全 文 ：第 2 卷第 3期
2003 年 8月 　 淮阴师范学院学报(自然科学版)JOURNAL OF HUAIYIN TEACHERS COLLEGE(NATURAL SCIENCE EDITION) 　
Vol.2 No.3
Aug.2003
　　　　　　
Cd 离子对石龙尾生理生化特性的影响
赵　春1 , 陈佩林1 , 施国新2
(1.南通师范学院 生命科学与技术系 ,江苏 南通　226007;2.南京师范大学 生命科学院 , 江苏 南京　210097)
摘　要:研究了 Cd 离子对水生植物石龙尾生理生化特性的影响 ,包括可溶性蛋白含量和活
性氧清除系统的活性(SOD 、POD 、CAT).实验结果显示 ,受重金属 Cd 离子的影响 ,在低浓度
Cd 离子溶液处理下 ,石龙尾的可溶性蛋白含量微量上升 ,O-2 的含量 、SOD的活性和比活性
及CAT的活性皆有应激性升高 ,但随着 Cd 离子处理浓度的升高 ,超过它们的耐受阈值又呈
下降趋势 ,POD的活性则呈持续上升趋势.
关键词:石龙尾;可溶性蛋白;活性氧清除系统;Cd ;SOD;POD;CAT
中图分类号:O949.777.8　　文献标识码:A　　文章编号:1671-6876(2003)03-0241-04
　收稿日期:2003-06-18
　基金项目:国家自然科学基金资助项目(39770046);江苏省自然科学基金资助项目(BK7107)
　作者简介:赵春(1973-),女 ,江苏海门人 ,讲师 ,硕士 ,主要从事植物学教学与研究.
0　引言
重金属离子对水环境造成的污染已经引起人们的日益关注.研究表明 ,包括 Cd 离子在内的重金
属离子对水生植物有不利影响[ 1] .当植物受 Cd 离子毒害后 ,会表现出褪绿 、矮化 、生物量下降 ,甚至死
亡等受害症状[ 2] .本文以玄参科石龙尾属植物石龙尾(Limnophila sessiliflora (Vahl)Blume)为材料 ,系统地
研究重金属离子 Cd 离子对石龙尾活性氧清除系统(主要以 SOD 、CAT 、POD为代表)的影响及对可溶性
蛋白含量的影响.
1　材料与方法
1.1　实验材料
石龙尾(Limnophila sessiliflora (Vahl)Blume)采自江苏省南京市东郊和南京师范大学生物系花房内.
1.2　培养方法
用蒸馏水加入分析纯 CdCl2 分别配制成不同浓度的重金属离子处理溶液 ,依次为 0 ,2 , 4 , 6 , 8 , 10
mg/L ,溶液(按纯 Cd2+计)分别存放于 2.5 L的圆柱形玻璃缸中 ,将石龙尾置于处理液中自然光照 ,培养
5天后取材测试.
1.3　测定方法
1.3.1　可溶性蛋白含量的测定
参照 Bradford的考马斯亮蓝G-250法[ 11] .在 595nm处测定光密度值 ,以牛血清蛋白(BSA)为标准.
1.3.2　超氧阴离子O-2 含量的测定
采用王爱国 、罗广华等的方法(1990)[ 3] .
1.3.3　超氧化物歧化酶 SOD活性的测定
参照 Stwert和 Bewley 等的方法[ 10] .以抑制NBT光化还原 50%为一个酶活性单位.
DOI :10.16119/j.cnki.issn1671-6876.2003.03.019
1.3.4　过氧化物酶(POD)活性的测定
按照李瑞智(1984)的方法[ 4] .
1.3.5　过氧化氢酶(CAT)活性的测定
参照 Beers(1952)的紫外分光光度法[ 12] ,并加以改进.
