全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 24(4)：359·一362 2004年 7月
水杨酸对低温胁迫香蕉幼苗呼吸作用的影响
康国章l，2，孙谷畴2，王正询0
(1．河南农业大学国家小麦工程技术研究中心。河南郑州 450002；2．中国科学院华南
植物研究所，广东广州 510650；3．广州大学生物系，广东广州 510405)
摘 要：探讨了水杨酸(salicylic acid，sA)对低温胁迫香蕉幼苗叶片呼吸作用的影响。在常温下用0．5 mmol／
L SA水溶液处理香蕉幼苗，能明显提高香蕉幼苗的抗氰呼吸和细胞色素呼吸，增加总呼吸量，提高产热量；在
随后 7℃低温胁迫与常温恢复期间SA预处理，能抑制总呼吸速率的下降，这种对总呼吸下降的抑制与此时
细胞色素途径维持在较高的水平有关，而与抗氰呼吸无关。此时也未检测到 SA预处理植株叶片产热量增加
的现象。
关键词：水杨酸；呼吸作用；香蕉；低温胁迫
中图分类号：Q945 文献标识码：A 文章编号：1000—3142(2004)04—0359—04
Effect of salicylic acid on respiration of
chilling-stressed banana seedlings
KANG Guo—zhang 一，SUN Gu—chou ，WANG Zheng—xun。
(1．National Engineering Research Center for Wheat of Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002 t China；
2．South China Institute of Botany，the Chinese Academy of Sciences，Guangzhou 5 10650。China；
3．Department of Biology，Guangzhou University，Guangzhou 510405，China)
Abstract：Effect of salicylic acid(SA)on the respiration of the chiling—stressed banana plants was investigated
in this paper．Treatment of banana plant with 0．5 mmol／L SA hydroponic solution by form of foliar spray and
root irrigation at 30／22℃ for 1 day raised the total respiration(Vt)，which was related to the increase both in
alternative pathway(p Valt)and in cytochrome pathway(pVcyt)．During subsequent chilling stress at 7℃
and recovery periods，however，SA pretreatment inhibited the decrease in Vt and pVcyt．But SA did not
change P Valt and heat production，indicating that the enhancement of SA on Vt could not be from p Valt，but
from pVcyt．The mechanism of SA on Vt during chiling stress was explored．
Key words：salicylic acid；respiration；banana；chilling stress
近年来，水杨酸(salicylic acid，SA)在植物抗环
境胁迫(冷、热、盐、干旱、重金属等)中的作用已引起
人们 广 泛 的 注 意 (Janda等，1999；Mishra和
Choudhuri，1999；Dat等，2000；Senaratna等，2000；
AI—Hakini和 Hamada，2001)。在前文中，我们研究
发现，SA常温处理香蕉幼苗，能减少随后低温胁迫
期间叶片的萎蔫面积，降低胞内电解质的泄漏，提高
叶片的光合作用等功能，提高植株的抗寒能力
(Kang等，2003；康国章等，2003)。呼吸作用是植物
细胞最主要的新陈代谢之一，它为细胞的绝大多数
代谢活动提供物质与能量。已发现 SA在产热植物
开花时与植物的产热有关(Rasin等，1987)，并且外
源SA能提高产热量，使植物提前开花(Rasin，
1992)。SA是否在低温下通过影响呼吸作用来提
收稿日期：2003-07—02 修订日期：2003—10—20
基金项目：广州市重点资助项目(1999—11)；中国科学院研究生院研究生科技创新项目。
作者简介：康国章(1971一)，男，河南伊Jl1人，博士，植物生理学专业，从事植物抗逆分子生理。
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360 广 西 植 物 24卷
