全 文 ：卜 稀脉浮萍中钙调素含量变化与
开花及衰老的关系补
陈鑫阳 郑海金 * *杨成德 邱全胜
(兰州大学生物系 , 兰州 7 3 0 0 0 0 )
王 倩 逢 焕 明
(西北林学院 , 陕西杨陵 7 1 2 1 0 0 )
关徽词 稀脉浮萍 6 7 4 6 、 钙调素 、 开花 、 衰老
自从在动物 〔习及植物中〔2 ,发现 c扩十 的受体— 钙调素 ( C a M ) 之后 , 钙与钙调素作为第二信使系统受到极为广泛的重视 . 在动物方面 , 由于它比 。 A M P 调节更多的酶和细胞功能 ,
甚至调节着 c A M P 信使本身 ,其重要性已在 c A M P 之上 “` ;而在植物中 , 可以认为它是目前
唯一已被确认的第二信使系统 . 对 aC M 结构功能进行的大量研究中 , 发现植物中 ca M 在
光合作用 4[] 、酶的激活 4t] 、 蛋白磷酸化 6[] 、光敏素反应门 、 植物激素调节〔81 等方面均有很重要的作
用 . 但 C a , 十一 C a M 在植物开花及衰老过程中的作用尚少见报道 . 为了探讨此问题 , 我们选用
短 日植物稀脉浮萍作材料 , 分别在长 日照营养生长和衰老期间 , 以及在短 日照诱导开花过程
中 ,测定不同培养天数的 aC M 含量变化 , 以期了解内源 C a M 含量水平与植物开花和衰老之
间可能存在的相关性 。
一 、 材料 和 方法
L 实验材料与处理 将长日照下继代培养 7天的稀脉 浮 萍 6 7 4 6 ( 乙 e 。 , 。 eP , p u’ i“ al
6 7 4 6 ) 接种在含有 l % 蔗糖 和 50 m g · L一 ` E D T A 的灭菌 H ut ne r 完全培养液中 , 分别进行
长 日照和短 日照处理 . 长 日照处理置于每 日光照 14 h ( 2 0 0 0一 3 0 OL : ) 、 日温 26 土 2℃ 和夜温
2 3 士 2℃ 的控制条件下培养 , 在不更换培养液的连续培养期间 , 分别于接种后的第 7 、 1 2 、 l , 、
1 8 、 24 和 30 日取样 (整株植物 )测定总蛋 白质 、 叶绿素和 ca M 含量 . 短日处理每 日光照 10 h ,
光照强度和温度同上 , 每隔 5 日更换一次培养液 , 分别于接种 当日和接种后第 4 、 9 、 12 、 l , 、
2 1
、
28 和 34 日取样 (同前 )测定总蛋白质 、 叶绿素及 c a M 含里 , 并观察开花与生长情况 . 重
复试验三次 ,每次平行取 3一 5 组样品测定 .
.2 方法
( l) 依赖 c a M 的环核昔酸磷酸二醋酶 ( P D E ) 的制备和侧定 , 根据尚克进等一次层析
法「, ,进行 .
本文 1 9 9 0 年 , 月 19 日收到 . 19 91 年 4 月 20 日收到修改稿 。
* 甘肃省自然科学基金资助项目 .
*. 通讯联系人 ·
第 l 期 科 学 通 报
( 2) a CM 的提取和测定 .取 一 0 7℃ 冷冻的一定量鲜材料 , 按 1: 5( 平 /犷 ) 加人预冷的缓
冲液 ( 2 0m om l T r i s一 H CI , l m m o l E G T A , pH 7 . 5 ) 制成匀浆 , 离心 3 o m i n ( 15 0 0 0 9 · m i n 一` ) ,
上清液于沸水煮 3 nI i ;n 冷却后在上述同样条件下离心 , 上清液为 ca M 粗提液 . 以上操作除
加温外 , 均在 4℃ 进行 . 用从新鲜牛心提取的 PD E 来测定稀脉浮萍中活性 ca M 含量 .
