全 文 ：·生物技术· 北方园艺 2011(14):120～ 122
第一作者简介:刘和平(1976-),男 ,博士, 讲师, 园林工程师 ,现主
要从事园林技术专业教学和园林植物生物技术研究工作。
E-mail:hortliu@yahoo.com.cn。
责任作者:何业华(1960-),男 ,博士 ,教授, 博士生导师 ,现主要从
事园艺植物生物技术研究工作。E-mail:heyehua@scau.edu.cn。
基金项目:广东省科技攻关资助项目(2006B20101003)。
收稿日期:2011-04-20
也门铁及其嵌合体叶绿素合成特性研究
刘 和平1 ,2 , 何业 华2 , 林剑 波1 , 林 顺权2 , 胡 桂兵2 , 杨转 英2
(1.阳江职业技术学院生命科学与技术系 ,广东阳江 529566;2.华南农业大学园艺学院 ,广东广州 510642)
　　摘　要:以2 a生的也门铁及其嵌合体变异品种`金心也门铁和`金边也门铁 为试材 ,研究
了也门铁及其嵌合体的主要叶绿素合成前体物质。结果表明:`金边也门铁 叶片变异(黄色)部
分叶绿素合成在 PBG与 UrogenⅢ之间受阻 ,`金心也门铁叶片变异(混合)部分的叶绿素合成在
UrogenⅢ与原卟啉之间受阻 ,导致颜色发生变化;`金边也门铁叶片绿部 、`金心也门铁叶片绿部
及也门铁三者之间的叶绿素 a、b及叶绿素总含量差异不大 ,所以三者都呈绿色。
关键词:也门铁;嵌合体;叶绿素;叶绿素前体物质
中图分类号:S 687 　文献标识码:A　文章编号:1001-0009(2011)14-0120-03
　　也门铁(Dracaena fragrans(L.)Ker-Gawl.)为龙
舌兰科(Agavaceae)龙血树属(Dracaena)常绿乔木 ,又
名香龙血树 、千年木等 ,是我国流行的室内观叶植物 ,
我国市场上主要有 3 个品种 ,即也门铁(Dracaena
f ragrans)、` 金心也门铁 (Dracaena fragrans cv.
massangeana)和`金边也门铁 (Dracaena fragrans cv.
lindenii),`金边也门铁 与`金心也门铁 为也门铁的嵌
合体变异品种[ 1-2] 。观赏植物的金心 、金边和花叶等品
种极具观赏价值 ,在观赏植物育种和开发利用中占有
重要地位[ 3-4] 。研究也门铁等嵌合体植物的叶绿素合
成特性及机理可以为观赏植物育种和开发利用提供理
论指导和技术支持。
植物叶绿素的合成途径为:Glu(Glutamate ,谷氨酸)
※ALA(δ-Aminolevulinic acid ,δ-氨基酮戊酸)※PBG
(Porphobilinogen , 胆 色 素 原) ※ Uro Ⅲ
(Uroorphyrinogen Ⅲ　,尿 卟 啉 原 Ⅲ)※ Proto Ⅸ
(Protoporphyrin Ⅸ ,原 卟 啉 Ⅸ)※Mg-Proto Ⅸ(Mg-
Protoporphyrin Ⅸ , 镁 原 卟 啉 Ⅸ ) ※ Pch
(Protochlorophyll ,原叶绿素酸)※Chl a(Chlorophyla ,叶
绿素 a)※Chl b(Chlorophyll b ,叶绿素 b),其中任何一步
受阻 ,都将影响叶绿素的生物合成 ,进而导致颜色变异。
该试验通过分析也门铁及其嵌合体品种叶绿素合
成特性 ,探讨也门铁及其嵌合体中影响叶绿素合成的
因素 ,为进一步研究提供参考。
1　材料与方法
1.1　试验材料
2 a 生的也门铁(Dracaena f ragrans (L.)Ker-
Gawl.)及其嵌合体变异品种`金心也门铁 (D.
