全 文 ：基金项目 石河子大学高层次人才引进基金项目——自然科学基金
项目(项目编号5006-822017)。
作者简介 江萍(1978-),女,山西临猗人,讲师,从事林木生理与生态
研究。
鸣 谢 该论文的写作得到了王雪莲和牛攀新同事的帮助,山西农
业大学姚延涛老师也给予技术指导,在此致以真挚的感谢!
收稿日期 2007!07!21
仁用杏(Kernel!apricot)是以用杏仁为主的杏树(Prunus
armenicanaLinn.),为落叶灌木或小乔木[1]。我国多酚氧化酶
(PPO)的研究仅限于农学方面,近年来林学上的研究有所
发展。对美洲黑杨Ⅰ!69树皮中多酚氧化酶同工酶研究[2-3]
表明,杨树皮内存在的酚类化合物主要是邻苯二酚和少量
焦性没食子酸及其他酚类物质,这些酚类化合物是“69”杨
PPOA和PPOB很好的底物。因此“69”杨树皮 PPOA和 PPOB
可以把树皮内的酚类化合物催化成对病菌和昆虫有更大毒
性的醌类化合物,这可能是“69”杨具有抗病虫能力的重要
原因之一。对棉花中PPO研究[4]表明:棉花抗病品种被枯萎
病菌侵染后PPO活性显著高于感病品种,而且前者发病后
酶活性上升快,后者仅在后期才有增加,这说明早期棉苗内
PPO活性与抗病性相关。还有不少其他植物如荔枝、烟草、
蘑菇体内的研究[5-8]表明:用诱发物处理的植物中 PPO活性
的升高与诱导抗性的表现有关。超氧化物歧化酶(SOD)目
前研究最清楚的是 Cu·Zn!SOD,由于 SOD可以清除超氧化
物阴离子,因此它在提高植物抗逆性、保护生物机体、防止
机体衰老等方面起着重要作用。
另外,植物不同生育时期PPO、SOD的活性还与植物本
身的抗逆性机理、生理代谢密切相关。该试验旨在为仁用杏
抗逆性机理的深入研究提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料 供试材料为 5年生发育良好的仁用杏苗木在
不同生育时期的叶片。
1.2 试验地概况 试验在石河子大学农学院试验站进行,
石河子地处天山北麓中段,古尔班通古特大沙漠南缘,即
84°58′~86°24′E,43°26′~45°20′N,海拔 300~500m,属典型
的温带大陆性气候,冬季长而严寒,夏季短而炎热,气温变
化剧烈,年平均气温 7.5~8.2℃,日照 2318~2732h,无霜期
147~191d,年降雨量180~270mm,年蒸发量1000~1500mm,
属于洪水冲积平原,土壤为沙质土。
1.3 方法
1.3.1 试验设计。采用两因素完全随机设计,每个处理组合
3次重复。因素1:铜锌元素处理(4个);因素2:不同生育时
期(4个)。由于在仁用杏的树液流动期时仁用杏还没有展
叶,所以树液流动期无数据,相当于3个生育时期。
4个处理分别为:①[Cu(0)Zn(0)],②[Cu(0)Zn(3)],③
[Cu(3)Zn(0)],④[Cu(3)Zn(3)]处理。其中 ZnSO4·7H2O的浓
度为1900mg/kg;CuSO4·5H2O的浓度为 2200mg/kg。按不
同处理对仁用杏枝条用喷雾器进行处理:喷肥时间为晴天
9:00前或 21:00后,喷至仁用杏叶子滴水。每 3d处理 1
次,各处理5~7次,约21d后取样进行相关指标测定。
1.3.2 测定方法。SOD活性测定采用 NBT还原法[9-10],PPO
活性测定采用邻苯二酚法[9-10]。
2 结果与分析
2.1 仁用杏叶中 PPO活性的变化规律 图 1表明,仁用
杏叶在生长初期 PPO活性呈上升趋势;速生期 PPO活性
明显递减;进入硬化期后又上升。
不同处理结果显示:经铜处理的各器官 PPO活性几乎
都达最高,铜、锌混合处理的PPO活性次之且高于对照,单
独锌处理的PPO活性最低且小于对照。
仁用杏叶不同生育时期主要保护酶活性的变化规律
江萍 1,王雪莲 1,姚延涛 2,牛攀新 1 (1.石河子大学农学院,新疆石河子 832003;2.山西农业大学,山西太谷 038000)
摘要 [目的]研究仁用杏的抗逆性机理。[方法]以5年生发育良好的仁用杏苗木的叶片为试验材料,于硬化期、生长初期和速生期对
仁用杏苗木进行铜、锌喷雾处理,采用 NBT还原法和邻苯二酚法分别对仁用杏叶片的多酚氧化酶(PPO)活性和超氧化物歧化酶
(SOD)活性进行测定,分析了仁用杏叶中主要保护酶PPO和SOD的酶活性在不同生育时期的变化规律。[结果]仁用杏叶经 Cu(3)Zn
