不同温度处理对番茄离体花柄脱落及其相关酶活性的影响

不同温度处理对番茄离体花柄脱落及其相关酶活性的影响 不同温度处理对番茄离体花柄脱落及其相 关酶活性的影响 沈阳农业大学,2007—12,38(6):780,783 — Jo— urnalofShenyangAgriculturalUniversity,2007—12,38(6):780—783 不同温度处理对番茄离体花柄脱落 及其相关酶活性的影响 李晓红一,齐明芳,李天来,王倩,许宏伟3 (1.沈阳农业大学园艺学院,辽宁省设施园艺重点实验室,辽宁省工厂化高效农业 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 技术研究中心,沈阳110161; 2.辽东学院园艺系,辽宁丹东118003;3.北京-'Yr-普劳食品加工有限公司.北京100076) 摘要:以番茄品种辽园多丽离体花柄为试材,分别在25(CK),30,35~C下进行番茄花柄外植体培养.研究不同温度处理对番茄离体 花柄脱落过程及其相关酶活性的影响.结果表明:在25,35~C培养条件下,番茄离体花柄的脱落率随温度升高而有不同程度降低, 其中经32h培养,35?处理未发生脱落,而25?和3O?处理的脱落率分别为24.32%和12.39%.35oC处理花柄离区可溶性蛋白含量 随处理时间延长迅速降低,而25?和3O?处理变化不大.35?处理明显降低了离区纤维素酶与多聚半乳糖醛酸酶的活性.3O?处 理纤维素酶活性略有升高,而多聚半乳糖醛酸酶活性在处理32h后显着下降.35~C~高温抑制番茄离体花柄脱落可能是与纤维素 酶和多聚半乳糖醛酸酶活性,特别是多聚半乳糖醛酸酶活性受到抑制有关. 关键词:番茄:花柄脱落;亚高温;纤维素酶;多聚半乳糖醛酸酶 中图分类号:S641.2文献标识码:A文章编号:1000—1700(2007)06—0780—04 EffectsofDifferentTemperaturesonPedicelAbscissioninVitroand ActivitiesofAbscission-relatedEnzymeinTomato LIXiao-hong,QrMing-fang,LITian-lai,WANGQian,XUHong—wei (1.CollegeofHorticulture,ShenyangAgriculturalUniversity,KeyLaboratoryofProtectedHorticultureofLiaoningProvince,Eneeringand TechnologyCenterofEfficient . ProtectedAgriculture,Shenyang110161,China;2,DepartmentofHorticulture,EasternLiaoningUniversity,Dandong Liaoning118003,China;3.J.RSimplotCompanyBeijingoffice,Beijing100076,China) Abstract:Inthispaper.effectsofdifferenttemperaturesonpedicelabscissioninvitroandabscission—relatedenzymesintomato werestudiedtomakecleartheeffectsofsub— hightemperaturesonabscissionprocess.Thepedicelsof'Liaoyuanduoli'tomatoes wereculturedinvitrounder25.3O,35?.respectively.Theabscissionratereducedwith山 erisingoftemperature.Theabscis. sionratewaszerounder35?for32h.butitwas24.32%and12.39%under25? and3O?.I11econtentofsolubleproteinin abscissionzonedecreasedunder35? treatment.buttherewasnosignificantdifierencebetween25oCand30oCtreatments.In addition.activitiesofcellulaseandpolygalacturonaseinabscissionzoneobviouslydecreasedunder35oCtreatment,whilecellulase