2　观察结果
2.1　Cd 离子 对石龙尾可溶性蛋白含量的影响
不同浓度 Cd 离子处理后 ,石龙尾可溶性蛋白含量微量上升后呈下降趋势 ,如表1所示
表 1　不同浓度 Cd 离子处理下石龙尾可溶性蛋白的含量情况(g/L)
Cd 处理浓度(mg/L) 0 2 4 6 8 10
可溶性蛋白含量(g/L) 4.03±0.03 4.12±0.03 3.69±0.04 3.48±0.03 3.35±0.03 2.65±0.04
百分数(%) 100% 102.2% 91.6% 84.6% 83.1% 65.8%
　　　注:Means±S.d.　(n=3)
结果显示 ,处理浓度为10mg/L的可溶性蛋白含量与对照组的可溶性蛋白的含量相比 ,为正常值的
65.8%,下降了 34.2%.
2.2　Cd 离子对石龙尾的超氧阴离子O-2 含量与活性氧清除系统的影响
2.2.1　Cd 离子对石龙尾的超氧阴离子O-2 含量的影响
各种浓度的 Cd 离子溶液处理石龙尾 ,其超氧阴离子 O-2 含量发生显著变化 ,如图 1所示.在低浓
度的 Cd 离子溶液处理下 ,O-2 含量明显增加 ,当 Cd 离子溶液为 6mg/L 时 ,石龙尾叶的超氧阴离子
O-2 含量达到最高值 ,但随着浓度的增大 ,O-2 的含量又逐渐下降 ,说明在低浓度的 Cd 离子溶液处理
下 ,已对植物产生了毒害 ,诱导了O-2 的大量产生.
图 1　不同浓度下 O-2 的含量
2.2.2　Cd 离子对超氧化物歧化酶
SOD活性和比活性的影响
在正常代谢过程中 ,植物的氧自由基的形成与清除系统处于动态平衡中.图 2和图 3为不同浓度的
Cd 离子溶液处理后 ,石龙尾叶的超氧化物歧化酶 SOD的活性和比活性的变化.
结果表明 ,石龙尾叶的超氧化物歧化酶 SOD的活性在 Cd 离子溶液浓度为 2mg/L 处理时略有升
高 ,其后SOD酶活性直线下降 ,显然与酶蛋白含量下降有关 ,但酶的比活性应激性升高 ,在 Cd 离子溶
液为 6mg/L处理范围内仍高于对照组 ,而一旦当处理浓度大于 6mg/L 时 ,SOD酶的比活性也徒然下降 ,
表明 SOD酶对抵抗超氧阴离子O-2 毒害的能力有一定限度.
2.2.3　Cd 离子对过氧化氢酶 CAT 活性的影响
石龙尾叶的过氧化氢酶CAT活性的变化与超氧化物歧化酶 SOD的比活性变化相似 ,即低浓度 Cd
242 淮阴师范学院学报(自然科学版) 第 2 卷
离子溶液处理下刺激过氧化氢酶 CAT 的活性 ,高浓度下则抑制过氧化氢酶 CAT 的活性.如图 4所示.
图 2　不同浓度下 SOD的活性 图 3　不同浓度下 SOD的比活性
2.2.4　Cd 离子对过氧化物酶 POD活性的影响
实验结果表明 ,石龙尾叶的过氧化物酶 POD活性的变化随着Cd 离子溶液处理浓度的升高呈一路
上升的趋势 ,如图 5所示.
