全 文 ：植物生理学通讯 l , 3 6 ( 2 ) , 2 0一2 2
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a n才P h夕 5 10 10夕夕 C o 价 m “ ” 宕c a t i o “
番木瓜不同叶位中P E P叛化酶、 苹果酸
脱氢酶和苹果酸酶活性的变化
李双顺 林植芳 孙谷畴 林桂珠 王 伟
(中国科学院华南植物研究所 , 广州 )
T h e C h a n g e s i n t h e A e t i v i t i e s o f P E P C a r b o x y l a s e
,
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D e h y d r o g e n a s e a n d M a li e E n z y m e i n D i f f e r e n t
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现已发现烟草〔“ ’ 、 马铃薯 `8 ’及水稻 〔。 , ` 。 ’
等 C 3植物的嫩叶 中有明显的 P E P 按化酶活
性 。 然而 , 以 C 3植物为材料研究 P E P 竣化酶
及与其反应有偶联关系的苹果酸脱氢酶和苹
果酸酶与叶龄叶位的关系的尚不多 。 我们研
究热带水果番木瓜叶片光合特性的结果表明
叶片的光合能力 、 对光的吸收及反射等与其
叶龄密切相关 〔“ , ” , ” 。 本文则进一步探讨 同
一植株不同叶片中P E P竣化酶 、 苹果酸脱氢
酶 、 苹果酸酶及可溶性蛋白质 电泳谱 的 变
化 , 以求阐明叶片光合能力差异的原因以及
刀一 竣化系统有关酶类在 C 3植物叶片发育和
衰老过程中的变化与作用 。
材料和方法
植物材料 番 木 瓜 ( C ar ica P aP a夕。 ) 品
种 “ 穗中红 ” 栽于温室 。 取用共有 1 片叶的植
株 , 其顶部的第一位叶尚未完全展开 , 叶片
面积只为 中部成熟叶的 1 / 10 一 1 / 8 ; 下部第
10 一 1 1位叶已 出现黄斑 。
酶液制备 将 1一 2 9 去脉叶片剪碎后 ,
力11 ] , 2 · 5倍 ( W / V )的提取介质 ( T r i s 一 H : 5 0 `
o
.
IM ; 疏基 乙醇 7m M ; E D T A l m M ; p H
8
.
0)
, 用 Q Y 一 3型海鸥牌匀浆机以 14 , 0 0 转 /
分间歇捣碎三次 , 每次 30 秒 。 匀浆经 四 层
纱布过滤后 , 滤液 以日立 Z o P R 一 52 型冷冻离
心机 1 1 , 0 0 x g离心2,0 分钟 , 上清液作为粗
酶液 , 各项操作在。一 4℃下进行 。
P E P按化酶活性测定反应系统的总体积
3 m l 中含 T r i s 一H ZS O ` 20 0召m o l , p H 9 . 2 ;
N a HC O
: 1 0拼m o l ; M g S O ` 10拜m o l ; N A D H
0
.
5拼m o l ; P E P 4“ m o l ; 粗酶液 2 0一 5 0“ 1。反
应从加入P E P开始 , 3 4 On m 测定光吸收 , 以刀
O D = 0
.
0 1作 一个酶单位 , 酶活以 单 位 / m g
蛋白质 / m in 表示 。
N A D一苹果酸脱氢酶 (M D H ) 活性测定
系统同 P E P 梭化酶 , 只是以 10 拌m ol O A A
代替 P E P作为反应基质 。
N A D P
一苹果酸酶的反应系 统 (3 m l) 中
含 T r i s 一 H C 12 5 m M , p H 7 . 5 ; N A D P I . 7 m M ;
D T T 2
.
