細(xì)葉百合鱗莖冷藏過程中核酸及蛋白質(zhì)的變化

劉芳，郭曉紅，廉華，馬光恕，汪志強(qiáng)

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，大慶 163319）

細(xì)葉百合鱗莖冷藏過程中核酸及蛋白質(zhì)的變化

劉芳，郭曉紅，廉華，馬光恕，汪志強(qiáng)

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，大慶 163319）

以細(xì)葉百合為試材，通過冷藏（5℃）解除鱗莖休眠，研究了細(xì)葉百合鱗莖解除休眠過程中核酸及可溶性蛋白質(zhì)的變化規(guī)律。結(jié)果表明，冷藏過程中頂芽與鱗莖盤中核酸含量發(fā)生了明顯的變化，頂芽中DNA、RNA含量及RNA/DNA比值在鱗莖冷藏36 d時變化最為明顯，貯藏36 d是內(nèi)外鱗片DNA及核酸總含量的轉(zhuǎn)折點(diǎn)；頂芽和鱗莖盤冷藏0～36 d內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)的含量升高，鱗莖不同部位可溶性蛋白質(zhì)含量在冷藏48 d后迅速降低也是鱗莖開始解除休眠的重要體現(xiàn)。

細(xì)葉百合；鱗莖；休眠；核酸；可溶性蛋白質(zhì)

細(xì)葉百合觀賞性很強(qiáng)，又兼有藥用和食用的價值。秋季鱗莖收獲后即進(jìn)入休眠狀態(tài)。休眠期間，鱗莖外部形態(tài)變化不明顯，但其內(nèi)部仍發(fā)生著非常復(fù)雜的生理生化反應(yīng)。已有研究表明，百合休眠鱗莖在低溫處理過程中淀粉向可溶性糖轉(zhuǎn)化，可溶性蛋白及氨基酸含量的增加，以及內(nèi)源激素的變化，抗氧化酶類作為保護(hù)酶在百合鱗莖休眠解除過程中都具有重要的作用[1-4]。蛋白質(zhì)在植物休眠解除及球根萌發(fā)成苗的過程中，調(diào)控著植物的各種生理生化反應(yīng)和新陳代謝過程，控制休眠性狀的因素極其復(fù)雜，鱗莖休眠過程中所有的變化歸根結(jié)底都與遺傳物質(zhì)的調(diào)控相關(guān)，目前，關(guān)于百合鱗莖休眠過程中核酸的變化規(guī)律還不曾有人報道，試驗(yàn)試圖從細(xì)葉百合鱗莖解除休眠過程中的核酸及可溶性蛋白的代謝規(guī)律入手，研究遺傳物質(zhì)變化與鱗莖萌發(fā)的關(guān)系，以期為揭示細(xì)葉百合鱗莖休眠解除的生理生化標(biāo)志及休眠機(jī)理提供理論支持。

1 材料與方法

供試材料為從凌源引種的野生種細(xì)葉百合，鱗莖周徑4～6 cm。

于2012年10月中旬采收細(xì)葉百合休眠鱗莖于5℃冰箱中冷藏處理，冷藏基質(zhì)為蒸汽消毒的潮濕珍珠巖。低溫處理階段，每12 d取樣一次，每次隨機(jī)取

30個鱗莖測定頂芽與鱗莖長的比值，并將鱗莖定值于花盆中放在25℃的人工氣候箱中進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)（統(tǒng)計30 d內(nèi)的鱗莖萌發(fā)率及萌發(fā)時間，取其平均值，確定休眠程度），每次隨機(jī)取10個鱗莖，分成外層、內(nèi)層鱗片、頂芽、鱗莖盤四部分，測定其生理指標(biāo)。每處理重復(fù)3次。

核酸含量測定：采用紫外吸收法，參照張荻的方法[5]?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量的測定，采用考馬斯亮藍(lán)G-250法[6]測定。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel軟件進(jìn)行計算和處理，利用DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 冷藏過程中細(xì)葉百合鱗莖的萌發(fā)情況

由表1可見，在冷藏0～12 d內(nèi)鱗莖沒有萌發(fā)，24 d時鱗莖萌發(fā)率為33.33%，隨著冷藏時間的延長鱗莖萌發(fā)率逐漸升高，冷藏84 d時鱗莖能夠完全萌發(fā)。鱗莖萌發(fā)率在不同冷藏時期差異顯著。鱗莖頂芽在冷藏過程中逐漸伸長，冷藏0 d時頂芽長度將近鱗莖高度的1/2，冷藏60 d時頂芽與鱗莖長比率已接近2/3。冷藏84 d時頂芽已伸長到鱗莖頂端。頂芽與鱗莖長比率在72～84 d較0～60 d差異顯著。

