全 文 ：　文章编号:1673-2103(2006)05-0108-04
不同染色体倍性滇韭和多星韭的抗逆性初探
史冬燕1 , 陈小兰2

(1.菏泽学院生物系 , 山东菏泽 270015;2.云南大学生命科学院 云南昆明 650091)
　　摘　要:以不同染色体倍性的滇韭和多星韭为材料 ,对其抗逆性进行了比较.结果表明:滇韭和多星韭的
二倍体SOD酶与 POD酶活性均比四倍体的高 ,MDA的含量比四倍体的低 ,而四倍体叶中脯氨酸的含量比二
倍体的高.就叶中总氨基酸的组成而言 ,二倍体和四倍体均以天冬氨酸 、谷氨酸 、甘氨酸 、精氨酸 、丙氨酸 、脯
氨酸 、缬氨酸 、异亮氨酸 、亮氨酸 、苯丙氨酸和赖氨酸为主要组分 ,但各氨基酸的含量也有一定的差异.这表明
不同染色体倍性的滇韭和多星韭可能存在不同的抗逆性机制.
关键词:染色体倍性;抗逆性;滇韭;多星韭
中图分类号:Q 945.78　　文献标识码:A
　　植物对逆境的抵抗或忍耐能力称为抗逆性 ,而
植物的抗逆性又是植物在长期演化过程中形成的对
不良环境的适应性.如在干旱 、盐胁迫等逆境条件
下 , 植物都有一定范围的适应性.长期在这种环境
下 ,环境信息都可以或多或少地记录到生物上 ,使其
获得抗逆反应和抗逆性 ,以适应不同的环境.所以植
物抗逆性的类型和程度是由植物的遗传性决定.近
期研究表明植物为了适应不同的生态环境 ,在形态
构造 、生理生化等方面上发生了一系列适应生存的
变化 ,并且在结构与功能之间适应环境表现出高度
的综合统一[ 1 , 2] .
对于不同染色体倍性植物而言 ,通常认为多倍
体是由二倍体演化而来的 ,并在植物的物种形成和
进化上具有非常重要的作用.从地理分布上说 ,多倍
体大都分布在极端不利的生态条件下 ,染色体组的
增加而使其抗逆性好于二倍体[ 3] .本文以云南滇韭
(Allium mairei Lévl.)和多星韭(Allium wallichil.)为
材料 ,二者都属于百合科(Liliaceae)葱族(Allieae)葱
属(Allium)根茎组多年生草本植物[ 4] .分别生于海
拔1 200 ～ 4 200 m与2 300 ～ 4 800 m的山坡 、石缝或
林下 ,并且都有二倍体与四倍体的存在.在相同地理
区域 ,对滇韭和多星韭的二倍体 、四倍体若干植物生
理生化指标(SOD酶 、POD酶活性与MDA的含量)及
叶片脯氨酸和总氨基酸含量进行了研究比较 ,从而
探讨不同染色体倍性滇韭和多星韭抗逆性的差异.
1　材料与方法
1.1　实验材料
滇韭和多星韭分别采自昆明地区梁王山和筇竹
寺 ,草盛期.用水将叶冲洗干净 ,残留的水用纸吸净 ,
以备用.
1.2　超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)的
测定
称取不同倍性的滇韭和多星韭叶片各 0.2 g ,每
个样重复 3次.每个样中加 2 mL 提取液(50 mmol/L
的 pH 7.2 Tris-HCl缓冲液 ,含质量分数为 1%的
PVP), 冰浴研磨 , 匀浆后 4 ℃, 1000 r/min 离心 20
min ,上清液即为酶液 ,放在 4 ℃保存 ,用于 SOD 、
POD酶活性测定.
SOD酶采用NBT光还原法测定;POD酶采用愈
创木酚法测定[ 5] .
1.3　丙二醛(MDA)含量的测定
用硫代巴比妥酸(TBA)法[ 6]测定.
