全 文 ：福建林学院学报　 2001, 21 ( 2): 124～ 127
Journal of Fujian Co llege o f Fo rest ry
精胺对锥栗离体叶片衰老时活性氧代谢的影响
时忠杰 , 胡哲森 , 林永英
(福建林学院 , 福建 南平 353001)
摘要: 离体锥栗叶片暗诱导衰老过程中 , 随浓度增加 , 超氧物岐化酶 ( SOD)、 过氧化物酶
( POD)、 过氧化氢酶 ( CAT) 活性及叶绿素和蛋白质含量先升高后降低 , 而脂质过氧化产物丙
二醛 ( MDA)含量和质膜透性先降后升 ; 随时间的延长 , SOD、 POD、 CAT活性及叶绿素和蛋
白质含量均逐渐降低 , 而 MDA含量和质膜透性却增大 . 实验证明 , 低浓度的精胺 ( Spm )具有
延缓衰老的作用 ,高浓度的 Spm则有加速衰老的趋势 . 推测 Spm在叶片衰老过程中 ,可能是通
过活性氧和乙烯而起到重要的作用 .
关键词: 精胺 ; 锥栗叶片 ; 衰老 ; 活性氧代谢
中图分类号: S664. 2　　　　文献标识码: A　　　　文章编号 : 1001-389X ( 2001) 02-0124-04
Effects of Spermine on Activated Oxygen Metabolism
during the Senescence of DetachedCastanea Henryi Leaves
SHI Zhong-jie, HU Zhe-sen, LIN Yong-ying
( Fujian College of Fores t ryy, Nanping 353001, China)
Abstract: During the senescence o f detached castanea henryi leav es in the da rk, the activ ity of supero xide dismutase
( SOD)、 pero xida se ( POD ) and ca tala se ( C AT) fir stly increa sed and secondly decrea sed, the contents o f ch lo rophy ll and
pro tein also fir stly incr eased and secondly decreased, the malondialdehyde ( M DA) content and rela tiv e plasmamembrane
permeability firstly dec reased and secondly inc reased when the spermine content increa sed. As the senescence tim e w ent by
and by , the activ ity o f SOD、 POD、 CAT and contents of chlo rophy ll and protein all decr eased g radua lly, but MDA content
and relativ e plasmamembrane permeability incr eased. Th e r esults demonst rated tha t the low -density Spm had the effect on
r etarding the senescence , while the high-density Spm had the tr end o f accelera tion o f the senescence. It wa s infe rr ed tha t
the activ ated oxygen and ethy lene may have an impo rtant pole in the senescence of leaves.
Key words: Spermine; Castanea henry i leav es; senescence; a ctiva ted oxygen me tabo lism
精胺 ( Spermine, Spm) 是多胺的一种 , 广泛分布在高等植物体内 , 在植物生长发育过程中 , 多胺被
证明是一类重要的代谢调控物质 [ 1～ 3] . 许多实验证实 , 多胺延迟黑暗中的燕麦 , 豌豆和石竹等叶片的衰
老 [4 ] . 关于叶片衰老与质膜过氧化及保护酶等的关系 , 前人已做了大量的工作 [5～ 7 ] ,大部分都是以农作物
为研究对象 , 也曾以油茶为材料作过研究 [ 8] , 但以锥栗等木本植物为研究材料的尚未见报道 [ 9] . 锥栗
(Castanea henry i ) 是我国南方重要的经济林树种 , 研究外源多胺对其叶片衰老时活性氧代谢的影响 , 有
重要的理论和实践意义 . 通过精胺对锥栗离体叶片的保护酶活性变化及脂质过氧化作用影响的研究 , 旨
在探讨多胺在锥栗叶片衰老过程中的生理作用 , 为生产应用提供创新的理论依据 .
1　材料与方法
1. 1　材料处理
取 1年生的锥栗实生苗顶部第 5、 6片功能叶 , 用打孔器钻取小圆片 , 分别漂浮于 50, 100, 200,
400 mg· L- 1的精胺溶液中 , 以蒸溜水作为对照 , 置于黑暗条件下 3 d, 温度 ( 28± 1)℃ , 每处理设 3个
重复 .
基金项目: 福建省教育委员会科学基金资助项目 ( K97041) .
第 1作者简介: 时忠杰 ( 1975-) , 男 , 山东临沂人 , 硕士研究生 , 从事植物生理研究 .
收稿日期: 2000-10-26; 修回日期: 2000-12-08
DOI : 10. 13324 /j . cnki . jfcf . 2001. 02. 008
1. 2　生理生化指标测定
1. 2. 1　叶绿素含量测定　按混合法 [10 ] (丙酮∶无水乙醇∶水= 4. 5∶ 4. 5∶ 1) 测定 .
1. 2. 2　蛋白质含量测定　按考马斯亮蓝 G-250染色法 [11 ]测定 , 以牛血清蛋白制作标准曲线 .
1. 2. 3　 SOD活性测定　按 Dhinsa的方法 [12 ]测定 , 以每单位时间内光还原 50%的氮蓝四唑 ( NBT) 为 1
个酶活性单位 .
