Page 91 - 《广西植物》2026年第7期

７ 期 于淼等: 根区亚低温下外源 ＧＡＢＡ 对山定子幼苗根系线粒体功能的影响 １ １ ８ ７

∗
ＹＵ Ｍｉａｏꎬ ＷＡＮＧ Ａｉｇｕｏꎬ ＺＨＡＯ Ｙｉｌｕꎬ ＭＡ Ｈｕａｉｙｕ
( Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０８６６ )

Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｅａｒｌｙ ｇｒｏｗｔｈ ｓｅａｓｏｎ ｉｎ ｃｏｌｄ ｆｒｕｉｔ￣ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｒｅｇｉｏｎｓ ｏｆ ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｃｈｉｎａꎬ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｉｎ ｔｈｅ
ｒｏｏｔ￣ｚｏｎｅ ｒｅｓｔｒｉｃｔ ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｒｏｏｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｂｏｖｅ￣ｇｒｏｕｎｄ ｔｉｓｓｕｅｓ. Ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ
ｔｈｅ ｃｌｉｍａｔｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｅａｒｌｙ ｓｐｒｉｎｇ ｉｎ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ’ｓ ｃｏｌｄ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｅ ｆｒｕｉｔ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｒｅａｓ — ｎａｍｅｌｙꎬ ｒａｐｉｄ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｗｉｔｈ ｌａｒｇｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｄｅｌａｙｅｄ ｓｏｉｌ ｗａｒｍｉｎｇꎬ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ａｉｍｅｄ ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅ
ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ γ￣ａｍｉｎｏｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ (ＧＡＢＡ) ｏｎ ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｎ ｒｏｏｔ￣ｚｏｎｅ ｏｆ ｏｎｅ￣ｙｅａｒ
Ｍ. ｂａｃｃａｔａ ｕｎｄｅｒ ｓｕｂｌｏｗ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎬ ｕｓｉｎｇ Ｍ. ｂａｃｃａｔａ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ ａｓ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ ｗｅｒｅ
￣１
ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ａ ｒｏｏｔ￣ｚｏｎｅ ｓｕｂｌｏｗ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｔ ５ ℃ ａｎｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ＧＡＢＡ (１０ ｍｍｏｌＬ ) ｏｒ ｉｔｓ
￣１
ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒꎬ ｖｉｇａｂａｔｒｉｎ ( ＶＧＢꎬ ０. １ ｍｍｏｌ Ｌ )ꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ. Ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙꎬ
ｃｙｔｏｃｈｒｏｍｅ ｃ/ ａ ｖａｌｕｅꎬ ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｐａｔｈｗａｙｓꎬ ｅｎｅｒｇｙ ｓｕｂｓｔａｎｃｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓꎬ ａｎｄ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｉｎ
ｒｏｏｔｓ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ａｔ ０ꎬ ２ꎬ ４ꎬ ６ꎬ １２ ａｎｄ ２４ ｈ ａｆｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ
ｃｏｎｔｒｏｌꎬ ５ ℃ ｓｕｂｌｏｗ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙꎬ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ
ｃｙｔｏｃｈｒｏｍｅ ｃ/ ａ ｖａｌｕｅꎬ ａｎｄ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｔｏｔａｌ ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅꎬ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｙｔｏｃｈｒｏｍｅ ｐａｔｈｗａｙ (ＣＰ) ａｎｄ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ
ｐａｔｈｗａｙ (ＡＰ)ꎬ ａｎｄ ｉｎｄｕｃｅｄ ｕｐｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｏｘｉｄａｓｅ ｇｅｎｅ ( ＡＯＸ) ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ. (２) Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ
ｓｕｂｌｏｗ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｌｏｎｅꎬ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ＧＡＢＡ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ ｍｅｍｂｒａｎｅ
ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｃ/ ａ ｖａｌｕｅꎬ ｐｒｏｍｏｔｅｄ ＣＰ ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｔｓ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｒａｔｅꎬ ｉｎｈｉｂｉｔｅｄ ＡＰ ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ＡＯＸ ｇｅｎｅ
ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎꎬ ｗｈｉｌｅ ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ ｈｉｇｈｅｒ ａｄｅｎｏｓｉｎｅ ｔｒｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ ( ＡＴＰ) ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｃｈａｒｇｅ ｌｅｖｅｌ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｉｎｇ
ａｄｅｎｏｓｉｎｅ ｍｏｎｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ ( ＡＭＰ) ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ. (３) Ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ＧＡＢＡ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｌｓｏ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ
ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅ ｄｉｓｍｕｔａｓｅ (ＳＯＤ)ꎬ ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ (ＰＯＤ)ꎬ ｃａｔａｌａｓｅ (ＣＡＴ) ａｎｄ ａｓｃｏｒｂａｔｅ ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ (ＡＰＸ)ꎬ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ
ｍａｌｏｎｄｉａｌｄｅｈｙｄｅ (ＭＤＡ) ｃｏｎｔｅｎｔꎬ ａｎｄ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｒｏｏｔ ｖｉｇｏｒ. (４) ＶＧＢ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｇｇｒａｖａｔｅｄ ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ ｍｅｍｂｒａｎｅ
ｄａｍａｇｅ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｄｉｓｏｒｄｅｒꎬ ａｎｄ ｉｎｈｉｂｉｔｅｄ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ. Ｉｎ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎꎬ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ＧＡＢＡ
ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ａｌｌｅｖｉａｔｅｓ ｒｏｏｔ￣ｚｏｎｅ ｓｕｂｌｏｗ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｔｒｅｓｓ ｉｎｊｕｒｙ ｉｎ Ｍ. ｂａｃｃａｔａ ｒｏｏｔｓ ｂｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ
ｍｅｍｂｒａｎｅ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙꎬ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ ｐａｔｈｗａｙ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎꎬ ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ ｃｅｌｌｕｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ ｈｏｍｅｏｓｔａｓｉｓ ａｎｄ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ
ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｃａｐａｃｉｔｙꎬ ａｎｄ ｔｈｉｓ ｅｆｆｅｃｔ ｄｅｐｅｎｄｓ ｏｎ ａｎ ｉｎｔａｃｔ ＧＡＢＡ ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｐａｔｈｗａｙ. Ｔｈｅｓｅ ｆｉｎｄｉｎｇｓ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ
ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｃｏｌｄ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｏｆ Ｍ. ｂａｃｃａｔａ ｒｏｏｔｓ ａｎｄ ａｒｅ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｆｏｒ ｂｒｅｅｄｉｎｇ ｃｏｌｄ￣
ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ａｐｐｌｅ ｒｏｏｔｓｔｏｃｋｓ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｒｏｏｔ￣ｚｏｎｅ ｓｕｂｌｏｗ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎬ Ｍａｌｕｓ ｂａｃｃａｔａ ｓｅｅｄｌｉｎｇꎬ γ￣ａｍｉｎｏｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ( ＧＡＢＡ)ꎬ ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ
ｆｕｎｃｔｉｏｎꎬ ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍꎬ ｅｎｅｒｇｙ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍꎬ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｅｎｚｙｍｅ

