个细
胞的稳定性和阳离子的穿膜运动，可促进胁迫发生
时蛋白质的合成 (Galston和 Sawhney，1990)。本
试验表明，外源 Spd和 Spm 能明显提高叶片 POD
活性、降低叶片的相对电导率 、增加其可溶性糖及脯
氨酸的含量 ；Put对上述各抗寒因子的影响不明显。
结合低温胁迫后 ，内源多胺各组分的变化情况来分
析 ，在低温胁迫时，Put含量的下降可能是由于 Put
转变成 Spd的速度加快所致，是一种生理适应性反
应。外源 Spd和 Spm 对香蕉抗寒力的提高有着极
其重要的作用 ；高浓度的 Put(1 mmol·L。·)对香蕉
抗寒力的提高没 有发挥作用；【)_Arg由于抑制 了
Put的合成 ，致使 Put向 Spd转化减少 ，对香蕉抗寒
力有一些负面影响。总之，多胺与香蕉抗寒性的关
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系 比较 复杂 ，尚待进一 步深 入研究 。 Wang SY．1987．Changes of polyamines and ethylene in cu—
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