(0)处理后PPO活性显著提高,且在硬化期也保持较高的水平。仁用杏叶经 Cu(0)Zn(3)处理后 PPO活性的增强很小甚至表现负作用。
仁用杏叶经过 Cu(0)Zn(3)处理后 SOD的活性有显著提高,生长初期的 SOD活性明显高于硬化期和速生期。[结论]锌对仁用杏叶内
SOD的活性的增强作用比较显著,铜、锌通过PPO和SOD的活性的改变影响仁用杏苗木生长,从而提高苗木抗逆性。
关键词 仁用杏;多酚氧化酶;超氧化物歧化酶
中图分类号 Q946.5 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2007)35-11370-02
ChangeLawofMainProtectiveEnzymeActivityinKernel-apricotLeavesinDiferentGrowthStage
JIANGPingetal(ColegeofAgronomy,ShiheziUniversity,Shihezi,Xinjiang832000)
Abstract [Objective]ThepurposewastostudythestressresistancemechanismofKernel!apricot.[Method]Withleavescolectedfrom
developedwel5!year!oldKernel!apricotseedlingsastestedmaterials,theseedlingsweretreatedwithcopperandzincsprayingintheir
hardening,initialgrowingandfast!growingstages.Theactivitiesofsuperoxidedismutase(SOD)andpolyphenoloxidase(PPO)inKernel!apricot
leavesweredeterminedbyNBTreductionmethodandpyrocatecholmethod.ThechangelawsofmainprotectiveenzymePPOandSODactivityin
Kernel!apricotleavesindiferentgrowthperiodswereanalyzed.[Result]ThePPOactivityinKernel!apricotleavestreatedwithCu(3)Zn(0)
increasedsignificantlyandwasalsokeptathigherlevelinhardeningstage.TreatingKernel!apricotleaveswithCu(0)Zn(3)increasedPPOactivity
verylitle,evenhaddecreasingefectit.TheSODactivityinKernel!apricotleavestreatedwithCu(0)Zn(3)wasincreasedsignificantly,andbeing
obviouslyhigherintheinitialgrowthstagethaninthehardeningandfast!growingstages.[Conclusion]Zinchasmoresignificantstrengthening
efectonSODactivityinKernel!apricotleaves.CopperandzincafectthegrowthofKernel!apricotseedlingsthroughchangingPPOandSOD
activities,accordinglyincreasethestressresistanceofseedlings.
Keywords Kernel!apricot;Polyphenoloxidase(PPO);Superoxidedismutase(SOD)
安徽农业科学,JournalofAnhuiAgri.Sci.2007,35(35):11370-11371,11374 责任编辑 曹淑华 责任校对 王 淼
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2007.35.092
对测定结果进一步作方差分析,结果FT×G<1,说明不存
在交互效应,应将 T×G项合并到剩余项之内再进行方差分
析,结果不同处理间、不同生育时期间在α=0.05水平有差异。
为了进一步比较不同处理间、不同生育时期间的差异