f ragrans cv.massangeana)和`金边也门铁 (D.
f ragrans cv.lindenii)。4%三氯乙酸溶液 、1 mol/L 醋
酸钠 、Ehrlich-Hg 试剂 、提取缓冲液(0.6 mol/ L Tris 、
0.1 mol/L EDTA)、0.067 mol/L(pH 6.8)磷酸缓冲
液 、1%Na2S2O3溶液 、1%氨水溶液 、80%碱性丙酮 、丙
酮乙酸混合液。
1.2　试验方法
参照徐培洲等[ 5] 、喻敏等[ 6] 、王保莉等[ 7]的方法。
1.2.1　δ-氨基乙酰丙酸(ALA)的测定 　0.5 g 叶片用
3遍 5 mL 4%的三氯乙酸(w/v)及少量石英砂研磨 ,
合并上清液并定容至 20 mL;18 000 r/min 离心 15
min;取 5 mL 上清液加入 2.35 mL 醋酸钠(1 mol/L)
和 0.15 mL 乙酰丙酮。沸水浴 10 min后冷却至室温。
取其中的 2 mL 加入 2 mL 显色液(Ehrlich-Hg 试剂)
黑暗下 15 min 后测 553 nm 的 OD值。Ehrlich-Hg 试
剂:1 g P-二甲氨基苯甲醛溶解于 30 mL 冰醋酸中 ,加
入 8 mL 70%的高氯酸(高氯酸遇有机溶剂易爆炸),用
冰醋酸稀释到 50 mL ,最后加入0.2 g 升汞。此溶液存
于棕色瓶中 ,外面用锡纸包裹 ,可以在 4℃长期保存 。
1.2.2　胆色素原(PBG)的测定　参照 Bogorad[ 8] 的方
法。0.5 g叶片用液氮研磨后 ,加入 5 mL 提取缓冲液
(0.6 mol/L Tris ,0.1 mol/L EDTA ,用盐酸调 pH 8.2),
过滤或 18 000 r/min离心 10 min。加 2 mL Ehrlich-Hg
试剂 ,黑暗中显色 15 min ,测 553 nm的OD值。
1.2.3　尿卟啉原 Ⅲ(Urogen Ⅲ)的测定 　参照
Bogo rad[ 8]的方法加以改进。1 g 叶片用液氮研磨后 ,
加入10 mL提取缓冲液(0.067 mol/L(pH 6.8)磷酸缓
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北方园艺 2011(14):120 ～ 122 ·生物技术 ·
冲液),过滤或 18 000 r/min离心 10 min。取 5 mL 加
入0.25 mL 1%的 Na2S2O 3 ,剧烈震荡 ,再用强光照射
20 min。加入 1 mol/L 甲酸(或冰醋酸)至pH 3.5。用
10 mL 乙醚萃取 3 次 ,分层后测水相的 405.5 nm 的
OD值。
1.2.4　原卟啉Ⅸ ProtoⅨ 、镁原卟啉Mg-Proto Ⅸ 、原脱
植基叶绿素 Pchl　按 Hodgins R等[ 9] 的方法 ,取 0.3 g
去主脉鲜叶 ,加 25 mL 80%碱性丙酮[体积比为 80(丙
酮)∶20(1%氨水溶液)] ,研磨提取后 ,分别在波长 575 、
590 、628 nm处测得吸光值 A ,并以下列公式计算其含
量(μmol·g-1 FW)。Mg-Proto Ⅸ =0.06077A590 -0.01937
A575 -0.003423 A 628 ;Pro to Ⅸ = 0.18016 A575 -
0.04036 A628 -0.04515 A590 ;Pchl=0.03563 A628 +
0.007225 A590 -0.02955 A 575 。
1.2.5　叶绿素(Chl)的测定　取新鲜的叶片 0.5 g ,放
入盛有 2 mL 丙酮∶乙酸=1∶1的 Eppendorf管中 ,浸泡
24 h。在波长663 nm 、645 nm处测 OD值 ,并根据下列
公式计算叶绿素的浓度和含量 。叶绿素 a 的浓度:
Ca=12.7 A663 -2.69 A645 ;叶绿素 b的浓度:Cb=22.9
A645 -4.68 A663 ;叶绿素总浓度:Ct=Ca+Cb;叶绿素
的含量:Ci×V/w 。(注:i=a 、b 、t ,V 为浸提液的体积 ,