表1 冷藏過程中鱗莖的萌發(fā)情況Table 1Bulb germination situation during cold storage

2.2 細(xì)葉百合鱗莖冷藏過程中核酸含量的變化

如圖1、圖2所示。百合鱗莖在低溫貯藏過程中，頂芽和鱗莖盤中核酸含量發(fā)生了明顯的變化，頂芽內(nèi)DNA和總核酸含量的變化呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，在冷藏12～24 d內(nèi)含量降低，冷藏36～84 d內(nèi)DNA和總核酸的含量隨貯藏時間的延長呈遞增趨勢。RNA含量整體變化表現(xiàn)為逐漸上升的趨勢。在0～24 d內(nèi)含量增加緩慢，24～48 d內(nèi)含量增加幅度較大，此后有一個平穩(wěn)時期，鱗莖冷藏84 d時含量達(dá)到最高。RNA/DNA的變化為先上升后回落的拋物線趨勢。

圖1 鱗莖冷藏過程中DNA和RNA含量的變化Fig.1Changes of DNA and RNA content of Lilium pumilum Bulbs during cold storage

圖2 鱗莖冷藏過程中總核酸含量及RNA/DNA的變化Fig.2Nuclear acid content and RNA/DNA ratio changes of bulb during cold storage

冷藏過程中鱗莖盤核酸的變化與頂芽內(nèi)的變化有所差異，鱗莖盤從冷藏0～48 d內(nèi)DNA含量和RNA含量呈先上升后下降再上升的波動性變化趨勢，此時期內(nèi)DNA和RNA的含量變化范圍不大，冷藏48 d后DNA和RNA的含量隨貯藏時間的延長呈上升趨勢。鱗莖盤核酸總含量的變化趨勢與DNA含量的變化趨勢類似，核酸總含量在冷藏后期變化量較大。鱗莖盤中RNA/DNA比值在冷藏0～36 d內(nèi)緩慢上升，36 d后又有下降趨勢，72 d后迅速上升到最大值。

鱗片在冷藏過程中DNA、RNA及總核酸的含量比頂芽及鱗莖盤中的含量低。外鱗片及內(nèi)鱗片在整個冷藏過程中DNA的含量變化具有波動性，但在冷藏48 d后兩個部位DNA的含量都比貯藏0 d時有一定程度的增加。外鱗片的RNA含量在12～84 d內(nèi)隨冷藏時間的延長逐漸升高。內(nèi)鱗片在整個冷藏時期內(nèi)，RNA含量持續(xù)升高，內(nèi)外鱗片RNA含量在冷藏末期都有較大幅度的提高。外鱗片核酸含量呈先下降后上升的趨勢，冷藏48 d時總核酸含量已經(jīng)高于冷藏0 d時的含量。內(nèi)鱗片總核酸含量隨貯藏時間延長持續(xù)遞增。外鱗片和內(nèi)鱗片RNA/DNA比值在整個冷藏期都有不同程度的波動，從整體上看，除了冷藏12 d時的比值較低外，冷藏24～84 d內(nèi)RNA/DNA比值均高于貯藏0 d的比值。內(nèi)鱗片在冷藏84 d時比值最大。

2.3 細(xì)葉百合鱗莖冷藏過程中可溶性蛋白質(zhì)含量的變化

從整個貯藏期內(nèi)的含量變化上可知（圖3），頂芽內(nèi)可溶性蛋白含量高于鱗莖盤的含量，外鱗片和內(nèi)鱗片可溶性蛋白含量相差不多，但比頂芽和鱗莖盤中的含量低一些。頂芽和鱗莖盤中可溶性蛋白含量的變化成拋物線型的變化趨勢，在冷藏0～36 d內(nèi)隨貯藏時間的延長含量持續(xù)增加，36～84 d逐漸遞減，冷藏84 d時蛋白含量降至最低。外鱗片和內(nèi)鱗片中可溶性蛋白含量的變化為先下降后上升再下降的趨勢。冷藏0～36 d內(nèi)鱗片內(nèi)可溶性蛋白含量逐漸降低，變化過程比較平緩，冷藏48 d時含量有所上升，冷藏48 d后內(nèi)外鱗片蛋白質(zhì)含量均成遞減趨勢。從蛋白含量的變化情況看，蛋白質(zhì)在整個貯藏過程中變化幅度不大，且在鱗莖的不同部位蛋白含量整體上呈下降的趨勢。

圖3 鱗莖冷藏過程中可溶性蛋白含量的變化Fig.3Soluble protein content changes of bulb during cold storage