activitiesslighflyincreasedandpolygalacturonaseactivitiessubstantiallydecreasedunder30oCtreatmentafter32h.Theresults indicatedthattheinhibitionofabscissionprocessunder35oCtreatmentwasduetothelOWlevelofcellulaseandpolygalactur- onaseactivities.especiallythelatterundersub—hightemperature. Keywords:tomato;abscission;sub-hightemperature;cellulase;polygalacturonases 脱落是植物界普遍存在的一种生理现象,植物器官的脱落对于植物种的保存具有 重要的生物学意义,然而 异常脱落也常常给农业生产带来重大损失,番茄生产中,落花,落果现象严重,直接影响到番茄的产量,引起人 们的关注.植物器官脱落过程受植物自身某些基因表达与否而导致的生理代谢反应所调控,而这些基因表达 与否又受到许多环境因子的影响【".许多研究表明纤维素酶,多聚半乳糖醛酸酶等细胞壁降解酶活性与离区脱 落进程有着密切的关系[2-61,TUCKER等同在番茄中至少分离到6种与花柄脱落相关的纤维素酶基因,TUCKER嘲 等对番茄rin和Nr两个突变体的研究表明,多聚半乳糖醛酸酶可能的确作用于花脱落.同时,也有报道称夏秋 季节番茄生产中,高温干旱易引起番茄落花落果0l.国内对高温引起番茄落花已进行了一些研究,但其作用机 制尚不十分明确,尤其是高温对纤维素酶与多聚半乳糖醛酸酶活性的影响报道更少.因此,本试验以番茄离体 收稿日期:2007—08-27 基金项目:国家自然科学基金(30571265);教育部博士点基金(20040157O04);沈阳农业大学青年教师科研基金(2005()27) 作者简介:李晓红(197O一),女,辽东学院副教授,沈阳农业大学硕士研究生,从事设施园艺与蔬菜生理研究.通讯作者Correspondingauthor:李天 来(1955一),男,沈阳农业大学教授,博士,从事设施园艺与蔬菜生理研究. 第6期李晓红等:不同温度处理对番茄离体花柄脱落及其相关酶活性的影响?781? 花柄为试材.研究不同温度对番茄离体花柄脱落的影响,以及脱落过程中离体花柄离区可溶性蛋白,纤维素酶 以及多聚半乳糖醛酸酶活性的变化,可进一步深入研究高温引起番茄落花的机制,对生产实践具有一定的指 导意义. 1材料与方法 1.1材料 试验在沈阳农业大学蔬菜基地进行,供试番茄品种为辽园多丽.2006年3月15日播种,4月20日定植于 日光温室内.除不蘸花外.其他管理均与正常生产相同. 1.2方法 选取各植株相同或相近位置花序上当日开放的花(即花瓣开放成90.,花瓣呈新鲜的黄色),用自来水充分 冲洗,再用蒸馏水冲洗3次,剪去花柄上端花冠,只留花柄部分,正向插入盛有1%琼脂培养基(pH值6.4)的培 养皿中,每个培养皿中插入4050个小花柄外植体…],随后将其放入底部开口的玻璃培养箱中,底部用水密封, 最后将玻璃培养箱分别放入SANYO多用途植物培养箱(MLR一350H)中培养,设计25,30,35?共3个温度处 理,分别在处理8,16,32h进行各项指标测定,所有试验均3次重复. 1.3测定指标 1.3.1番茄花柄外植体脱落率调查和可溶性蛋白含量测定以用镊子沿花柄上段弯曲的方向轻碰一次就断裂 为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ,调查番茄花柄外植体脱落率.采用考马斯亮蓝G一250法『l2],测定可溶性蛋白的含量. 1.3.2番茄花柄外植体离区粗提液制备取花柄外植体离区0.5g,加入2mLpH值7.2的磷酸缓冲液,在0, 4?冰浴中研磨提取,提取液倒入离心管中,再分别用lmL的溶液冲洗研钵2次,共4mL,一并倒入离心管中, 4?下12000g离心20min,取上清液4?保存,作为纤维素酶与多聚半乳糖醛酸酶的粗提液. 1.3,3纤维素酶活性测定取2支试管,分别加入1mL酶液,然后在1支试管中加入1mL羧甲基纤维素钠 (CMC—Na),另1支试管中加入lmL蒸馏水作为对照.将2支试管摇匀后,在电热恒温培养箱中40?保温24h. 采用3,5一二硝基水杨酸比色法,测定反应体系中还原糖的含量.