每次测定样品中 C a M 时 ,皆制作 P D E 激活曲线 , 以检验 P D E 活性 . 并分别以 E G T A 、
加热灭活及无标准 ca M 三管作为对照 ,检验所测定的确为 ca M .
( 3 ) 叶绿素含 t 测定 . 采用陈福明等改良的 A nr o n 混合提取液测定法 , 并按 A r on n 公
式计算叶绿素总 t 及 : 和 b 比值 . 叶绿素含量变化作为浮萍衰老程度的指标 .
( 4 ) 蛋 白质含盘测定 . 用考马斯亮蓝 G一 2 50 法 , 以牛血清白蛋白为标准 .
二 、 结 果 和 讨论
1
. 长日照公并生长和衰老期间 aC M 含 t 的变化 每日光照 14 h 的长日照下培养 的
稀脉浮萍 , 一直处于营养生长状态 . 出芽生殖快 ;叶片平展 . 在每 ,一 7 日更换一次培养液的
植株总蛋白质含量约 34 . , m g · g一 ` , 叶绿素含量保持 在 0 . 85 一 0 . g m g · g一 , 鲜 重的稳定水平 ,
c a M 含量基本维持在 0 . 54 拌 g · g一 , 鲜重或 1 . 8拼 g · m g一 , 蛋白左右 。 在不更换培养液的培养条
件下 ,最初生长很快 , 第 12 日植株已长满培养瓶 . 但由于营养成分逐渐亏缺 , 植株很快衰老 ,
12 日以后开始由绿转黄 , 第 24 日已基本呈黄白色 . 当以叶绿素含量降低作为衰老的指标 , 可
以看出由于营养亏缺引起植株衰老时 , 内源 C a M 含盘明显上升 (图 1 ) . 由培养 7 日营养生
长的绿色植株到第 24 日黄白色的衰老植株 ,叶绿素含 t 从 0 . 8 降低到 0 . “ m g · g 一 ,鲜重 , 叶
绿素 。 b/ 的比值由 3 . 17 降为 2 , 19 ; 总蛋白质含是测定结果与叶绿素的变化趋势相吻合 , 呈明
显下降 . 而 ca M 含 t 由 1 . 8 的最低值达 .6 “ 产 g · 二 g一 , 蛋白的最高值 . 显然 , 处于营养生长
的稀脉浮萍衰老时 , 活性 c a M 的含量水平明显升高 , 而且上升的时间与叶绿素降低同步却不
随总蛋白质下降 .
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长日培养天数
穿 。
图 1 长 日营养生长和衰老期间叶绿素
和 C a M 含最变化
Le一一一一二 ` J一一一二一` - 一司 O0 4 9 12 ! 5 2 1 幼 跳海日培养天救
图 2 短 日照诱导开花和衰老期间叶绿素和
ca M 含 t 的变化
.2 短日照诱导开花和衰老期间 C a M 含 t 的变化 稀脉浮萍是典型的短 日照植物 。 在
每 日光照 I Oh 的光周期诱导下 , 培养第 9 日已有个别植株开花 , 第 12 日可见 70 一 80 % 的植株
开花 , 第 21 日就有成熟的黄色卵形种子出现 . 稍后有黄色或白色的叶状体从集群上 脱落下
科 学 通 报 1 , , 2 .年
来 , 其余仍为绿色的叶状体变小而且丛生在一起不再分裂出新的集群 . 叶绿素含量总的变化
不大 ,但叶绿素 a / b 比值却由开花期的 3 . 0 降低到 2 . 6 , 出现衰老症状 . 如果在短 日照下不更
换培养液 ,则会因营养亏缺而影响正常开花 . 在短 日照处理和每 , 日更换一次培养液条件下 ,
植株的叶绿素含量一直维持较高水平 , 只是到第 28 日稍有下降 . 当植株由营养生长转向生殖
生长时 , ca M 含量急剧上升 ;到第 12 日进人盛花期时 , ca M 含量达最高值 , 为诱导前的 .2 9
倍 ,盛花期后 ca M 含量下降 , 当第 21 日出现种子时 (即个别叶状体开始变黄 , 出现衰老症状
时 ) , aC M 含量再一次迅速增加 ,而叶绿素含量则无明显降低 (图 2 .)