1.4　叶中脯氨酸(Pro)含量的测定
采用磺基水杨酸法测定[ 7] .
1.5　叶中氨基酸含量的测定
用于测氨基酸的样品叶片先置于 105 ℃烘箱中
烘 5 min ,迅速杀死组织 ,再在 70 ℃烘干至恒重 ,用
108
第 28卷第 5期
Vol.28 　No.5 　　　　　　　　　　 　
菏 泽 学 院 学 报
Journal of Heze University
　　　　 　　　　　　　2006年 10月
Oct.　2006
收稿日期:2006-01-20
基金项目:云南省教育厅科学研究基金资助项目(02ZY003);云南大学校级科研项目(2002Q009SM).
作者简介:史冬燕(1973-),女 , 山东单县人 ,讲师 , 在读硕士研究生 ,研究方向:植物生理与分子生物学.
DOI :10.16393/j.cnki.37-1436/z.2006.05.028
　液氮将样品磨碎 ,采用柱前衍生法 、酸性水解法进行
前处理 ,用美国Waters公司的 PITO-TAG氨基酸分
析仪测定氨基酸含量.
2　结果与分析
2.1　SOD酶活性的比较
滇韭 、多星韭的二倍体和四倍体之间 SOD酶活
性有明显差异 ,二倍体的 SOD酶活性比四倍体的
强.滇韭二倍体 SOD酶活性比其四倍体高出
7.22%;而多星韭二倍体比其四倍体高出 8.22% .
见图 1.
　　　　注:U表示酶活单位
图 1　四种新鲜叶片材料 SOD酶活性的比较
Fig.1　Comparison on superoxide dismutase activity
of four fresh materials leaves
2.2　POD酶活性的变化
与SOD酶一样 ,滇韭 、多星韭二倍体的 POD 酶
活性比其相应的四倍体强.滇韭二倍体 POD酶活性
比其四倍体高出 24.44%;而多星韭二倍体比其四
倍体高出 70.77%.见图 2.
　　　　注:U表示酶活单位
图 2　四种新鲜叶片材料 POD酶活性的比较
Fig.2　Comparison on peroxidase activity
of four fresh materials leaves
2.3　MDA含量的比较
滇韭和多星韭四倍体的 MDA含量比其相应二
倍体的MDA含量高.滇韭四倍体的 MDA含量比其
二倍体高出 17.90%;多星韭四倍体的 MDA含量比
其二倍体高出12.47%.见图 3 .
图 3　四种新鲜叶片材料MDA 含量
Fig.3　Comparison on the content of MDA
2.4　叶片中脯氨酸含量的比较
两种材料的四倍体叶中脯氨酸含量比其相应二
倍体的高.其中四倍体滇韭脯氨酸含量比其二倍体
高出 21.93%,而四倍体多星韭脯氨酸含量是其二
倍体的 2倍.见图 4.
图 4　四种新鲜叶片材料脯氨酸含量
Fig.4　Comparison on the content of Proline
2.5　叶片中氨基酸含量的比较
二倍体滇韭和多星韭叶中总氨基酸的含量比其
四倍体要高.对于叶中总氨基酸组成而言 ,两种材料
的二倍体和四倍体均以天冬氨酸(Asp)、谷氨酸
(Glu)、甘氨酸(Gly)、精氨酸(Arg)、丙氨酸(Ala)、脯
氨酸(Pro)、缬氨酸(Val)、异亮氨酸(Ile)、亮氨酸
(Leu)、苯丙氨酸(Phe)和赖氨酸(Lys)含量相对较
高 ,它们含量之和占叶中总氨基酸含量的百分率分
别是:二倍体滇韭 88.44%、四倍体滇韭 88.06%、二
倍体多星韭 88.01%、四倍体多星韭 86.35%.此外 ,
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2006年　　　　　　　　史冬燕 ,等:不同染色体倍性滇韭和多星韭的抗逆性初探　　　　　　　　第 5期
　二倍体与四倍体之间各氨基酸含量也有一定差异:
四倍体滇韭中丙氨酸(Ala)、脯氨酸(Pro)、缬氨酸
(Val)、异亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)与苯丙氨酸
(Phe)的含量相对其二倍体要高 ,并且四倍体滇韭没
有酪氨酸(Tyr);而四倍体多星韭中只有丙氨酸
(Ala)、脯氨酸(Pro)和苯丙氨酸(Phe)比其二倍体高 ,
并且没有半胱氨酸(Cys).见表 1.