山 定 子 ( Ｍａｌｕｓ ｂａｃｃａｔａ ) 是 一 种 蔷 薇 科 株生长受阻ꎮ 因此ꎬ如何提高山定子根系对根区
(Ｒｏｓａｃｅａｅ)苹果属( Ｍａｌｕｓ Ｍｉｌｌ.) 的植物ꎬ以其发达 亚低温的适应能力ꎬ是保障苹果产业可持续发展
的根系和极强的耐寒性而著称ꎬ是我国东北冷凉 的关键之一ꎮ 关于山定子的耐寒性ꎬ前人已从生
苹果产区广泛应用的抗寒砧木ꎮ 山定子作为苹果 理生化及分子层面开展了研究ꎮ 如山定子在低温
嫁接砧木ꎬ不仅能增强接穗品种的抗逆性ꎬ而且还 胁迫下能通过积累可溶性糖、脯氨酸等渗透调节
能调控树体生长势ꎬ影响果实品质和产量ꎬ在苹果 物质ꎬ增强细胞膜的稳定性ꎬ同时激活抗氧化酶系
生产中具有不可替代的重要地位ꎮ 然而ꎬ东北地 统以 清 除 过 量 活 性 氧 ( ｒｅａｃｔｉｖｅ ｏｘｙｇｅｎ ｓｐｅｃｉｅｓꎬ
区早春的气候特征表现为气温回升迅速且波动剧 ＲＯＳ)ꎬ减轻氧化损伤( Ｇｈａｒｅｃｈａｈｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１４ꎻ李
烈ꎬ而土壤温度的上升则相对缓慢ꎬ这种根区温度 金涛等ꎬ２０２５)ꎮ 近年来ꎬ随着研究的深入ꎬ线粒体
与气温的非同步变化导致根系长期处于 ５ ℃ 左右 作为细胞能量代谢和逆境响应的中心ꎬ其在山定
的亚低温环境ꎬ造成根系吸收功能下降、代谢紊 子抗寒中的作用日益受到关注ꎮ 线粒体作为呼吸
乱ꎬ进而影响地上部萌芽抽梢ꎬ严重时导致整个植 作用的主要场所(陈楠楠和薛一涛ꎬ２０２２)ꎬ为细胞