全 文 ：第 1 2卷第 2期
1 9 9 1年 6月
淮 北 煤 师 院 学 报
J O U R N A I
,
O F H U A IB E I T E A C H E R S C O L L E G E V
o l
.
1 2 N o
.
2
( S U P P O R T E D B Y C O A L I N D U S T R Y ) J u n e 1 9 9 1
稀脉浮萍6 74 6光周期诱导开花过程中几种
同工酶的变化及其与开花的关系
高 天 霞 秦 振 栋
( 淮北煤炭师范学院生物系 ) ( 西北大学生物系 )
摘 要
短 日植 物稀脉 浮萍 6 7 4 6一般需要 4个光周期诱导而 开花 。 在 4天的 S D 诱导中过氧化物酶活性 明
显增加 , 诱导 4天 时酶 活性出现 高峰 , 接着逐渐降低 。 诱导结束后 2天到开花酶活性 变化不大 。 S D
诱 导 2天时 , 过氧化物 同工酶 出现两条新酶带 。 诱导 4天时新带活性增强 , 从诱 导结 束后 2 天到开
花 , 新酶带逐渐 减弱 , 而后 消失 。 醋酶同工 酶和酸性磷酸醋酶 同工酶在 S D诱导 3夭时分 别出现 1条
和 2条新带 , 诱 导 4天后逐渐减弱 , 开 花时消失 。
关键词 稀脉浮萍 674 6 光周期诱 导开花 同工 酶
从光周期诱导开始到花的发端 , 植物体内发生 了非常深刻而又复杂的生化过程的变化。
在这个多步骤的生化过程中 , 每个步骤都必然会有酶的参加 。 因此 , 酶的活性也必然有所改
变 , 同时也必然会有某些特定酶的出现 , 而另一些酶则消失 。 由于参与这些 过程的酶很多 , 因
此有关光周期诱导开花过程中酶的变化研究不多 , 只有 s e n c u p at 等 ( 1 9 81 ) 〔 ’ 1和 C h os h
等 ( 1 9 80 ) 〔“ ’ 以 R u p s ia l水稻为材料进行了研究 , 而且对酶变化在光周期诱导中的具体作用
全然不知。 我们 以稀脉浮萍 6 7 4 6为材料 , 研究光周 期诱导开花过程中过氧化物酶活性及同工
酶 , 醋酶同工酶和酸性磷酸醋酶同工酶的变化 , 以了解开花各阶段代谢变化和其因表达的动
态 , 为深入研究开花机理提供基础资料 。
材 料 及 方 法
1 材料及培养
短日植物稀脉 浮萍 6 7 4 6 取自北京大学生物系 。 营养生长时 , 将植 物 培 养 在 无 菌 的
H o t n e
r培养基中 ( 蔗糖 z % , p H S . 6一 6 . 0 ) t 3 , 。 人工光照 , 光强 2 5 0 0 1u x , 每天光照 1 6小
时 , 日温 2 7 土 1℃ , 夜温 2 3 士 1℃ 。 使其生长繁殖 , 7天换一次培养基 。
2 暗诱导 经每天 16 小时暗期 (温度 23 士 1 ℃ )的短日照 ( S D ) 处理 4天后 , 在每天 1 6小时光
照的长日照 ( L D ) 条件下继续培养 4天 , 植株开花 。 而未经 S D诱导在长日条件下培养 8天的
对照植株不开花 。 在暗诱导前 , 诱导 1天 , 诱导 2天 , 诱导 3天 , 诱导 4天 , 诱导结束后 2天 (即
1 9 9 0年 3月 1弓日 一! 迈`到来稿 。
从诱导开始的第 6天 ) , 结束后 4天 ( 开花 ) 时分别采样 ( 整株植株 ) , 一 20 ℃保存备用 , 每
个样品重复 2次 。
3 过氧化物酶总活性测定
称取一定量的材料 , 1克鲜重加入 10 毫升。 . ZM p H 6 . 。的磷酸缓冲液 ( 预冷 ) , 冰 浴 研
磨 , 。℃下 1 0 0。。转 / 分离心 30 分钟 , 上清液作酶原用于测定酶活性。 测定过氧化物酶总活性
时 , 将酶原和反应混合液 ( 0 . ZM磷酸缓冲液 ( p H 6。 o ) 50 m l , 过氧化氢 。 . 0 28 m l , 愈创木
酚。 . o 19 m l混合 ) 按 1 : 3的比例混合 , 于 721 分光光度计上 4 70n m 处测定反应 5 分钟时的光密
度值 , 酶活性以△ D 4 70 / 分 ·克鲜重表示 。
4 同工酶测定
4
.
1 样品制备 : 称取一定量的材料 , 以 1克鲜重 4 n2 1的比例加入预冷的样品缓冲液 ( 稀释 1
倍的电极缓冲液与 40 %蔗糖溶液 1 : 1混合 ) , 冰浴研磨后 。℃下 1 0 0。。转 / 分离心 20 分钟 ,上
清液做为酶原 测定同工酶 。
4
.