表 1　四种烘干叶片材料中氨基酸含量比较
Table1:Comparison on the content of amino acid of four dry materials leaves
氨基酸种类 氨基酸含量/(μmol/ g)滇韭(2x) 滇韭(4x) 多星韭(2x) 多星韭(4x)
各氨基酸占总氨基酸的量分数/ 1
滇韭(2x) 滇韭(4x) 多星韭(2x) 多星韭(4x)
天冬氨酸 6.0931 3.1916 7.0773 4.5749 0.0725 0.0629 0.0917 0.0785
谷氨酸 9.3381 5.50081 0.1669 6.3604 0.1111 0.1084 0.1316 0.1091
丝氨酸 3.4924 2.1724 3.3019 2.6072 0.0415 0.0428 0.0427 0.0447
甘氨酸 6.1877 3.6035 5.3781 4.4936 0.0736 0.0711 0.0697 0.0771
组氨酸 1.4937 0.7978 1.5696 1.2340 0.0178 0.0157 0.0203 0.0212
精氨酸 4.9804 2.8862 3.9541 2.9307 0.0593 0.0569 0.0512 0.0503
苏氨酸 3.3399 2.0121 2.8403 2.6589 0.0397 0.0397 0.0368 0.0456
丙氨酸 6.7219 4.2530 5.9088 4.5224 0.0799 0.0839 0.0765 0.0776
脯氨酸 6.8456 4.1521 5.3665 4.7941 0.0815 0.0819 0.0695 0.0823
酪氨酸 0.4270 0 0.9650 0.8916 0.0051 0 0.0125 0.0153
缬氨酸 8.5136 6.0339 7.5307 4.7262 0.1013 0.1190 0.0975 0.0811
蛋氨酸 0.4764 0.2705 0.4136 0.5613 0.0056 0.0053 0.0054 0.0096
半胱氨酸 0.4894 0.3103 0.1667 0 0.0058 0.0061 0.0022 0
异亮氨酸 5.4252 3.3746 4.9078 3.6373 0.0646 0.0665 0.0636 0.0624
亮氨酸 8.6967 5.4845 8.0039 5.7858 0.1035 0.1082 0.1037 0.0993
苯丙氨酸 7.1067 4.0349 5.8229 5.4166 0.0846 0.0796 0.0754 0.0929
赖氨酸 4.4193 2.6295 3.8356 3.0713 0.0526 0.0519 0.0497 0.0527
总含量 74.3283 44.6518 67.9526 50.3134
3　讨论
3.1　SOD酶 、POD酶活性和 MDA含量与植物抗逆
性的关系
活性氧代谢失调是植物在各种逆境胁迫下遭受
伤害的共同机理之一.在正常情况下 ,植物体内活性
氧的产生和清除处于平衡状态 ,当逆境胁迫下 ,植物
活性氧累积过多 ,促使膜脂中不饱和脂肪酸过氧化
产生丙二醛(MDA).多余的活性氧主要通过有关的
酶类或活性氧清除剂来清除.酶类主要有超氧化物
歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶
(CAT)等 ,因此 ,SOD酶与 POD酶活性的大小 ,MDA
的含量的多少与植物的抗逆性大小有直接的关系.
