全 文 ：第 24卷第 2期 西　南　农　业　大　学　学　报 Vol.24 ,No.2
2002年 4月 Journal of Southwest Agricultural University Apr.2002
文章编号:1000-2642(2002)02-0101-04
不同光照条件对少花桂幼苗
同工酶谱带的影响
吴能表 ,谈　锋
(西南师范大学 生命科学学院 ,重庆　400715)
摘要:运用聚丙烯酰胺凝胶电泳方法研究了生长在不同光照条件下的少花桂幼苗叶片的过氧化物酶同工酶 、过氧化
氢酶同工酶 、超氧化物歧化酶同工酶 、淀粉酶同工酶 、酯酶同工酶和可溶性蛋白谱带的变化情况。结果表明:生境不同
光照条件对过氧化物酶同工酶 、过氧化氢酶同工酶 、超氧化物歧化酶同工酶影响较大;淀粉酶同工酶和酯酶同工酶的
种类较为稳定 ,其谱带数没有变化;随生境光照的减弱少花桂幼苗叶片可溶性蛋白谱带逐渐增加。
关　键　词:少花桂;同工酶;遮荫
中图分类号:S 685.13;S 601　　　　　　文献标识码:A
EFFECT OF LIGHT INTENSITY ON ISOENZYMES
OF CINNAMOMUM PAUCIFLORUM SEEDLINGS
WU Neng-biao , TAN Feng
(School of Life Science , Southwest China Normal University , Chongqing 400715 , China)
Abstract:PAGE(polyacrylamide gel electrophoresis)was performed to study the variations in the bands of the isoenzymes of POD , SOD , CAT ,
amylase and esterase and of soluble proteins in Cinnamommum pauciflorum seedlings growing under different light intensity conditions.The results
showed that light conditions in the habitats had considerable effects on the isoenzymes of POD , SOD and CAT , while the band number of amylase
and esterase was quite stable.The bands of soluble proteins increased as the light intensity lowered.
Key words:Cinnamommum pauciflorum;isoenzyme;shading
　　在生物体内有一些酶的催化作用是相同的(即其
功用相同 ,催化同一生化反应),但在结构上存在一些
差异。因此 ,它们对底物和产物的浓度 、pH 值 、反应
温度等的最适要求 ,酶活力的调控反应及其所在的细
胞分布是不一样的 ,这种催化相同反应而结构及理化
性质不同的分子类型称为同工酶 。同工酶的种类受
激素和环境因素的影响[ 1～ 5] 。该文以重要香料植物
———少花桂(Cinnamomum pauciflorum)为材料 ,比较不
同生境条件下 ,光对同工酶的影响 ,对于阐明其生长
机理 ,调控其生长 、提高经济效益有积极意义 。
1　材料和方法
1.1　材料
1998年 3月 11日从四川日化所购进生长基本一
致的二年生实生苗 60株 ,当天栽于盛有充分混匀的
紫色壤土的钵盆(盆高 20 cm ,直径 15 cm)中 , 3月 18
日用绿色窗纱遮荫模拟不同树荫下的光照情况 。设
自然光照及 1 ,2 , 3层遮荫 4种处理(文中分别用 CK ,
Ⅰ , Ⅱ , Ⅲ表示),用 LI-1600气孔计的量子探头测得
1 , 2 , 3 层遮荫光量子通量密度分别为自然光照的