性,进行了多重比较(表 1)。结果表明:Cu(3)Zn(0)、Cu(3)
Zn(3)和 Cu(0)Zn(3)处理与对照之间在 α=0.05水平无差
异,Cu(3)Zn(0)处理与 Cu(0)Zn(3)处理在 α=0.05水平有
差异;而各处理之间在 α=0.01水平下无差异。这说明铜
对 PPO活性有显著影响,表现在可明显地增强PPO的活
性;锌对 PPO活性的增强影响很小甚至表现负作用,而且
Cu(3)Zn(3)处理后 PPO活性小于 Cu(3)Zn(0)处理。可能
因为:由于锌抑制了苗木体内铜的吸收,所以锌对铜提高
PPO活性的效应可能起抑制作用,这还有待于进一步探讨。
不同生育期在 α=0.05水平下硬化期与其他生育时期之间
有差异,不同生育时期在α=0.01水平下各生育时期之间无
差异。这说明用Cu(3)Zn(0)处理对PPO活性的增强有显著
效果,叶子在进入硬化期后 PPO活性剧增,这种 PPO活性
的跃变可能是叶片在落叶前夕的生理反应。
2.2 仁用杏叶中 SOD活性变化 图 2表明,仁用杏苗木
经 4种不同处理后,叶中的 SOD活性除生长初期较高外,
速生期及硬化期时的 SOD活性保持在一个较为平稳的水
平。对测定结果作处理和生育时期间方差分析,结果FT×G<
2.55,说明不存在交互效应。将T×G项合并到剩余项之内再
进行检验。方差分析结果表明,不同处理间、不同生育时期
间在α=0.05水平上有差异。为了进一步比较不同处理间、
不同生育时期间的差异性,用 LSD法对叶不同处理和不同
生育时期间的 PPO含量作均数间的多重比较。结果表明,
不同处理在 α=0.05水平下,各处理与对照间有差异。这在
一定程度上说明了铜和锌都能提高仁用杏叶中的 SOD活
性。而在 α=0.01水平下,各处理之间差异不显著。在α=0.05
水平下,不同生育时期在生长初期叶的 SOD活性明显高于
硬化期和速生期;在 α=0.01水平下,各生育时期不同生育
时期之间无差异。叶在生长初期的 SOD活性明显高于硬化
期和速生期,可能是由于生长初期外界温度不高,随时都有
可能发生冻害,如果发生冻害,树体内各种生理活动随之发
生变化,各种组织的细胞膜易受低温侵害,膜的不完整性增
加[17],这种变化将导致组织内活性氧的生成与自动清除动
态失衡,从而对仁用杏树体构成氧化胁迫。这一时期树体自
身提高各器官的SOD活性来消除过剩的活性氧,这也是生
物体为了减轻和防止活性氧损伤而形成的应急机制。
3 结论与讨论
3.1 结论
(1)仁用杏叶中PPO活性经Cu(3)Zn(0)处理后可显著
提高,且在硬化期其活性也保持较高的水平。这说明叶子
在进入硬化期后 PPO活性剧增,这种 PPO活性的跃变可
能是叶片在落叶前夕的生理反应。仁用杏叶中PPO经过Cu
(0)Zn(3)处理 PPO活性的增强很小甚至表现负作用。生产
中可以通过铜处理来提高仁用杏在生长初期以及速生期时
的PPO含量,从而提高这两个时期仁用杏的抗病虫害能力。
仁用杏叶中SOD活性的变化规律表明,仁用杏叶经过
Cu(0)Zn(3)处理SOD的活性有显著提高。在生产中可以通
过锌处理来帮助仁用杏渡过逆境环境。
(2)叶在生长初期的 SOD活性明显高于硬化期和速生
期,可能是由于在生长初期时外界温度还不是很高,随时都
有可能发生冻害。冻害导致树体内各种生理活动发生变化,
各种组织的细胞膜易受低温侵害,膜的不完整性增加,这种
变化将导致组织内活性氧的生成与自动清除动态失衡,从
而对仁用杏树体构成氧化胁迫。这一时期内树体自发地提
高各器官的SOD活性来消除过剩的活性氧,这也是生物体
为了减轻和防止活性氧损伤的应急机制。
3.2 讨论
(1)综合以上分析,从 PPO、SOD活性的年变化规律得
出,铜对仁用杏苗木叶内 PPO活性有增强作用,而锌对仁
用杏苗木叶内 PPO活性有一定的负作用;PPO活性的大小
与苗木地上的生长发育和苗木受病虫害后机体的恢复有
关。SOD是不良环境下苗木体维持正常生理代谢的基础条
件,铜、锌作为SOD中两个辅基,对SOD的活性都有促进作
用。试验表明,锌对仁用杏叶内 SOD的活性的增强作用更
显著,可能是因为单独进行Cu处理对仁用杏的其他元素包
括Zn元素的吸收有一定影响,这还有待于进一步的试验研
究。从铜、锌不同处理下的 PPO、SOD活性的改变得出,铜、
锌通过PPO和SOD的活性的改变影响仁用杏苗木生长,提
(下转第11374页)
处理 PPO
(α=0.05)
PPO