1. 2. 4　 CAT活性测定　按高锰酸钾滴定法 [11 ]测定 .
1. 2. 5　 POD活性测定　采用愈创木酚法 [13 ]测定 .
1. 2. 6　 MDA含量测定　按张宪政的方法 [ 14]测定 .
1. 2. 7　质膜透性测定　取 0. 2 g样品 ,以无离子水冼净 ,放入具塞试管并加无离子水 10 mL在室温下保
持 1 h , 用 DDS-11A型电导仪测定溶液的电导率 E1 , 然后置沸水浴中 10 min, 冷却后测定总电导率 E2 ,
无离子水电导率为 E0 . 质膜相对透性 ( P) 按公式 P= ( E1 - E0 ) /( E2- E0 )× 100%计算 [15 ] .
2　结果与分析
2. 1　 Spm对叶绿素含量的影响
叶绿素是绿色植物进行光合作用的主要色素 , 叶绿素
含量同光合作用的关系十分密切 . 由图 1可见 , 在低浓度
Spm下 ( 50、 100 mg· L- 1 ) ,叶绿素含量随浓度的增大而增
加 ,且均高于对照 ;在高浓度 Spm下 ( 200、 400mg· L- 1 ) ,
引起细胞内生理生化的改变 , 叶绿素合成受阻 , 降解加快 ,
叶绿素含量随着精胺浓度的增大而降低 . Spm处理的叶片
暗诱导 3 d后 , 以 100 mg· L- 1 Spm的叶绿素含量最高 , 为
对照的 113. 95% ,而 400 mg· L- 1 Spm的叶绿素含量最低 ,
为对照的 95. 3% ,下降幅度最大 . 由此可见 ,低浓度的 Spm
具有延缓叶绿素降解的作用 , 其中以 100 mg· L- 1 Spm效
果最佳 ;而高浓度 Spm则加速了叶绿素的降解 ,叶绿素含量
随着衰老时间的延长而降低 .
2. 2　 Spm对可溶性蛋白质含量的影响
可溶性蛋白质的含量是植物细胞内酶系统稳定性的标
志之一 . 图 2表明 , 所有叶片蛋白质含量随暗诱导衰老时
间的延长而减小 , 不同处理间 , 在低浓度 Spm时 ( 50、
100 mg· L- 1 ) ,可溶性蛋白质含量随浓度的增加而上升 ,以
100 mg· L- 1 Spm的最为显著 , 3 d后比对照提高了
19. 63% , 说明低浓度 Spm具有延缓蛋白质降解的作用 ; 在
高浓度 Spm时 ( 200、 400 mg· L- 1 ) , 可溶性蛋白质含量随
着浓度的增加而降低 , 3 d后 , 400 mg· L- 1 Spm处理的比
对照低 9. 42% , 加速了蛋白质的降解 , 说明高浓度 Spm有
加速衰老的趋势 .
图 2　 Spm对蛋白质含量的影响
Figu re 2　 Effect of Spm on protein con tent
图 1　 Spm对叶绿素含量的影响
Figu re 1　 Effect of Spm on chloroph yll con tent
2. 3　 Spm对质膜透性的影响
质膜相对透性反映了植物细胞受伤害的程度 . 图 3表明 , 所有处理叶片的质膜透性均随暗诱导衰老
时间的延长而增加 . 不同处理间 , 低浓度 Spm ( 50、 100 mg· L- 1 )的质膜透性随浓度的增大而降低 , 且
均低于对照 , 3 d后 , 100 mg· L- 1 Spm的仅为对照的 73. 29% ; 高浓度 Spm ( 200、 400 mg· L- 1 ) 的质
膜透性随浓度的增加而增大 , 但均高于对照 , 3 d后 , 400 mg· L- 1 Spm的比对照高出 50. 59% , 说明低
浓度 Spm具有减缓细胞内含物外渗的作用 , 高浓度处理加速了内含物的外渗 .
2. 4　 Spm对 SOD活性的影响
超氧化物歧化酶 ( SO D) 是防护氧自由基对细胞膜系统伤害的重要金属酶类 , 它能防御细胞内 O2. -
125第 2期　　　　　　　　　　　　时忠杰等: 精胺对锥栗离体叶片衰老时活性氧代谢的影响
等自由基对细胞膜的伤害 . 图 4表明 , 所有处理 SOD活性均随衰老时间的延长而下降 . 与对照相比 ,
50, 100 mg· L- 1 Spm的活性随浓度增加而增大且始终高于对照 , 200, 400 mg· L- 1 Spm的活性随浓度
的增大而减小 , 且始终低于对照 , 暗中 3 d后 , 100 mg· L- 1 Spm的高出对照 47. 04% , 而 400 mg· L- 1
Spm则较对照低 11. 0% , 说明 Spm在低浓度时具有维护或保护 SOD活性的作用 , 高浓度时有加速 SOD
活性下降的趋势 .