3 討論與結(jié)論

（1）百合鱗莖休眠解除過程中，鱗莖內(nèi)部的生理活動也比較活躍，作為遺傳物質(zhì)的核酸和生命活動體現(xiàn)者的蛋白質(zhì)影響著細(xì)胞的分裂、分化以及器官的形成和發(fā)育過程。在百合鱗莖低溫貯藏過程中，頂芽與鱗莖盤中的核酸含量發(fā)生了明顯的變化，頂芽分生組織中DNA、RNA含量及RNA/DNA比值在鱗莖冷藏36 d時變化最為明顯，貯藏36 d是內(nèi)外鱗片DNA及核酸總含量的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，而且，頂芽與內(nèi)部鱗片RNA/DNA比值在這個時期含量最高，說明這個時期有著旺盛的mRNA轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)合成。鱗莖盤中RNA/DNA的比值呈現(xiàn)明顯的雙峰曲線，此時期也是RNA/DNA的比值的第一個峰值。鱗莖冷藏36 d后，鱗莖不同部位DNA、RNA及核酸總含量都成逐漸上升趨勢，鱗莖不同部位在冷藏36 d后DNA含量上升，至第84 d鱗莖出芽時達(dá)到高峰。

（2）植物體內(nèi)酶蛋白比例很高，可溶性蛋白質(zhì)含量一定程度上能夠反映植物體內(nèi)生理代謝活動的強(qiáng)弱[7-8]。百合鱗莖頂芽和鱗莖盤冷藏0～36 d內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)的含量升高，鱗莖不同部位在冷藏48 d后迅速降低是鱗莖開始解除休眠的重要標(biāo)志。說明鱗莖在冷藏48 d后，休眠解除需要大量消耗蛋白質(zhì)導(dǎo)致其水溶性蛋白含量降低。這些可溶性蛋白發(fā)生降解，可能合成其他的蛋白質(zhì)或者游離的氨基酸或者進(jìn)入其他物質(zhì)的代謝循環(huán)。高文遠(yuǎn)[9]指出，鱗片中蛋白質(zhì)含量越高，其休眠程度越低。浙貝母鱗莖的功能蛋白質(zhì)和貯藏蛋白質(zhì)等可溶性蛋白質(zhì)含量在休眠解除前期也有所增加。與試驗(yàn)的研究結(jié)果是相似的。管畢財[10]對龍牙百合休眠鱗莖的研究表明在休眠解除時，鱗莖盤和鱗葉的譜帶變化趨勢相似，只是鱗莖盤中出現(xiàn)了新蛋白，而鱗葉中沒有新蛋白出現(xiàn)，表明在低

溫解除休眠過程中，鱗莖盤頂端分生組織可能是生命活動的中心，鱗莖休眠解除的過程主要是鱗莖盤頂端分生組織的復(fù)蘇過程，鱗葉也參與了這個過程，鱗莖盤和鱗葉之間有著密切的聯(lián)系，存在著內(nèi)在物質(zhì)代謝的相關(guān)性。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，鱗莖盤和頂芽的蛋白含量較高，且在冷藏過程中變化顯著，說明鱗莖盤和頂芽內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)的變化可能在鱗莖休眠解除過程中起著更為關(guān)鍵的作用。

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［3］孫紅梅，李天天，李云龍.低溫解除休眠過程中蘭州百合中部鱗片物質(zhì)變化的生理機(jī)制［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，38（2）：376-382.

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［7］涂淑萍，穆鼎，劉春.百合鱗莖低溫解除體眠過程中的生理生化變化研究［J］.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2005，27（3）：404-407.

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［9］高文遠(yuǎn).浙貝母低溫解除休眠過程中可溶性蛋白質(zhì)的含量變化［J］.中國中藥雜志，1997，22（7）：397-398.

［10］管畢財，龔熹，郭瓊.低溫打破龍牙百合休眠過程中可溶性蛋白的變化［J］.南昌大學(xué)學(xué)報，2006，30（5）：492-494.

Changes of Nuclear Acid and Soluble Protein Content in Lilium pumilum Bulbs under Refrigerated Condition

Liu Fang，Guo Xiaohong，Lian Hua，Ma Guangshu，Wang Zhiqiang
（College of Agronomy，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319）

The changes of nuclear acid content and soluble protein content of Lilium pumilum in the process of bulb dormancy breaking at 5℃were studied.Results showed that the changes of nucleic acid content in apical buds and basal plates of Lilium pumilum bulbs were obvious.The changes of DNA，RNA content and RNA/DNA ratio in apical buds were most obvious when bulb refrigerated 36 d，and 36 d was a turning point of the total amount of nucleic acid and DNA in inner and outer scales.The content of soluble protein in apical buds and basal plates increased within 0-36 d during refrigerated condition.The content of soluble protein in different parts of the bulbs reduced rapidly after 48 d，which was the important symbol of bulb for breaking dormancy.

Lilium pumilum；bulb；dormancy;nuclear acid；soluble protein

S682.29

A

1002-2090（2015）02-0019-04

10.3969/j.issn.1002-2090.2015.02.005

2014-10-25

黑龍江省農(nóng)墾總局科技攻關(guān)項(xiàng)目（HNK125BZD-02-17，HNK125BZD-04-21）；黑龍江省青年科學(xué)基金（QC2012C057）。

劉芳（1980-），女，實(shí)驗(yàn)師，東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)，現(xiàn)主要從事園藝植物種質(zhì)資源方面的研究工作。