图 4　不同浓度下 CAT 的活性 图 5　不同浓度下POD 的活性
3　讨论
石龙尾的代谢活动对金属离子 Cd 离子敏感 ,低浓度 Cd 离子溶液足以使超氧阴离子O-2 急剧积
累 ,氧自由基不但能够通过生物膜中不饱和脂肪酸(PUFA)的过氧化引起细胞的损伤 ,而且还能够通过
脂氢过氧化物的分解产物引起细胞的损伤[ 9] .许多研究表明 , 超氧化物歧化酶SOD在对机体的氧化和
抗氧化平衡中起着至关重要的作用.SOD能清除超氧阴离子 O-2 ,保护细胞免受损伤[ 10] ,其活性高低与
植物抗逆性大小有一定的相关性[ 5] .在低浓度 Cd 离子溶液(2mg/L)处理下 ,SOD的活性增加主要表
现为酶蛋白含量的增加 ,比活性变化并不显著 ,这与石龙尾中可溶性蛋白含量此时有所升高相对应.随
着可溶性蛋白含量的下降 ,SOD活性的增加主要表现为酶的诱导激活 ,导致体内的防御系统功能加强 ,
使超氧阴离子O-2 的形成与清除建立起新的平衡 ,O-2 保持低水平.但是随着 Cd 离子溶液处理浓度的
增高(超过 6mg/L),这种 SOD与O-2 之间的平衡又会被打破 ,SOD的酶蛋白量及其比活性呈持续下降趋
势 ,表明超氧化物歧化酶 SOD已经不能再建立起机体氧化与抗氧化的新的平衡 ,其歧化能力是有限的.
超氧化物歧化酶 SOD清除超氧阴离子 O-2 产生了过氧化氢 ,H2O2也是一种自由基 ,需要活性氧清
除系统中的另一种酶过氧化氢酶CAT加以清除 ,将其分解为 H2O与氧[ 6] .在低浓度 Cd 离子溶液处理
时 ,过氧化氢酶 CAT 与SOD活性一样 ,被应激性地激活.当 Cd 离子溶液的处理浓度进一步增加 ,超过
了它对金属离子 Cd 离子毒害作用保护能力的范围 ,就会抑制过氧化氢酶 CAT 的活性.SOD 、CAT 活性
的下降会增加体内大量活性氧(如 H2O2 、O-2 )在植物体内的积累 ,超过植物细胞的耐受能力 ,就会引起
243第 3 期 赵春等:Cd 离子对石龙尾生理生化特性的影响
植物生物膜 、DNA及一些生理生化活动的破坏[ 8] .组织受伤后 ,植物应激性产生 O-2 的能力下降 ,从而导
致O-2 含量下降 ,植物黄化 、枯萎 、乃至死亡.
过氧化物酶 POD是植物代谢的末端氧化酶之一 ,能催化过氧化物的氧化分解 ,与 SOD 、CAT 等协同
起保护作用 ,其活性亦是与植物体内生化过程及抗逆境能力有关.随着O-2 在体内的逐渐积累 ,过量的
有害物质会诱导过氧化物酶 POD活性的提高 ,且其活性随着细胞受伤害程度的加深而逐渐加强.在较
高浓度 Cd 离子溶液的处理下 , SOD 、CAT 的活性皆下降的同时 , POD活性仍呈上升趋势 ,可能是因为
POD的耐受性较SOD 、CAT大.另外 ,随着植物细胞的衰老 ,POD活性也有一定的增加[ 7] .可见 ,活性氧清
除系统中各类酶对重金属离子 Cd 的耐受性不同 ,这种耐受差异的机制仍有待进一步的研究.
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Effects of Cd on The Physioligical and Biochemical
Characters of Limnophila Sessiliflor
ZHAO Chun1 , CHEN Pei-ling1 , SHI Guo-xing2
(1.Department of Life Science and Technology , Nantong Teachers College , Nantong 226007 , China)
(2.College of Life Science , Nanjing Normal Universi ty , Nanjing 210097 , China)
Abstract:　This paper deals with Cd on physioligical and biolThis paper deals with the effects of Cd on the
physilogical and biological characteristics of Limnophila sessiliflora including soluble protein content and activity of
scarenging systems of activated oxygen(SOD ,CAT ,POD).The results show that affected by heavy metal Cd , the
soluble protein content ,CAT activity , SOD activity and SOD ratio activity of Limnophila sessiliflora increases when
the solution density is low and decreases when the solution density rises above their tolerance limit ,whereas the ac-
tivity of POD increases continuously.
Key words:　Limnophila sessiliflora (Vahl)Blume;soluble protein;scarenging systems of activated oxygen;
SOD;CAT;POD
[责任编辑:蒋海龙]
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