比较图 1和图 2 结果 ,可以明显看出 : 短 日照诱导开花期间 , 植株的 aC M 含 t 始终高予
长日照条件下处于营养生长状态的植株 ; 而且开花盛期的植株 ca M 含量水平也最高 . 这些
结果 , 表明 c a M 含量升高与稀脉浮萍的开花密切相关 . s o un d e sr 和 H o p t o r叫 曾发现在细
胞分裂素诱导芽形成中必须有 c扩十 存在 , c az + 可 促 进花芽 发端 . 如 加 E G T A 、 c P Z 或
T F P ( ca M 拮抗剂 )可使花芽发育受阻 . 我们发现开花期的浮萍内源 aC M 含盆升高与他们
用 E G T A 、 C P Z 或 T F P 处理可阻断芽的形成与分化的试验结果 ,从两方面提供了 C a M 与
植物开花相关的佐证 .
另外 ,不管是在长日照下由营养亏缺引起的衰老 , 抑或是在短日照下诱导开花后出现的 自
然衰老 , 稀脉浮萍中的 ca M 含量都明显升高 . 虽然我们的试验结果只是提供了在稀脉浮萍中
ca M 含量变化与开花和衰老的相关性 , 还难以说明这种相关的作用机理 , 但却暗示出 aCz 十 -
ca M 可能对植物的生长发育有重要的生理功能 。 关于高等植物中 ca M 的主要生理作 用 及
其调节机理远不如动物那样清楚 , 还值得进一步研究 .
致谢 : 本文承蒙南开大学生物系尚克进教授提供 ca M 标样 ,兰州大学植物生理研究室梁厚果教授的热
情支持 ,赵国柱 、 陈乐明等同志参加部分工作 ,谨此致谢 .
参 考 文 献
K a ki u e h i
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5
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e t a l
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P , oc
.
J a P
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A c a d
. ,
4 6 ( 19 7 0)
, , 8 7一 5 9 1 .
A n d e r s o n
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J
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M
.
a n d C o r m i e r
,
M
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J
. ,
B
.
B
.
R
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C一 8 4 ( 19 7 8)
,
5 9 5一 6 0 2 .
D i e t e r
,
M
.
a n d D i e t e r
,
p
. ,
c a l e i u 阴 a 凡d eC l l F “ 咐 : 10 月 , A c a d o m ie P r e : 。 , 19 8 3 , 2` 4一 3 l L
B a r r
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R
.
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. ,
B
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B
.
R
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C
. ,
9 2 ( 1 9 80 )
,
2 0 6一2 12 .
M a t s u m o t o
,
H
.
e t a l , P l a 即召 C e l l P人y s i o l , 2 4 ( 1 9 83 ) , 5 9 3一` 0 2 .
G id e o n
,
M
.
P
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a n d J e f f r e y
,
R
.
D
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F EB S L o t,
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1 5 0 ( 1 98 2 )
,
16 7一 17 1 .
R o u x
,
5
.
J
. ,
B i o , c i
。 , c 。 , 3 4( 19 8呼) , 2 5一 2 9 .
E l l i o t t
,
D
.
C
. ,
P l a , : P人y ,艺0 1., 7 2 ( 1 9 8 3) , 2 19一 2 24 .
尚克进等 ,生物化学与生物物理学进展 , 19 盯 , 卜 76 一 ” .
s . u n d e r s
,
M
.
J
.
a n d H e lP e r
,
P
.
K
. , 加 , . iB o , 9 9 ( 1 9 8 3) , 4 1一4 9
1]23月刘67]8910]
第 l 期 科 学 通 报