w 为材料的重量)。
2　结果与分析
2.1 　` 金边也门铁叶绿素及其前体物质含量
2.1.1 　`金边也门铁 叶绿素前体物质相对含量　该
研究测定了也门铁 、`金边也门铁叶片黄部和`金边也
门铁 叶片绿部的数种叶绿素主要前体物质 ,将也门铁
的各种前体物质含量定为 100%,与`金边也门铁 叶片
的黄部和绿部分别进行比较 ,由图 1可看出 ,相对于也
门铁 ,`金边也门铁 叶片黄色部分的叶绿素前体物质
ALA 和 PBG相对含量较高;而从 UrogenⅢ到原叶植
酸 ,其含量下降较大 ,且都低于也门铁 ,说明`金边也门
铁 叶片黄色部分的叶绿素合成受阻至少是在 PBG
之后。
图 1 　` 金边也门铁 与也门铁叶绿素前体
物质相对含量比较
2.1.2 　` 金边也门铁 叶绿素含量　从表 1 可看出 ,
`金边也门铁叶片黄色部分的叶绿素 a、b及叶绿素总
含量都很少 ,所以变异部分呈现黄色;`金边也门铁 叶
片绿色部分的叶绿素 a、b及叶绿素总含量与也门铁叶
片的叶绿素含量相差不大 ,甚至还要高于也门铁叶绿
素含量 ,所以呈现绿色 ,有时还要比也门铁绿。这些测
定结果完全符合`金边也门铁 的表现型。
　　表 1 `金边也门铁 与也门铁叶绿素含量
叶绿素 a含量
/ mg· g-1FW
叶绿素 b含量
/mg· g-1FW
叶绿素总含量
/mg ·g -1FW
叶绿素
a/b
普通 1.71 0.48 2.19 3.56
金边黄色 0.14 0.04 0.18 3.50
金边绿部 1.70 0.49 2.19 3.47
2.2 　`金心也门铁叶绿素及其前体物质含量
2.2.1 　`金心也门铁 叶绿素前体物质含量　该试验
测定了`金心也门铁 叶片绿色部分和变异(混合)部分
与也门铁叶片的数种叶绿素合成前体物质 ,并且将也
门铁的各种前体物质含量定为100%,与`金心也门铁
叶绿素合成前体物质进行比较 ,由图 2可看出 ,`金心
也门铁 叶片绿部的各种前体物质与也门铁比较接近 ,
但变异部分的原卟啉含量急剧降低 ,远远低于也门铁
和`金心也门铁 叶片绿部 ,说明`金心也门铁 叶片变
异部分叶绿素合成受阻至少在 UrogenⅢ之后。
图 2　` 金心也门铁 与也门铁叶绿素前体
物质相对含量比较
2.2.2 　`金心也门铁 叶绿素含量　从植株叶片表型
来看 ,`金心也门铁 植株叶片绿色部分和中部变异部
分的颜色差别没有`金边也门铁 明显 ,且绿色部分颜
色与也门铁叶片叶色也比较接近。从表 2可看出 ,`金
心也门铁 叶片变异(混合)部分叶绿素 a和 b 的含量
都要低于也门铁和`金心也门铁 叶片绿色部分的叶绿
素含量;`金心也门铁 叶片绿色部分与也门铁的叶绿
素含量相差不大 ;`金心也门铁 叶片变异(混合)部分
的叶绿素 a、b及叶绿素总含量要低于`金心也门铁 叶
片绿色部分的相应物质含量 ,所以变异(混合)部分看
起来不及绿色部分绿。叶绿色测定结果符合大田观
察 。比较表 1 、2` 金心也门铁 和`金边也门铁 各个部
位的叶绿素 a、b及叶绿素总含量 ,2个品种的绿色部分
各物质含量相差不大 ,且都高于变异部分的含量;`金
心也门铁 变异(混合)部分的各物质含量要高于`金边
也门铁 黄色部分的相应值 ,这完全符合也门铁植株大
田表型。
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·生物技术· 北方园艺 2011(14):120～ 122
　　表 2 `金心也门铁 与也门铁叶绿素含量
叶绿素 a含量
/ mg· g-1 FW
叶绿素 b含量
/ mg· g-1FW
叶绿素总含量
/ mg· g-1FW
叶绿素
a/b
普通 1.71 0.48 2.19 3.56
金心绿部 1.60 0.59 2.19 2.71
金心混合 0.60 0.23 0.83 2.61
3　讨论与结论
`金边也门铁叶片绿色部分 、`金心也门铁 叶片
绿色部分与也门铁叶片三者之间的叶绿素 a、b及叶绿
素总含量均相差不大 ,所以都呈现绿色;`金边也门铁