2 电泳 : 聚丙烯酞凝胶电泳采用垂直板型 电泳 。 分离胶浓度 7 . 5% , 间隔胶为 2 . 5% , 电
极缓冲液为 T r is 一甘氨酸系统 , p H S . 3。 点样量 30 时 , 电流强度在 间 隔 胶 1 5m A , 分离胶
30 m A
, 电泳在 4 ℃冰箱中进行 , 整个电泳过程约三小时完成 。
4
.
3 染色 : 按吴少伯 〔41 的方法进行。
4
.
4 扫描 : 用岛津双波长扫描仪进行。 过氧化物酶同工酶电泳扫猫波长为 4 70n m ; 酉旨酶同
工酶和酸性磷酸醋酶同工酶均为 4 60n m 。
结 果 与 讨 论
1 过氧化物酶总活性和同工酶的变化及其与开花的关系
在光周期诱导的不同时期 ( S D诱导前 , 诱导 2天 , 诱导 4天 , 诱导结束后 2天和结 束后
天 ) 分别测定过氧化物酶总活性 , 在长 日条件
下培养 8天的植株其过氧 化 物酶总 活 性 为 对
照 。 结果 ( 图 1 ) 表明 , 在 4天 S D诱导 期 间 ,
过氧化物酶活性不断增强 , 诱导 4 天时酶活性
出现高峰 , 接着逐渐降低 , 诱导结束后 2 天 到
4天 ( 开花 ) 酶活性变化不大 。 而对照植 株 的
过氧化物酶活性在 8天的培养出基本无 变 化 。
未经 S D诱导的对照植株的过氧化物 酶 同
工酶有 5条主带 1条 副带 ( A 、 B 、 C 、 D , 、
D
Z 、
E )
。 其中 A 、 D : 和 E带染色最深 , B 、
C和 D ;带染色很浅 , 在 L D 下培养 8 天 时 , 对
照植株的过氧化物酶同丁酶无新带出现 , 只有
个别酶带活性稍有增强或减弱 。 S D诱导 2天时
过氧化物酶同工酶谱出现两 条 新酶 带 C : 和
C
Z , 诱导 4天时 , 新酶带活性增强 , 同时 A 、
(日瀚祝。
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2 4 6 s t」
从 S D诱导开始的天数
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D
: 带活性也有所增强 。 从诱导结束后 2天到结束后 4天 (
( 图 2 ) 。
1 光周期诱导 开花 过程中过氧化物酶总
活性的变化
1 对照 2 诱 导
开花 ) , 新酶带逐渐减弱 ,而后消失
过氧化物酶是植物组织中非常活跃的氧化酶之一 , 它和细胞分化和器官发育 有 密 却 关
系 , 我们推测它的变化与光周期诱导的开花过程有尸定关系 , 对植物的呼吸作用 , 内源激青
( 如 IA A )调节有明显影响 , 可能是开花基因调节的一个方面 。
0天 ( 对照万
4天
图 2 光周期诱导开花 过程 中过氧 化物酶 同工酶 扫描 *
* 图中数 字为从 S D 诱导开始的天数
我们在以前的实验中发现 , 在 S D诱导以前用 I A A 处理浮萍植株 , 明显抑制开花 , 其他
研究者也认为花发端需要低的 I A A水平 。 植物组织内 IA A 的含量与 IA A 氧化酶的活性大小
直接相关 , 而 “ 过氧化物酶具有 IA A 氧 化 酶 的活性 , 同样可以催化 I A A氧化分解 ” ( 李宗
霆 , 1 9 8 4 ) 邝 ’ 。 上述过氧化物酶活性及同工酶变化情况表明光周期诱导的作用之一在于通过
增加过氧化物酶同工酶以增强酶的活性 ,调节内源 IA A水平 , 创造了适于花发端的内部条件 ,
最终促使花发端 。 由此可见 , 过氧化物酶是通过 IA A 而间接作用于开花过程的。
2 醋酶同工酶 、 酸性磷酸醋酶同工酶的变化及其与开花的关系
醋酶同工酶在未经 S D诱导的对照植株中共有 10 条带 ( A 、 B 、 C 、 D 、 E 、 F 、 G 、 H 、
I
、
J )
。 其中A 、 D和 E活性较大 , 染色深 , 带 B和 C活性很小 。 在 L D下培养 8天 , 酶带情
况基本未变。 经 S D诱导的植株在诱导 1天时 , 带 D 和 E活性华强 , 诱导 3天时出现 1条新酶带
A :
, 而 B 、 C带活性显著增强 , 诱导 4天时 B 、 C带活性最强 , 诱导结束后 2天 , B 、 C带活性
逐渐 减弱 , A ,带也开始减弱 , 到开花时消失 ( 图3 ) 。
酸性磷酸醋酶同工酶在未经诱导的对照植株共有 4 条带 ( A 、 B 、 C 、 D ) , 其中A带活
性最大。 在 L D下培养8天的植株 , 谱带变化不大。 而经 S D诱导的植株在 S D诱导 1天时 A带
专瓷馨睿瓷聂舔中醋酶同工酶 扫描 *导开始 的天数
活性增强 , 诱导 3天时在A带前 ( 负极处 ) 出现 2条新酶带 E和 F 。 诱导 4天时 这2条新带活性
增强 , S D诱导结束后 2天至开花 , E 、 F带活性逐渐减弱 , 最后消失 ( 图4 ) 。
A
。天 ( 对照 )
图 4 光周期诱导开花过程中酸性磷酸酣酶同工酶扫描竺苦 图中数字为从 S D诱导开始的天数
5 6
现在认为杭物的开花过程是顶端或侧生分生组织由营养分生组织转变为生殖分生组织的
过程 , 在需光周期诱导而开花的植物 , 这一转变是由叶器官接受适当的光周期诱导而产生的
开花 “ 信 以 ” 传递到分生组织的靶子组织或靶子细胞而发端的 , 在这一转变过程中包括一系