以每小时生成 lmg的还原糖作为1个酶活 单位. 1,3,4多聚半乳糖醛酸酶活性测定取2支试管,分别加入0.5mL酶液,然后在1支试管中加入0.5mL多聚半 乳糖醛酸钠,另1支试管中加入0.5mL蒸馏水作为对照.将2支试管摇匀后,在电热恒温培养箱中40?保温 24h.采用3,5一二硝基水杨酸比色法,测定反应体系中还原糖的含量.以每小时生成lmg的还原糖作为1个 酶活单位 2结果与分析 2.1不同温度对番茄花柄外植体脱落率的影响 从图1可以看出,高温不同程度抑制了番茄离体花柄的脱落,其中25?和30?处理下的离体花柄培养8h 后开始脱落,至培养16h时25?处理脱落率开始高于30?处理,培养32h后,25?处理脱落率显着高于30?处 理,而35?处理一直到32h仍未发生脱落.说明在25?以上的温度条件下,温度越高,越抑制番茄花柄外植体 的脱落. 2.2不同温度处理对番茄花柄外植体离区可溶性蛋白含量的影响, 从图2可以看出,不同温度处理对番茄花柄外植体离区可溶性蛋白含量有一定影响,处理8h后.35?处理 可溶性蛋白含量高于30~7f1]25?处理,但随处理时间延长,35?处理的可溶性蛋白含量明显下降.而25?和 30?处理间可溶性蛋白含量无明显差异,且随时间延长变化不大.由此可推测,长时间亚高温可能使使外植体 离区部位氧化或钝化,从而使可溶性蛋白含量降低. 2.3不同温度处理对番茄花柄外植体离区纤维素酶活性的影响 从图3可以看出,不同温度处理番茄外植体离区纤维素酶活性表现出明显差异,其中25?和30?处理的 纤维素酶活性变化趋势相同,处理8h活性较高,处理16h都有所降低,至处理32h活性又升高,但3o%~N纤 维素酶活性要比25?处理稍高些.而35?处理在处理8h与16h变化不大,处理32h则降低.且明显低于25? ? 782?沈阳农业大学第38卷 与30~C处理.说明在亚高温下,纤维素酶的活性降低. 暑 囊_薹 翟至《 81632 处理时间Time/h 图l不同温度对番茄外植体的脱落率的影响 Figure1Effectofdifferenttemperaturesonthe abscissionrateoftoma~pedicelexplant 81632 处理时间Time/h 图2不同温度对番茄外植体离区可溶性蛋白含量的影响 Figure2Effectofdifferenttemperaturesonthe solubleproteincontentinabscissionzoneof"lIrIato pedicelexplant 2.4不同温度处理对番茄花柄外植体离区多聚半乳糖醛酸酶活性的影响 从图4可以看出,在处理8h和16h时,各温度处理的多聚半乳糖醛酸酶活性相差不大.但处理32h时,25~C 处理的多聚半乳糖醛酸酶活性显着高于30~C~35?处理多聚半乳糖醛酸酶活性,30?处理的多聚半乳糖醛酸 酶活性高于35?处理的多聚半乳糖醛酸酶活性.这一结果与番茄花柄外植体脱落结果相符. 81632 处理时间Time/h 图3不同温度对番茄外植体离区纤维素酶活性的影响 nglllre3EffectofdifferenttemperaturesontheeeHulase acti~fiesinabscissionzoneoft.姗atopedicelexplant 3结论与讨论 暑~1000.g 藿0o 甾量600 蠲誊竺暑40o 卅 斗醢200 雪 0 81632 处理时间Time/h 图4不同温度下番茄外植体离区多聚半乳糖醛酸酶活性 的变化 Figure4Efrect0fdifferenttemperaturesonthe abscissionzonePGaetivitiesoftoma~pedicelexplant 试验结果表明,在25,35?培养条件下,番茄离体花柄的脱落率随温度升高而有不同程度降低,其中经32h 培养.35~C处理未发生脱落,35?处理明显降低了离区纤维素酶与多聚半乳糖醛酸酶的活性.35?亚高温抑制 番茄离体花柄脱落过程,其原因可能是与纤维素酶和多聚半乳糖醛酸酶活性,特别是多聚半乳糖醛酸酶活性受 到抑制有关. 温度对植物器官脱落具有一定的影响,别之龙等ll3]用不同的温度处理辣椒时发现,低温和高温处理均显着 降低了开花数,花粉萌发率极低,同时高温下呼吸作用增强,消耗大量养分引起落 花.胡安生等『l4J在研究高温与 柑桔落花关系时发现高温胁迫的当时并未使花大量脱落,而绝大多数的脱落是在撤消高温后发生的,说明高温 引起落花可能是代谢性的.在植物器官脱落中植物生长物质起重要作用,如棉铃的脱落与内源乙烯和ABA的 释放量剧增有密切关系旧,同时细胞壁降解酶活性与离区脱落进程有着密切的关系[2-6].