低温是一个决定性的环境因子，它可以影响植物生命的各个方面，并决定它们的地理分布和生产力。根据对低温的反应，植物可分为以下几类:抗冻、耐结冰(冬季的草、树、灌木);耐寒植物，能在低温下生存，不伴有结冰(土豆、胡萝卜、萝卜等);对低温敏感的，在低于8°С的温度下受损(豌豆、坚果、玉米、黄瓜、向日葵、水稻、大豆、烟草、棉花等)。

图1所示。(a)低温(5℃)下马铃薯根和叶中葡萄糖、果糖和蔗糖含量的变化和(b)细胞壁转化酶活性的变化

植物细胞接收低温信号并参与低温信号转导和应答的第一个区室是胞外空间。外质体含有细胞壁转化酶(β-)D -果糖糠醛苷-果糖水解酶(EC 3.2.1.26)，它催化蔗糖形成两个单糖分子(葡萄糖+果糖)。在植物中，细胞壁转化酶参与重要的生理过程，如控制蔗糖从叶片向其他营养器官的流出，以及单糖在质膜上的运输，从而增加叶片中总糖的含量。可溶性糖在植物营养器官中的积累是植物形成低温抗性的必要条件之一。

本研究旨在探讨细胞壁转化酶和外质体糖在马铃薯抗寒性中的作用。我们用土豆(茄属植物tuberosumL,简历。(3)种植的植物在体外光照强度为100 μmol光子/(m)²·s)。为了研究植株的抗寒性，将植株在5℃的硬化温度下冷却6天。

结果表明，在最适温度下，根细胞壁转化酶活性是叶细胞壁转化酶活性的两倍(图1)。在两个营养器官的冷硬化过程中，酶活性都有所增加，而且叶片的酶活性高于根。对营养器官中总糖含量(葡萄糖、果糖和蔗糖)的比较分析表明，在硬化过程中，叶片比根更积极地积累糖。叶片的含糖量增加了1.7倍，而外质体的含糖量增加了2倍以上。

考虑到在自然界中，抗寒植物的地下部分不受短暂地霜的破坏，植物的适应策略以保持植物地上部分细胞的结构和功能状态为目的。

研究表明，在抗寒马铃薯植株中，硬化过程导致可溶性糖在叶片和根系中的重新分配，有利于叶片中可溶性糖的积累。在冷硬化过程中，叶片中必需细胞壁转化酶活性的增加表明该酶的细胞碳水化合物代谢和调节功能发生了重大变化。可以假设，葡萄糖和果糖被主动地从外质体转运到细胞质中，在细胞质中发挥保护作用，并用于细胞内的能量和合成过程。酶底物(蔗糖)和反应产物(葡萄糖和果糖)是活性的多功能代谢物，其在细胞和外质体中的浓度显著影响马铃薯植株对低温的抗性形成。

低温诱导的细胞壁转化酶活性改变了马铃薯根系和叶片的组成和胞内糖。这一事实使我们认为细胞壁转化酶是一种碳水化合物代谢的应激酶，在形成增强的植物低温抗性的代谢信号中起着重要的调节作用。新的实验结果表明，细胞壁转化酶和外质体糖在提高植物低温胁迫抗性中起着重要作用。

Alexander N. Deryabin, Elena A. Burakhanova和Tamara I. Trunova
实验室。《抗寒性》，俄罗斯科学院植物生理研究所
莫斯科,俄罗斯

出版

外质体糖和细胞壁转化酶参与了抗寒马铃薯植物对低温的耐受性的形成。
Deryabin AN, Burakhanova EA, Trunova TI。
《生物化学》2015年11月

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