5 m M ; L 型苹果酸 2 . s m M ; M g C I :
3m M
; 酶液 50 风 。 加入 M g 1C 2后开始反应 ,
3 4 0 n m 测定 N A D P 的还原 。 酶单位的表示
本文1 9 8 5 年 9月 19 日收到 。
DOI : 10. 13592 /j . cnki . ppj . 1986. 02. 008
祠上 。
苹果酸脱氢酶的聚丙烯酞胺凝胶电泳 同
刘珠耀等 〔` ’ , 但以 3 . 85 一 1 1 . 2%的梯度胶作
为分离胶 。 可溶性蛋白质含量以紫外光吸收
测定 , 按公式 z . 4 5 x O D Z。。 一 o . 7 4 x O D Z。 。计
算浓度 。 可溶性蛋白质的电泳按 D a vi s 法 〔` ’ 。
翼’ 。{
:
2。
} :井乏泛
结果和讨论
一 、 不同叶位叶片中 P EP 接化酶活性 ,
:的变化
番木瓜叶片有显著的 P E P发化酶活性 ,
_其大小与叶片发育有关 ( 图 1 ) 。 同一植株下
数的第三和第四位 叶中的 P E P按化酶的活性
最高 , 上部未完全发育的嫩叶的活性较低 ,
下部 9一 1 位叶的活性只为最大活性叶片的
5 9%
。
,
’
i 仑 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1
l! }位图 1 不同叶位中 P E P 援化酶活性的变化
二 、 苹果酸酶及苹果酸脱氢酶活性的变
化与叶位的关系
番木瓜叶片中的 M D H 和苹果酸酶活性
以顶部第一位嫩叶最高 。 随叶片的发育成熟 ,
初期的活性下降速率较大 , 到第 5一 8 位 叶
中 , 活性的差异不大 。 下部较老叶片的活性
分别为最高水平的 38 % ( M D H )及 16 % (苹果
酸酶 ) ( 图 2 ) 。
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图 2 苹果酸脱氢酶及苹果酸酶活性与叶位的关系
穗中红
聚丙烯酞胺凝胶电泳发现番木瓜叶片的
苹果酸脱氢酶有三个同工酶 , 其 R m 值分别
为 0 . 4 5 , 0 . 5 5 及 o . e l 。 图 2 的右上角是 这
三个同工酶的扫描图 。 不同叶位的叶片之间
的 M D H 同工酶带数没有发生变化 。 这与刘
珠耀等〔` ’以番茄为材料所得的结果不同 。
洲二声林嘿2 . 103 . 1
图 3
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叶片可溶性蛋白质含 t 和叶位的关系
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」
三 、 可溶性蛋白质含t 及电泳谱的变化
可溶性蛋白质含量随叶位而升高 , 第 7
叶后开始降低 。 植株中部叶片 (第 5一 7位叶 )
的可溶性蛋白质含量最高 (图 3 ) 。
对叶片可溶性蛋 白质的凝胶电泳研究表
明 , 经部分纯化的酶液中可分离出 6一 7条蛋
白质带 ( 图 4 ) 。
番木瓜未成熟的上部叶片中 , P E P 汝
化酶 , 苹果酸脱氢酶和苹果酸酶的较高活性 ,
反映了嫩叶中活跃的代谢水平 , 表明这三个
酶在嫩叶的代谢活动中起着一定的作用 。 由
此推测番木瓜未充分发育的叶片中 , 在R u B P
梭化酶活性较低的情况下 , 刀一按化系统可能
起一些调节或补充作用 。 至于番木瓜的 P E P
拨化酶特性是否与高粱黄化叶及小麦绿叶 中
的 P E P竣化酶〔 3 ]特性相近 , 其代谢功能及机
制如何 , 尚待深入进行研究 。 从本实验以及
目前已知的一些 C 3 植物嫩叶中相对 较高的
P E P竣化酶活性 , 和 C 4植物黄化叶片中类似
于C 3的 P E P按化酶的存在及其高活性看来 ,
似乎给我们一种启示 , 即在叶片未完全转绿
之前 , 无论 C 3和 C 4植物皆能在较大程度上以
相近类型 (酶分子重 , 动力 学特性相 似 ) 昨
P E P 发化酶固定和再利用 C O : 。
门ì州日目口1门ì日回曰10门曰ē口同日ū目9口é日ē回曰洲8口é目日ē回门曰7日口曰ūǐ6日目口回5日门同éǐ4
番木瓜 “ 稼中红 ” 叶片可溶
一`1J.f`卫.目ù
,儿心自恤UJ脸r,`.L工胜.r
, .1J.胜眨g八七卜.r`吸
,胜ù胜.J匆`ù吕r.J.L
性蛋白的凝胶电泳谱 (示意图 )
其中 R m o . i g 、 0 . 2 5 及 0 . 3 7 三条带 在
不 同叶位中变化显著 。 R m O . 19 主带的变化
趋势与可溶性蛋白质含量的变化相似 。 经用
标准的 R u B P 梭化酶 ( s ig m a 产品 )同时进行
电泳 , 证明此带即为 R u B P 梭化酶蛋白 。 各
叶位 中 R m 值 0 . 25 及 0 . 27 两条带较小 , 在呈
现衰老的 n 位叶中已完全消失 。
以叶龄 10 一 52 天 (间隔七夭 )的叶片为材
料也得到 P E P按化酶活性 , R it B P 梭化酶蛋
白及可溶性蛋白质电泳谱等与上述不同叶位
的结果相同的规律 (这里没有表示出来 ) 。 说
明番木瓜叶片发育及衰老过程中发生 R u B P
按化酶蛋白质的合成及降解 , 而 P E P 按化
酶 、 苹果酸酶 、 苹果酸脱氢酶等则可能主要
是发生酶的活化与失活程度的变化 。
[ 9 ]
[ 10 ]
[ 1 1 ]
参 考 文 献
刘珠耀等 , 19 83 , 植物生理学通讯 2 : 23 一全6
李双顺等 , 1 9 8 5 , 园艺学报 12 : 1一5
施教耐等 , 1 9 7。 , 植物生理学报 5 : 22 5一 2 35
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一- 曰. . . . . .州 . . . . . . . . . . . . . .一一沙19 8 6年下半年度报刊已开始收订 , 需订本刊者 , 请及时向当地邮 局 (所 ) 办 ,理 。 本刊代号 : 4一 2 67编辑部不办理订阅和另售 。 另星补缺 , 可直接向北京科学出版杜发行科 (北 _ .京市朝内大街 137 号 )联系 。医