列生理生 化代谢的变化 , 分解代谢和合成代谢都活化了 , 能量代谢的增强尤为明显 , 这是和
有关酶活性的增强相联系的 , 醋酶和酸性磷酸醋酶是和能量代谢密切相关的两种酶 , 它们 的
变化必然反映出熊量代谢的变化 , :所噢种酶的变化在开花过程下丈特别是花发端过程中 )具有重要作用 。 结合稀脉浮萍光周期诱导后花发端和发育的时 间 进程 ( 周 有 院等 1 9 8 3 ,
H il l m a n
, 1 9 59 )
, 〔 3 ’ 。 ’ 可以推测这两种酶活性增强所催化的代谢变化可能在花发端过程 ,
而不在花发育 过程 。
C h os h等 ( 1 9 8 0 ) 〔 2 ’ 以R u p s a il 水稻为材料 , 研究了光周期诱导对过氧化物 酶 , 乳酸
脱氢酶 的影响 , 发现过氧化物酶同工酶和乳酸脱氢酶同工酶在诱导到 24 天时分别出现 1条和 1
条新酶带 , 虽然无法 说明这些变化在光周期过程 中的具体作用 ,但这些新谱带的出现可能反映
出与某些基因的活化有关。 在我们的实验 中 , 稀脉浮萍 6 7 4 6光周期诱导开花过程中植物体内
过氧化物酶活性及同工酶 , 酉旨酶同工酶和酸性磷酸醋酶同工酶都发生 了深刻变化 , 且变化趋
势大致相同 , 在 4天的 s D诱导期间 , 这儿种同工酶活性增强并出现新酶带 , s D诱导结束至开
花同工酶活性减弱 , 新酶带消失 , 而且这种变化趋势和开花进程大致一致 。 可以推测 , 光周
期诱导后植物体内代谢发生了明显变化 , 最终导致开花 。 目前认为植物发育是一系列基因有
严格时空顺序的表达和抑制过程 , 稀脉浮萍 6 7 4 6光周期诱导后的上述变化是否也与基因的表
达或抑制有关 , 将作进一步研究 。
参 考 文 献
2 S e n C u p t a , N D
. , e t a l
。 , P l a n t C e l l P h y s i o l
, 1 9 5 1 ; 2 2: ( 2 )
: 2弓,一 2 6 6
C il o s h , 丁 K . , e t a l . , P L . B i o e五e m . J , 1 9 5 0 ; 1 3 5一 1 50
周有院等 。 植物生理学通讯 , 1 9 8 3 ; :6 30 一 31
吴少 伯等 。 植物生 理学通讯 1 9 7 6 ; 1 : 30 一 3
李宗霆 。 植 物生长 物质 。 华南师 范大学 ; 19 8 :4 21 一 2 2
H i l l m a n , W
.
A m e r
.
J
.
B o t
. , 1 9 5 9 ; 4 6 ( 7 )
: 4 5 9刊 9 5
T h e e h a n g e s i n i s o e n z y m e d o r i n g t h e P h o t o i n d u e t i o n
t o f l o w e r i n g o f l e m n a p e r p u s i l l a T o r
`一 6 7 4 6
G a o T i a n x i a O i n Z h e n d o n g
A b s t r a e t
D u r i n g 4 S D i n d u e t i o n t h e t o t a l a e t i v i t y o f p e r o x i d a s e i n e r e a s e d
,
i t
r e a e h e d p e a k o n t h e f o u r t il d a y a n d t h e n d e e r e a s e d
.
T w o n e w p e r o x i d a s e
1 s o e o z y m e b a n d s w e r e o b s e r v e d o n t五e s e e o 红d d a y f r o m s t a r t o f i n d u e -
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, t h e y d e e r e a s e d d u r i n g 6一 5 d a y s f r o m , t a r t o f i n d u e t i o n a n d d i s a p -
p e a r e d b e f o r e f l o w e r i n g
.
O n e p h o s p h a t a s e i 、 o e n z y m e b a n d a n d t w o a e i d
p h o s p h a t a s e i s o e n z y m e b a n d s a p p e a r e d o n t h e t五i r d d a 了 a n d d i s a p p e a r e d
a f t e r f o u r d a y s
。
k e y w o r d s L o m n a p e r p u s i l l a T
o r r 6 7 4 6
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