收稿日期:2001-10-10基金项目:国家自然科学基金项目“植物种群生态适应机理研究”(39330050)作者简介:吴能表(1969-),男,四川平昌人 ,西南师范大学讲师 ,西南农业大学博士研究生 ,从事药用植物的生理生化和植物信号传导方面的研究。
DOI :10.13718/j.cnki.xdzk.2002.02.002
61.5%,33.8%, 15.4%,遮荫处理 3个月后 ,于 1998
年6月 20日采第三功能测定。
1.2　方法
样品制备:称取样品 1.5 g ,加少许石英砂 ,分次
加入预冷的样品提取液(0.1 mol/L pH 8.0的 Tris-
HCl缓冲液 ,其中含 0.5 mol/L 的蔗糖 ,0.06 mol/L 抗
坏血酸 , 0.0006 mol/L 半胱氨酸)5 ml ,研磨匀浆 ,用
121目尼龙布过滤 ,滤液于 1000 r/min离心 30 min ,上
清液备用 。
聚丙酰胺凝胶垂直平板按吴少伯法[ 6]制备。
染色:过氧化物酶同工酶用抗坏血酸—联苯胺染
色法[ 7] ;过氧化氢酶用过氧化氢—淀粉 —碘化钾染色
法[ 8] ;超氧化物歧化酶NBT染色法[ 9～ 10] ;可溶性淀粉
酶用碘液染色[ 7] ;酯酶用坚牢蓝 —醋酸萘酯染色
法[ 11] ;可溶性蛋白用考玛斯亮蓝染色[ 12] 。
2　结果
2.1　过氧化物酶
过氧化物酶在高等植物中广泛而大量的存在 ,随
生长期的不同 ,生境的变化而成高度多型 ,从而形成
同工酶[ 7] 。在不同光照下生长的少花桂幼苗 ,其过氧
化物酶同工酶存在一定差异 ,从试验结果看 , 4种处
理共出现了 13条不同 R f 值谱带(在CK出现了11条
谱带 , Ⅰ出现了 12条谱带 ,在 Ⅱ , Ⅲ中各出现了 10条
谱带),其中 9 条谱带(即 R f 值为 0.1296 , 0.1605 ,
0.2531 , 0.2963 , 0.3210 , 0.3580 , 0.4074 , 0.4383 和
0.4691的谱带)较稳定 ,在各种处理中均出现 , R f 值
为 0.0988的谱带 ,只在生境光照较强(CK , Ⅰ)的少花
桂幼苗中出现;Rf 值为 0.1111和 0.1975的谱带 ,只
在适当遮荫条件下才出现 ,生境光照太强太弱均不出
现此同工酶谱带 , R f值为 0.1975的谱带对生境的光
强要求更严格 ,只在一层遮荫中存在;Rf 值为 0.5000
的谱带只在 CK和Ⅰ中出现(图 1)。
2.2　过氧化氢酶
过氧化氢酶在植物体内的生理功能是分解植株
体内的过氧化氢 ,从而保护细胞及其膜结构不受伤
害 。从同工酶谱带可以看出 ,不同遮荫条件对过氧化
氢酶同工酶的形成影响较大。在自然光照及 3种不
同遮荫条件下生长的少花桂幼苗共出现 13条谱带
(图 2)。其中自然光照有 7条。与自然光照相比 ,一
层遮荫缺少了 R f 值为0.3676和0.5147的谱带 ,同时
新出现了 4 条谱带 ,即 Rf 值分别为 0.0441 , 0.1397 ,
0.3162 ,0.6691谱带;2层遮荫处理缺少了 3 条谱带
(谱带 3 ,9 ,11 ,由下往上数),新出现了 4条谱带 ,即谱
带 2 ,7 ,12 ,13;3层遮荫处理不缺少谱带 ,而新出现了
3条谱带 ,即谱带 10 ,12 ,13。
　　从上可以看出 ,谱带 1 , 4 , 6 ,8 比较稳定 , 4种条
件下都出现;遮荫有利于谱带 R f 图值大的新谱带出
现 ,一方面可能是新出现的过氧化氢酶分子量小所
致 ,另一方面 ,可能由于新出现酶的电荷状况所致 。
2.3　超氧化物歧化酶
超氧化物歧化酶在植物体内的生理功能是消耗
植物体内的氧自由基离子 ,产生 H2O2 ,在过氧化氢酶
的作用下转变成水和氧 ,防止自由基对膜的过氧化或
脱脂化 ,从而保护细胞及其模结构不受伤害。从同工
酶谱带(图 3)可以看出 ,不同遮荫条件对 SOD同工酶
的形成影响较大 ,自然光照及 3种不同遮荫条件下生
长的少花桂幼苗共出现 11 条谱带(CK出现 10 条谱
带 , Ⅰ出现了 11条谱带 ,在 Ⅱ , Ⅲ中分别出现了 7 , 8
条谱带),其中 7条谱带(即 R f 值为 0.1400 , 0.1607 ,