(α=0.01)
生育期 PPO
(α=0.05)
PPO
(α=0.01)
3.Cu(3)Zn(0) 0.29a 0.29A 硬化期 0.29a 0.29A
4.Cu(3)Zn(3) 0.19ab 0.19A 生长初期 0.19b 0.19A
1.Cu(0)Zn(0) 0.17ab 0.17A 速生期 0.13b 0.13A
2.Cu(0)Zn(3) 0.14b 0.14A
表1 仁用杏叶在不同处理、不同生育时期PPO活性的多重比较
江 萍等 仁用杏叶不同生育时期主要保护酶活性的变化规律35卷35期 11371
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
(上接第11371页)
高苗木抗逆性。
(2)7~9月仁用杏进入速生期,是仁用杏的旺盛生长季
节,也是一年中的最高温季节,此时树体能自发地提高SOD
活性以维持体内生命活动的正常进行。从树木生理的角度
来看,高活性的SOD主要用于减轻光合放氧过程中局部高
氧环境诱导的氧自由基的增加对叶绿体正常发育的抑制作
用所造成的负面影响,提高叶绿体光合固定CO2的能力。并
且由于盛夏高温时节大气干旱和土壤干旱很容易导致器官
组织缺水,尤其是缺水会造成气孔关闭阻止CO2进入叶片,
导致光合作用下降;而且干旱条件下植物组织的缺水也会
导致蒸腾减弱叶温升高,叶绿体结构破坏等。所以,此时
SOD活性的增强对体内维持正常的生理活动,在组织抗旱
性方面具有非常重要的意义。可见 SOD是仁用杏的保护蛋
白,它不仅与仁用杏的抗寒性相关,而且也是仁用杏在不良
环境下维持正常的生理代谢和抗旱性的基础条件之一。
参考文献
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表1 正交试验结果
试验号
因素
总黄酮得率
mg/g
乙醇浓度(A)
%
时间(B)
min
固液比(C)
g∶ml
温度(D)
℃
1 1(45) 1(7) 1(1∶15) 1(75) 37.94
2 1(45) 2(8) 2(1∶20) 2(80) 41.43
3 1(45) 3(9) 3(1∶25) 3(85) 40.92
4 2(50) 1(7) 2(1∶20) 3(85) 43.66
5 2(50) 2(8) 3(1∶25) 1(75) 42.95
6 2(50) 3(9) 1(1∶15) 2(80) 44.18
7 3(55) 1(7) 3(1∶25) 2(80) 44.47
8 3(55) 2(8) 1(1∶15) 3(85) 42.03
9 3(55) 3(9) 2(1∶20) 1(75) 39.74
R 3.500 0.524 1.397 3.150
2.2 正交试验结果 表1和方差分析及显著性检验结果表
明,乙醇浓度和提取温度对油茶叶总黄酮的提取效果有显
著影响,固液比对总黄酮提取的影响较小,而提取时间的影
响很小,4个因素对总黄酮得率的影响大小依次为:乙醇浓
度A>提取温度D>固液比C>提取时间B,提取油茶叶总黄
酮的最佳工艺条件为 A2B2C3D2。考虑到固液比太大会给后
续处理带来困难,且影响设备利用效率,最终确定提取油茶
叶总黄酮的最佳工艺条件为A2B2C2D2,即浓度50%乙醇,固
液比 1∶20,提取温度 80℃,提取时间 8min,与单因素试验
结果一致。
2.3 提取次数对总黄酮得率的影响 称取 5.00g油茶叶
粉,在最佳工艺条件下考虑提取次数对总黄酮得率的影响。
提取次数对油茶叶总黄酮得率的影响规律见图6。
图 6表明,油茶叶总黄酮得率随着提取次数的增加而
升高,但在提取 2次后,再增加提取次数,总黄酮得率无显
著升高,而提取次数过多,不仅浪费溶剂,而且提取液体积
大,加大了浓缩量,从设备利用率和经济效益考虑,选择提
取2次较合适。连续提取2次的总黄酮得率为48.53mg/g。
3 结论与讨论
(1)微波提取是一种提取效率高的现代提取技术,能有
效降低生产成本,提高经济效益。笔者利用微波法提取油茶
叶总黄酮,通过单因素和正交试验得到的最佳工艺条件为:
乙醇浓度 50%,固液比 1∶20(g∶ml),提取温度 80℃,提取时
间8min,连续提取2次,总黄酮得率为48.53mg/g。
(2)油茶叶作为一种可再生资源,不仅资源丰富,而且
黄酮含量高,应该具有较好的开发应用前景。
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安徽农业科学 2007年11374