叶片变异(黄色)部分的叶绿素 a、b及叶绿素总含量明
显低于也门铁和`金边也门铁 叶片绿色部分 ,故颜色
呈现黄色;`金心也门铁 叶片变异(混合)部分叶绿素
a、b及叶绿素总含量低于也门铁 、但高于`金边也门铁
叶片变异(黄色)部分的相应指标含量 ,故`金心也门
铁 叶片变异(混合)部分也发生变化 ,呈现黄绿相间的
结果。试验结果完全符合也门铁的表型。
比较`金边也门铁 叶片绿部和黄部的几个主要叶
绿素合成前体物质与也门铁的相对含量可知 , `金边也
门铁 叶片黄部的叶绿素合成受阻导致颜色变异 ,且至
少是在 PBG 之后受阻 ,初步认定其叶绿素是在 PBG
与 UrogenⅢ之间合成受阻。比较`金心也门铁 叶片绿
部和变异(混合)部分的几个主要叶绿素合成前体物质
与也门铁的相对含量可知 ,`金心也门铁 叶片变异(混
合)部分的叶绿素合成受阻导致颜色变异 ,且至少是在
UrogenⅢ之后受阻 ,初步认定叶绿素是在 UrogenⅢ与
原卟啉之间合成受阻。根据叶绿素合成受阻的位置 ,
可以进一步进行分子生物学研究 ,进行相应基因克隆 、
测序等研究 ,探索也门铁嵌合体品种变异的分子机理。
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Studies of Chlorophyll Synthesis in Dracaena f ragrans and its Chimeras
LIU He-ping1 , 2 ,HE Ye-hua2 , L IN Jian-bo1 , LIN Shun-quan2 ,HU Gui-bing2 , YANG Zhuan-ying2
(1.Yangjiang Vocational and Technical College , Yangjiang , Guangdong 529566;2.Colleg e of Horticulture, South China Agricultural
University , Guangzhou , Guangdong 510642)
Abstract:Using tw o-year leaves of three varieties(Dracaena fragrans (L.)Ker-Gaw l.)and its tw o chimeras:D.
f ragrans cv.lindeni i.and D.f ragrans cv.massangeanaas test materials , the contents of chlorophyll synthesis
precursors were studied.The results showed that the chlorophyll synthesis was hampered betw een PBG and UrogenⅢ
in D.f ragrans cv.lindenii.,between UrogenⅢ and Proto Ⅸ in D.f ragrans cv.massangeana , which caused leave-
colo r differentiation.The content difference of chlorophy llide(Chlide),Chl a and Chl b was little in the g reen part of
D.f ragrans cv.lindenii. s leaf , the green part of D.f ragrans cv.massangeana s leaf and the leaf of D.f ragrans , so
they looked green.
Key words:Dracaena f ragrans;chimera;chlorophyll;chlo rophy ll synthesis precursor
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