图 3　 Spm对质膜透性的影响
Fig ure 3　 Ef fect of Spm on relative plasmamemb rane
perm eabi lit y　　　　　　　　　　　　　　　　　　
图 4　 Spm对 SOD活性的影响
Figure 4　 Ef fect of Spm on SOD activity
　
2. 5　 Spm对 CAT活性的影响
过氧化氢酶 ( CAT)也是细胞内防御酶之一 . 它能清除细胞内过多的 H2O2 ,维持其在一个低水平上 ,
保护膜的结构 . 图 5表明 ,随衰老时间的延长 , CAT活性不断下降 . 低浓度 Spm ( 50、 100 mg· L- 1 )时 ,
CAT活性随浓度增加而增大 ,且高于对照 ,以 100 mg· L- 1 Spm处理为最高 , 3 d后仍比对照高 91. 49% ,
高浓度 Spm时 ( 200、 400 mg· L- 1 ) , CAT活性随浓度的增大而减小 ,且低于对照 ,以 400 mg· L- 1 Spm
处理的最低 , 3 d时比对照低 25. 11% . 说明低浓度 Spm对 CAT活性下降有延缓作用 , 高浓度 Spm对
CAT活性下降有所促进 .
2. 6　 Spm对 POD活性的影响
过氧化物酶 ( PO D) 也能清除植物体内的 H2O2 , 维持活性氧代谢 , 在一定程度上可减缓植物衰老的
过程 . 图 6表明 , 随暗诱导衰老时间的延长 , PO D活性均逐渐下降 . 低浓度 Spm下 , POD活性随浓度
增加而增大且均高于对照 ,其中仍以 100 mg· L- 1 Spm的活性最高 , 3 d后比对照高 27. 1% ,高浓度 Spm
下 , POD活性随浓度的增大而减小且均低于对照 , 以 400 mg· L- 1 Spm的最低 , 3 d后仅为对照的
89. 88% . 由此可见 , 低浓度 Spm对 POD活性下降具有减缓的作用 , 高浓度处理对活性下降有促进的
影响 .
图 5　 Spm对 CAT活性的影响
Figu re 5　 Effect of Spm on CAT act ivi ty
图 6　 Spm对 PODT活性的影响
Figure 6　 Ef fect of Spm on POD activi ty
2. 7　 Spm对 MDA含量的影响
脂质过氧化产物 ( MDA)是膜脂过氧化作用的最终产物 ,是膜系统受害的重要标志之一 . 图 7表明 ,
126 福　建　林　学　院　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　第 21卷
　图 7　 Spm对 MDA含量的影响
　 Figure 7　 Ef fect of Spm on M DA con tent
在 Spm处理的衰老过程中 , M DA含量随时间的持续而明显
增加 . 在不同处理中 , 50, 100 mg· L- 1 Spm处理的 MDA
含量均低于对照 , 以 100 mg· L- 1 Spm的最低 , 为对照的
84. 29% ; 200, 400 mg· L- 1 Spm的 MDA含量均高于对照 ,
以 400 mg· L- 1 Spm的最高 ,为对照的 102. 7% . 说明在低
浓度时具有延缓 MDA积累的作用 , 而高浓度时则有加速
MDA积累的趋势 .
3　结论与讨论
在有关植物衰老的学说中 ,生物自由基伤害学说已被广
泛的接受 , Ha rman提出衰老过程就是活性氧代谢失调的过
程 [16 ] . 实验也证明了这一点 . 在高浓度的 Spm处理时 , 保
护酶系统 ( SOD、 PO D、 CA T)活性均低于对照 ,其中以 CAT活性的下降幅度最大 ,不能有效的清除 O2. - 、
H2O2等活性氧自由基 , 从而使细胞内积累较多的活性氧自由基 ; 同时 , Chen等 [ 17]的实验表明 , 离体叶
片衰老过程中 , 内源多胺和乙烯同时升高 , 而外源多胺具有促进乙烯合成的作用 . 再者 , Legge等 [18 ]的
实验也表明 , H2O2及其产生的 O2. -等活性氧自由基 , 能够促进 1-氨基环丙烷 -1-羧酸 ( ACC) 转变为乙
烯 ,也大大的促进了乙烯的合成 ,因而使 MDA的积累量及质膜的透性增大 ,加速了叶片的衰老趋势 . 在
低浓度 Spm时 , 保护酶系统 ( SOD、 POD、 CAT) 活性均高于对照 , 其中以 CA T活性的升高的幅度最
大 , 说明 Spm减缓了保护酶活性的下降 , 从而能够较为有效的清除 O2. - 、 H2O2等活性氧自由基 ; 同时
可能由于 Spm的浓度较低 ,乙烯的合成量很少 ,因而使 MDA的积累量相对减少和对质膜的破坏性减弱 ,
从而对膜系统起到较好的保护作用 , 在一定程度上延缓了叶片的衰老 , 但不能阻止叶片的衰老 .
综上所述 , Spm在衰老过程中的作用可能与活性氧代谢和乙烯的合成有着较大的关系 . 低浓度的
Spm具有延缓叶片衰老的作用 ,高浓度的 Spm具有加速叶片衰老的趋势 . 但随时间的延长 ,叶片的衰老
趋势均持续下去 .
参 考 文 献:
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(责任编校: 江　英 )
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