102 西　南　农　业　大　学　学　报　　　　　　　　　　　2002年 4月
0.2738 ,0.3631 , 0.4048 , 0.5357 , 0.7262)较稳定在各
种处理中均出现 , R f 值为 0.0952和 0.5000的谱带 ,
只在生境光照较强(CK , Ⅰ)的少花桂幼苗中出现;Rf
值为 0.4405的谱带 ,在 Ⅱ条件下不出现 ,生境光照强
或弱均出现此同工酶谱带 , R f 值为 0.1905的谱带要
求生境有较强的光照 ,只在 1层遮荫中出现。
2.4　淀粉酶
淀粉酶在植物体内的生理功能是水解植株体内
的淀粉 ,促进体内有机物转换[ 7] 。淀粉酶有 4种同工
酶。从同工酶谱带可以看出(图 4),不同遮荫条件 4
种淀粉酶同工酶都存在 。只不过 ,随遮荫的程度加
深 ,R f 值为 0.6410的谱带逐渐变窄 , Rf 值为 0.1795
的谱带以 2层遮荫最宽。带的宽窄和染色的深浅是
酶活性差异的表现 ,说明遮荫条件对淀粉同工酶种类
没有影响 ,但其活性存在明显的差异 , Rf 值为 0.6410
的同工酶随生境光照的减弱活性下降 ,而谱带 2(R f
值为 0.1795)同工酶以 2 层遮荫活性最强 ,自然光照
条件下生长的少花桂幼苗体内淀粉水解酶活性强 ,促
进植物体内物质转化能力较强 ,有利于光合产物的积
累 。
2.5　酯酶
酯酶是催化酯类化合物水解的酶系 。它催化羧
酸酯类酯键的水解或合成 ,其中羧酸酯酶 、芳得酯酶 、
乙酰酯酶等的底物特异性不太强 ,酶分子的多样性较
普遍;另一些能水解较复杂羧酸酯的酶 ,则底物特异
性较强 ,如胆碱酯酶 、乙酰胆碱酯酶 、酯酶 、胆固醇及
维生素A酯酶等[ 7] 。从同工酶谱带(图 5)可以看出 ,
不同遮荫条件对酯酶同工酶的形成影响小。在自然
光照及 3种遮荫条件下生长的少花桂幼苗都出现 5
条谱带 , 其 R f 值分别为 0.2113 , 0.3028 , 0.3310 ,
0.3944 ,0.7042。但随遮荫程度的加深 , R f 值为
0.3944的谱带逐渐变宽 ,自然光照的 Rf 值为0.7042
和0.2113的谱带和2层遮荫的 R f值为0.7042的谱带
较宽 ,说明其活性较强 。
2.6　可溶性蛋白
不同遮荫条件对可溶性蛋白的形成有一定影响 ,
生境光线越弱 ,可溶性蛋白谱带越多 。在自然光照及
3种不同遮荫条件下生长的少花桂幼苗共出现 6 条
103第 24卷第 2期　　　　　　　　　吴能表等　不同光照条件对少花桂幼苗同工酶谱带的影响
谱带(图6),其中CK有2条(谱带 1 ,3)。与 CK相比 ,
Ⅰ增加了 Rf 值为0.0972的谱带 2;Ⅱ处理新出现了
3条谱带 ,即谱带 2 ,5 ,6(Rf 值分别为 0.0972 ,0.5139 ,
0.5694);Ⅲ处理新出现了 4 条谱带 ,即谱带 2 , 4(Rf
值为 0.4722),5 ,6。
3　讨论
从上可以看出 ,SOD ,POD ,CAT 同工酶对光照条
件既有一定的稳定性 ,又具有可变性 ,以更好地适应
环境 。在植物细胞中 ,由于各种生化反应能产生多种
自由基 ,尤其是在逆境条件下 ,更是如此 。含氧自由
基损伤蛋白质可引起蛋白质的变性;损伤 DNA 可导
致细胞突变;损伤核苷辅酶搅乱某些生化过程;损伤
硫氢基使某些酶活性降低或丧失 ,攻击不饱和脂肪酸
引起脂质过氧化 ,其氧化产物引起酶失活 、膜损伤 、干
扰膜的转运功能 ,因而它在体内大量积累必然引起叶
绿素的分解 ,与膜相关生化反应代谢异常 ,导致植物
细胞衰老[ 10] 。过氧化物酶 、过氧化氢酶 、超氧化物歧
化酶和谷光苷肽还原酶是细胞内的酶保护系统 ,与体
内抗氧化剂一起清除自由基 ,防止膜的破坏 ,抗衰
老[ 13 ～ 14] 。遮荫有利于可溶性蛋白新的谱带出现 ,随
遮荫程度的加深 ,谱带数递增 ,谱带宽窄在各处理间
没有明显的差别 ,因而谱带数越多 ,可溶性蛋白种类
越多 ,这与植物体内硝态氮代谢可能有一定关系。
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