本研究对番茄离体花柄 进行不同温度下的培养,结果发现35cI=亚高温抑制了离体花柄脱落的进程.同时,在田间高温条件下,也发现 了果实虽然不膨大,但很长一段时间不发生脱落的现象.这些结果与别之龙等人ll3】研究以及胡安生等人【l4】研究 的柑桔结果有所不同.分析原因,可能是本研究在高温下培养离体花柄,而其他研究是田问高温处理植株.离 体花柄高温下培养,温度主要作用于离区,不受植株光合,物质运输,呼吸及激素等的影响,而田问高温处理植 株.会受到植株光合,物质运输,呼吸及激素等的影响.这也说明高温可能不会直接影响到番茄花的脱落,高温 42O8642O ggtl一荟一q曰【0? 哪/咖如皿阿缒 ?柏????柏加O ^1IA_}芑日?一nl一?u n,孵落徽蝌虹 第6期李晓红等:不同温度处理对番茄离体花柄脱落及其相关酶活性的影响?783? 只有对植株光合,物质运输,呼吸及激素等造成影响的条件下才能造成脱落.这一点还有待于进一步证实.同 时,从本研究结果来看,高温降低了番茄离体花柄细胞壁降解酶的活性,从整个处理过程看,多聚半乳糖醛酸 酶活性与脱落呈正相关关系,而在25~C和30~C处理中,纤维素酶活性与脱落率呈 负相关关系,说明多聚半乳糖 醛酸酶可能在脱落过程中起主要作用.另外,35?亚高温处理纤维素酶与多聚半乳 糖醛酸酶活性明显降低,明 显抑制了番茄花柄的脱落过程,说明通过调控脱落相关酶也能在一定程度上调控 脱落过程. 参考文献: [1]TAYL1ORJE,WHITELAWCA.Signalsinabscission[J].NewPhytol,2001,151:323-33 9. [2]CLEMENTSJC,ATKINSCA,Characterizationofanon— abscissionmutantinLupinusangustifoliusL:Physiologicalaspects[J], AnnBot,2001,88(4):629—635. [3]BONGH1CN,RASCIOA,RAMINANA,eta1.Cellulaseandpolygalacturonaseinvolve mentintheabscissionofleafandfruit explantsofpeach[J].PlantMolBiol,1992,20:839—848. 『4]王彦昌,李天来.园艺植物花器官脱落研究进展『J].园艺,2002,(增刊):613—618, [5] [6] ] [8] [9] 10] 11] 12] 13】 14] [15] OSBORNEDJ.Accelerationofabscissionbyafactorproducedinsenescentleaves[J],Natur e.1955.176:1161—1163, ABELESFB,RUBINSTEIB.Regulationofethyleneevolutionandleafabscissionbyauxin[ J].PlantPhysiology,1964,39:963-969. TUCKERML,SEXTONR,DELCAMPLLLOE,etal,Beanabscissioncellulase:Characteri zationofacDNAcloneandregula— tionofgeneexpressionbyethyleneandauxin[J].PlantPhysiol,1988,88:1257—1262. TUCKERGA,SCHINDLERBC,ROBERTSJA,Flowerabscissioninmutanttomatoplants [J],Planta,1984.160:164—167, 卞玉全.番茄落花落果原因分析与预防对策[J1.四川农业科技,2005,(11):23, 吴应学.番茄落花落果原因及防治措施[J1.青海农技推广,2005,(2):38. 王彦昌,番茄花柄外植体脱落的生理机制『D1,沈阳:沈阳农业大学,2003, 郝建军,刘延吉.植物生理学实验技术[M],沈阳:辽宁科学技术出版社,2001:9-13, 别之龙,刘佩英,李家标,等.温度和光强对辣椒生殖器官脱落的影响[J],西南农业大学,1995,17(3):228—231, 胡安生,管彦良,蒋斌芳,等.高温胁迫下温州蜜柑内源乙烯和脱落酸的释放及其与落花落果的关系[J】.中国农业科学,1993,26 (6):12—16. 张文红.环境温度与棉花蕾铃脱落的相关分析[J1.江西棉花,1991,2:31-33. 【责任编辑马迎杰】