高植物的抗寒性?此方面的研究尚未见报道。本文
以香蕉幼苗为实验材料，采用氧电极法研究了 SA
对香蕉幼苗呼吸作用的影响，以进一步探讨其提高
香蕉幼苗抗寒性的机制。
1 材料与方法
1．1材料的处理
实验材料为香蕉冷敏感品种威廉斯 8818(Mu—
sa acuminata cv．Williams 8818)(中国科学院华南
植物研究所香蕉组培中心从威廉斯品种中选育出来
的高产优质栽培品系)。取经过茎尖组织培养获得
的健康组培苗种植于黑色营养钵(10 cm×6．5 cm×
9 cm)中，土壤和砂石的比例为 10：1，每钵 1苗，一
般田间管理，生长 3个月后，选取株高 11 cm左右、
四叶一心和生长一致的健壮植株用于本实验。同时
采用喷叶与灌根相结合 的方法对植株进行 SA处
理。喷洒的标准以溶液自叶片上 自然流下为准，灌
溉以每株苗 2O mL为准。用不同浓度的 SA(0～
3．5 mmol／L)水 溶 液 对 在 常 温 条 件 (PPFD，
250~mol m- S‘(12／12 h)；昼夜温度 30／22℃；RH，
70 )下生长的香蕉幼苗处理 1 d，然后与经过蒸馏
水处理的幼苗(CK)一并放人低温培养箱(PPFD，
150／zmol m- s‘(12／12 h)；RH，70 )中进行 7℃
低温胁迫处理，而后在常温(30／22℃)下恢复 2 d。
预备实验证明，香蕉幼苗对低温胁迫非常敏感，在
15℃时停止生长，在 6℃出现萎蔫或冷斑。因此，
对香蕉幼苗进行 7℃低温胁迫，此温度下香蕉幼苗
叶片不出现萎蔫和冷斑，可避免萎蔫和冷斑对生理
指标测定的干扰。每处理重复 4次(4株)。
1．2测定方法
1．2．1产热量的测定 根据文江祁等(1995)的方
法，并有修改。把50 mL干净的锥形瓶四周用绝缘
的泡沫塑料密封好，打开瓶塞(瓶塞插有点温计的探
头)放人培养箱中，静置30 min，以与培养箱内的温
度相同。取处理香蕉植株最上部刚全展的整片叶，
立即放人锥形瓶中，并使温度测量探头与叶片表面
相接触，盖紧瓶塞，20 min后，读取点温计上的读
数。点温计的最小分度为 0．2℃。
1．2．2呼吸速率的测定 参考周功克等(2000)方
法。取上述用于产热量测定的叶片0．5 g，剪成宽约
1 mm的片段，迅速放人氧电极(Clark型)的测定瓶
中，测定叶片的氧呼吸速率以及加入各种呼吸抑制
剂的氧吸收速率。测定温度为 28℃。所有呼吸速
率皆以 L O：·g FW ·h- 为单位表示。所用
KCN浓度和 m—CLAM(间一氯苯氧肟酸)浓度均为
l mmol／L。交替途径与细胞色素途径的实际运行
量采用 Bahr和 Bonner(1973)提 出的氧肟酸滴定
法，并经 Theologis和 Latis(1978)修改用于测定植
物组织的公式来计算：
Vt=p Valt+pVcyt+Vres
其中Vt是总呼吸，p代表细胞色素途径实际运
行的分数，pVcyt是通过细胞色素途径的呼吸；Vres
是不被 KCN和m—CLAM共同抑制的剩余呼吸；P
代表抗氰呼吸实际运行的分数，P Vah代表抑制剂
不存在时抗氰呼吸的实际运行量。
2 结果与讨论
2．1 SA对低温胁迫香蕉幼苗总呼吸速率的影响
常温(30／22℃)下，经 0．5 mmol／L SA处理 l
d的香蕉叶片的 Vt较未经 SA处理的对照(CK)上
升了 36．3 (图 l-a)。1 d后开始下降，7℃低温胁
迫使 CK香蕉幼苗叶片 Vt迅速上升，3 d后 CK叶
片的总呼吸速率(Vt)下降了 21．2 ；在常温恢复期
间，CK的 Vt虽有较大幅度的回复，但未达到冷胁
迫前水平(81．3 )。在低温胁迫期间，SA预处理
植株的Vt与CK变化趋势相似，低温胁迫 1 d虽使
Vt有所上升，但升幅不明显，Vt接近于 CK水平，
差异不显著；而后虽下降，但降幅明显低于 CK，故
此时 sA处理的Vt明显高于 CK，并且常温恢复2 d
后能迅 速恢复 到冷胁迫前 的水平 (为常温下 的
95．2 )，此时 SA处理的 Vt比CK高 42．8 。这
表明，SA能明显提高低温胁迫和恢复期间香蕉幼
苗的呼吸速率。
2．2 SA对低温胁迫香蕉幼苗抗氰呼吸与细胞色素
途径的影响
植物的呼吸途径主要包括 2条，即细胞色素途
径(Vcyt)和抗氰呼吸途径(Valt)。SA对 Vt的影
响是通过哪一个途径起作用的?图 1一b表明，常温
下 SA处理 1 d后叶片的抗氰呼吸的实际运行量(p
Valt)明显上升，较 CK上升了 37．2 。低温胁迫 1
d也使 CK幼苗叶片的p Valt快速上升，但随后迅
速下降，到冷胁迫的第 3 d已降至低于冷胁迫前水
平，恢复 2 d后，CK的 p Valt继续下降，甚至低于
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4期 康国章等：水杨酸对低温胁迫香蕉幼苗呼吸作用的影响 361
冷胁迫前的水平(为冷胁迫前的 94．2 )。低温胁
迫也使经 SA预处理幼苗的 p Valt有所上升，但上
升幅度较小，略高于 CK；随后也快速下降，变化趋
势与CK相似，且与CK无明显差异。
