全 文 ：60Co射线与 EMS复合处理对山黧豆抗氧化酶活力
及ODAP含量的影响*
覃新程 王 飞 王晓娟 周功克 李志孝* *
(兰州大学干旱农业生态国家重点实验室和应用有机化学国家重点实验室, 兰州 730000)
Effect of combined treatment of 60Coray and EMS on antioxidase activity and ODAP content in Lathyrus sativus.
QIN Xincheng, WANG Fei, WANG Xiaojuan, ZHOU Gongke and L I Zhix iao( State Key Laboratory o f A ird Agroe
cology and State K ey L aboratory of App lied Organic Chemistry , Lanzhou University , L anzhou 730000) . Chin . J .
A pp l . Ecol . , 2000, 11( 6) : 957~ 958.
Lathyrus sativ us seeds were treated with 60Coray and EMS( ethyl methane sulfonate) , and their emergence rate and
SOD, POD and CAT activities were determined. The result indicated that the treatment decreased the emergence rate.
The activit ies of SOD and POD were changed in accordance w ith the incr ease of irradiation dose and EMS concentr a
tion, while that of CAT had no obvious change. After treatment , the ODAP content in L athy rus sativus decreased. A
mutant w as developed, with tox in content of 0. 1% , compared to 0. 2% in control.
Key words L athyrus sativus, EMS, 60Coray( unit. K rad) , ODAP (NOxaly l ,diamino propionic acid) .
* 国家自然科学基金资助项目( 39770469) .
* * 通讯联系人.
1999- 10- 29收稿, 2000- 01- 03接受.
1 引 言
山黧豆抗寒、抗旱、耐贫瘠, 尤其适于干旱、半干旱地区种
植.但山黧豆中含有的毒素 ODAP 会导致下肢瘫痪. 由于这
个原因限制了山黧豆的大面积栽培. 我们采用 60 Co射线和
EMS 单因子、复因子诱变的方法选育丰产、低毒、无毒山黧豆
新品系. 近年来对生物辐射敏感性的研究表明, 其抗性除与本
身 DNA 损伤修复能力有关外, 还与体内所含防护物质有关,
SOD、POD、CAT 即是重要的保护物质. 关于抗氧化酶活性与辐
射剂量、诱变剂浓度关系的研究很少, 因此本实验对山黧豆成
苗率、抗氧化酶活性、和ODAP 含量进行分析, 找出它们的关
系以及60Co射线和 EMS 单因子、复因子诱变的最佳参数及生
产试行方案 .找出最佳参数的意义在于减少育种工作量, 加速
低毒、无毒山黧豆的筛选.
2 材料与方法
21 供试材料
山黧豆( Lathyrus sativ us ) .
22 研究方法
221 种子处理 取精选的山黧豆种子, 辐照剂量为 0、2、4、7、
10、13、16、19 和 22krad, 剂量率为 220radmin- 1. 辐照的和未辐
照的种子, 用自来水浸种 12h, 然后分别用浓度为 0. 1%、
0. 2%、0. 3% EMS 处理 2h.处理完毕用自来水冲洗 12h, 备用.
222 播种 每个处理种 150 粒. 播种 30d 统计成苗率, 60d 时
每处理取 3 个重复的植株混合样测定 SOD、POD、CAT 的活性.
223 SOD活力测定 按文献[ 4]的方法.
224 POD 活力测定 按 Kar 等[ 6]的方法.
225 CAT 活力测定 按 Aebi [ 1]的方法.
226ODAP 含量测定 称取 20mg 叶子干粉, 用 30%乙醇
萃取, 超声波处理 30min, 离心过滤. 取一定量滤液真空干燥,
加入 100!l NaHCO 3( 0. 5molL - 1)缓冲液,然后再加入 100!l 2,
4二硝基氟苯( 0. 055mol L- 1 ) , 于 60 反应 30min, 冷却后加
0. 8ml KH2PO4( 0. 01mo lL - 1) ,采用反相高效液相色谱分析.
3 结果与分析
31 60Co射线和 EMS 单因子、复因子处理对山黧豆成苗率
的影响
辐射必然产生活性氧自由基,过量的活性氧自由基会影响
生物膜的结果与功能,引发膜脂过氧化,造成细胞膜系统损伤,
提高膜透性,并对细胞内生物大分子如蛋白质和核酸等造成损
伤[ 5] .这样就会影响山黧豆的成苗率.从表 1 可以看出 ,不同剂
量的60Co射线及不同浓度的 EMS 单因子处理, 均使成苗率明
显降低, 复因子处理对成苗率降低更显著. EMS 浓度升高对成
苗率的影响不如60Co射线剂量升高对成苗率的影响大.
32 60Co射线或 EMS 单因子及复因子处理对山黧豆 SOD、
POD、CAT 的影响
实验结果表明, 在60Co射线单因子处理时 SOD、POD 活
力先升高, 然后维持在较高水平(图 1) . 接着在较高的剂量范
围,随剂量的升高降低到与对照相似的水平. 60Co射线与0. 1%
EMS 复因子处理, SOD、POD 的活力也是先升高后降低. 60Co
射线加 0. 1% EMS 复因子处理的活力高于60Co射线单因子处
理,说明低浓度的EMS能使辐照种子的损伤增加,诱发 SOD、POD
增强表达.而60Co射线加 0. 2%EMS、60Co射线加0. 3% EMS 的活
力低于60Co射线单因子处理的活力, 说明高浓度 EMS 能使60Co
射线照射过的种子损伤加剧,阻碍SOD、POD的表达.