从上面结果中看出滇韭和多星韭二倍体的 SOD 酶
和 POD酶活性皆高于四倍体 ,MDA的含量则低于四
倍体.这说明二倍体抗氧化酶类有较高活性 ,从而比
四倍体有较强的自由基清除能力 ,增强了其抗逆能
力.
3.2　脯氨酸含量与植物抗逆性的关系
植物在逆境条件下积累脯氨酸是一种普遍现
象.植物细胞中游离脯氨酸能促进蛋白质的水合作
用 ,能使可溶蛋白质增多 ,并具有调节细胞渗透 、保
持膜结构及其完整性等功能 ,与植物的抗性有关.一
些实验证明 ,在盐分胁迫时 ,植物细胞大量积累脯氨
酸[ 8] .在水分亏缺时 ,脯氨酸含量升高[ 7] ,脯氨酸的
积累可提高原生质亲水性 ,使细胞降低渗透势 ,将水
分保留在细胞中 ,避免了水分亏缺.马骥等证明细胞
中脯氨酸的积累与耐盐性之间存在着一定的内在联
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2006年　　　　　　　　　　　　　　菏 泽 学 院 学 报　　　　　　　　　　　　　　　第 5期
　系[ 9] .本实验结果表明滇韭和多性韭四倍体叶中脯
氨酸含量皆高于相应的二倍体 ,说明了滇韭和多性
韭的四倍体在抗旱和耐盐方面可能比其二倍体有较
强的抗逆性 ,还有待于进一步实验证明.
3.3　叶中总氨基酸含量与植物抗逆性的关系
实验证明在水分胁迫下 ,不仅脯氨酸含量升高 ,
而且鸟氨酸 、精氨酸和谷氨酸含量也升高 ,然后下
降[ 10] .说明了氨基酸的积累是植物对水分胁迫的一
种适应.因此 ,游离氨基酸的增加 ,可以增加细胞液
的浓度 ,对原生质有保护作用[ 11] ,从而增加了植物
的抗逆性.在上文结果中已表明二倍体的滇韭和多
星韭叶中总氨基酸的含量高于各自的四倍体 ,这也
许是在相同环境条件下 ,二倍体对环境的一种适应
性表现.
在漫长的进化过程中 ,多倍体的遗传构成保证
了它对不良环境的抵抗能力比二倍体大许多.在相
同地理环境条件下 ,对滇韭和多性韭的二倍体和四
倍体所测以上生理生化指标和叶中脯氨酸 、总氨基
酸含量有一定的差异.四倍体材料并没有表现出比
二倍体强的抗性指标 ,这也许是植物的抗性存在着
不同的机制 ,或许由于多倍体的基因正如Wendel[ 12]
所认为的 ,多倍体基因组中的重复基因可能有三种
不同的命运:1)保持原有的功能;2)基因沉默;3)已
分化并执行新的功能.因此对于滇韭和多性韭的二
倍体和四倍体的抗性比较还有待进一步探索研究.
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A Primary Study on the Stress Resistance of the Defferent
Ploidy of Allium marei and Allium wallichi
SHI Dong-yan1 ,CHEN Xiao-lan2
(1.Department of Life Science , Heze University , Heze Shandong 274015 , China;
2.Department of Life Science , Yunnan University , Kunming Yunnan 650091 , China)
Abstract:The paper deals with the comparison of stress resistance of Allium marei and Allium wallichi in the different
ploidy.The results show that the activities of SOD and POD of diploids are higher and the content of MDA is lower than
those of their tetraploids.Whereas the Proline content of tetraploids is more than that of diploids.Asp , Glu , Gly ,Arg ,
Ala , Pro ,Val , Ile ,Leu ,Phe and Lys are the chief compositions of amino acid in the leaves , but there is also difference
in content of amino acid in some degree.These suggest that there be the different mechanism of stress resistance in Alli-
um marei and Allium wallichi of different polidies.
Key words:chromosomeploidy;stress resistance;Allium marei;Allium wallichi
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