与对照相比，1 d的SA常温处理使细胞色素呼
吸实际运行量(oVcyt)上升了 27．1 (图 l-e)。7℃
低温胁迫期间 CK和 SA预处理植株叶片的 pVeyt
均迅速下降，其变化趋势与 Vt相似；然而，SA预处
理能减缓这种下降趋势，因此，在低温胁迫期间，SA
处理的 oVeyt明显高于对照。在低温胁迫期间，Vt
与oVeyt的相关系数为0．873，差异达显著水平，而
与p Vah相关 系数较小，未达显著水平。这表明
≥
bo
：．
0
>
2
O
0 l 2 3 4 5 6 7
Days after SA treatment
SA在低温胁迫期间提高的 Vt主要来 自于细胞色
素呼吸，而与抗氰呼吸无关。
2．3 SA对低温胁迫香蕉幼苗产热量的影响
文江祁等(1995)发现，SA可使马铃薯切片的
抗氰呼吸与产热量均增加约 4O．2 左右。在本实
验中，0．5 mmol／L SA常温处理 1 d的香蕉幼苗叶
片的总产热量较 CK上升了约 25．3 (图 l-d)。可
见，常温 SA处理能显著增加香蕉幼苗的产热量。7
℃低温胁迫 1 d使对照香蕉幼苗的产热量显著上
升，但随后叶片的产热量下降较快，在低温胁迫第 3
d产热量甚至低于胁迫前水平。在低温胁迫初始 1
d，经 SA预处理幼苗叶片的产热量也有所上升，但
一 l
主0．8
0．6
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>
q 0
号
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意
Z
0 l 2 3 4 5 6 7
Days after SA treatment
0 l 2 3 4 5 6 7 0 l 2 3 4 5 6 7
Days after SA treatment Days afterSA treatment
图 1 SA对低温胁迫香蕉幼苗呼吸作用的影响
Fig．1 Effects of SA on respiration in chilling-stressed banana seedlings
AlVtI Blp Valt,CloVcytI Dlheat production．
增加幅度较小，与CK差异不显著，并在随后的低温
胁迫与恢复期间，二者之间的产热量也没有检测到
明显差异，表明在低温胁迫期间，SA不影响香蕉幼
苗叶片的产热量。
3 讨 论
在本文中，我们发现SA处理和低温胁迫均使
香蕉幼苗叶片的 Vt有较大范围的变化，表明其受
理化因子影响较大。SA能提高低温胁迫香蕉幼苗
叶片的 Vt，且这种提高主要来 自于细胞色素途径
(Vcyt)。植物的细胞色素呼吸途径在细胞中的主
要作用有：一为细胞新陈代谢提供能量；二是其中间
代谢产物，是细胞许多重要大分子物质合成的前提
物质。因此，我们推测，SA在低温下通过提高植物
的细胞色素途径来增加能量供应，并且保证许多大
分子代谢的正常进行，从而有助于细胞在低温下新
陈代谢的正常进行，从而提高抗寒性。
8 7 6 5 4 3 2 ● O
8 7 6 5 4 3 2 ● O
一． ．≥ 一 0 Tf一_分>q
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362 广 西 植 物 24卷
植物线粒体区别于动物线粒体的一个显著功能
特征是它具有一条对氰化物不敏感的呼吸电子传递
链，即抗氰呼吸途径，其本质是从呼吸链泛醌处分支
并以交替氧化酶为末端氧化酶的非磷酸化的电子传
递链。已发现，SA常温下能增强产热植物马铃薯
切片交替呼吸的运行程度，提高产热量(文江祁等，
1995)。由此，我们推测 SA能否通过提高非产热植
物香蕉幼苗的抗氰呼吸途径来增加非产热植物的产
热量来提高植物的抗寒性?但本文结果显示，低温
胁迫期间经 SA预处理叶片的抗氰呼吸和产热量与
对照无明显差异，可能是 SA提高产热量极低，难以
检测，也可能是 SA不通过抗氰呼吸来提高香蕉的
抗寒性。
抗氰呼吸途径普遍存在于高等植物中，它的发
生除与运行程度与植物自身发育和内在生理状态有
关外，还受许多逆境因子的影响。大量研究表明，各
种逆境因子均可引起植物抗氰途径能力的改变。例
如，当植物遭受高温、低温、机械损伤和病害侵染等
逆境条件时，均表现出抗氰呼吸能力的增强(Jolivet
等，1990{Vanlerberghe和 Mclntosh，1992；Wen和
Liang，1993；Purvis和 Shewfelt，1997；何军贤等，
1999)。在常温下，SA处理 1 d能明显提高香蕉幼
苗的抗氰呼吸与产热量，表明SA常温处理也可能
是一种逆境胁迫。但在随后的冷胁迫期间，SA不
能提高细胞的抗氰呼吸与产热量，我们推测，香蕉是
冷敏感性强的非产热性植物，虽然常温下 SA能通
过诱导抗氰呼吸来提高产热量，但在随后的严重低
温胁迫期间，这些产热量远不能提高细胞内环境的
温度。另外，SA对抗氰呼吸途径的诱导可能是短
暂性的，即不能使其长期处于较高水平的诱导水平。
感谢柯德森副研究员和徐志防副研究员的支持
和帮助!
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