应 用 生 态 学 报 2000 年 12 月 第 11 卷 第 6 期
CH INESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY , Dec. 2000, 11( 6)!957~ 958
表 1 60Co射线和 EMS单因子、复因子处理山黧豆成苗率
Table 1 Effect of 60Co ray, EMS only and combined treatment on emergence rate of grass pea
处理
T reatment
成苗率 Em ergence rate( % )
0krad 2krad 4krad 7krad 10krad 13krad 16krad 19krad 22krad
0% EMS 95. 33 76. 00 63. 33 32. 67 16. 00 24. 00 14. 67 13. 33 9. 53
0. 1% EMS 80. 67 75. 33 45. 46 26. 67 7. 33 7. 33 6. 00 4. 00 1. 33
0. 2% EMS 76. 00 57. 33 35. 33 10. 67 4. 60 7. 33 4. 00 2. 00 1. 33
0. 3% EMS 58. 00 54. 67 16. 00 1. 33 1. 33 1. 33 1. 33 1. 33 1. 33
表 2 60Co射线和 EMS单因子、复因子处理山黧豆 ODAP含量变化
Table 2 Effect of 60Co ray, EMS only and combined treatment on ODAP content
处理
T reatment
ODAP 含量 ODAP content ( % )
0krad 2krad 4krad 7krad 10krad 13krad 16krad 19krad 22krad
0% EMS 0. 2009 0. 1667 0. 1431 0. 1982 0. 1990 0. 1565 0. 1676 0. 1551 0. 1842
0. 1% EMS 0. 1411 0. 1452 0. 1529 0. 1168 0. 1332 0. 1366 0. 1049 0. 1034 0. 1515
0. 2% EMS 0. 1623 0. 1827 0. 1753 0. 1658 0. 1488 0. 1443 0. 1589 0. 2003 0. 1902
0. 3% EMS 0. 1641 0. 2001 0. 1646 0. 1887 0. 1947 0. 1880 0. 1431 0. 1745 0. 2033
图 1 60Co射线, EMS处理后 SOD、POD和 CAT 活性变化
Fig. 1 C hanges of SOD, POD and CAT act ivities in grass peas t reated w ith
60Coray and EMS.
∀ .辐射+ 0% EMS Irradiat ion+ 0% EMS, # .辐射+ 0. 1% EMS Irradia
t ion+ 0. 1% EMS, ∃ . 辐射+ 0. 2% EM S Irradiat ion+ 0. 2% EMS, %. 辐
射+ 0. 3% EMS Irradiat ion+ 0. 3% EMS .下同T he same below .
本实验结果 CAT 的活力与对照相比有高有低, 虽个别很
高,其余的基本与对照无显著差异(图 1) ,这与白玲玉等[ 2]的结
果相似. 由此推测 CAT 可能不是清除山黧豆辐射损伤产生的
自由基的主要酶, CAT 的活性很低是因为活性氧等直接破坏抗
氧化性防御系统. 例如, O -2 与 H2O2 联合起来使 CuZnSOD 失
活[ 3] ,可使 CAT 失活[ 7] .
33 6 0Co射线和 EMS 单因子、复因子处理对山黧豆中 O
DAP 含量的影响
60Co射线单因子处理的山黧豆ODAP 含量无大幅度降
低, 60Co射线和 EMS 复合处理的山黧豆ODAP含量降低幅
度较大,尤以60Co射线加 0 1% EMS 处理为最(表 2) . 16krad、
19krad的60Co射线加 0. 1% EMS 处理后, ODAP 含量降至
0. 1% ,比对照低了 50% .
4 结 语
通过60Co射线和 EMS 单因子、复因子处理后山黧豆生理
生化特性发生了变化,这从山黧豆抗氧化酶活性和存活率都可
以看出,说明中等辐照剂量, 具有刺激效应 , 诱发 SOD表达或
激活体内原有的 SOD 表达 , 较高剂量下, SOD 酶活力逐渐下
降, 这与 N + 注入的生物学效应相一致[ 8] . 但抗氧化酶活性与
存活率之间似乎并不存在一种单一的线性关系. 也就是说, 抗
氧化酶活性增高,山黧豆存活率并不一定会增高. 另一方面, 抗
氧化酶活性增高暗示着植物体内自由基生成量增多, 过多的自
由基引起 ODAP 合成酶基因突变, 酶分子结构被破坏, ODAP
合成代谢受阻, 山黧豆 ODAP 含量降低. 实验结果表明, 通过
60Co射线和 EMS 单因子、复因子处理来选育低毒、无毒的山
黧豆新品系是可能的, 在我们所做的组合中, 16krad、19krad 辐
射与 0. 1% EMS 的诱变效果较好,可作为生产中的参考.
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作者简介 覃新程,女, 1976 年生, 在读硕士, 研究方向为体细
胞遗传,发表论文 2 篇. Email: qinxc@ 263. net
958 应 用 生 态 学 报 11卷