全 文 ：第 27卷第 3期
2009年 9月
湖北民族学院学报(自然科学版)
JournalofHubeiUniversityforNationalities(NaturalScienceEdition)
Vol.27　No.3
Sep.2009
收稿日期:2009-06-21.
基金项目:国家自然科学基金项目(30872005);湖北省自然科学基金青年杰出项目(2007ABB003).
作者简介:郑小江(1958-),男 ,教授 ,硕士生导师 ,主要从事植物学研究.
珙桐与光叶珙桐过氧化氢酶活性及酶谱研究
郑小江 ,刘金龙 ,肖　浩 ,周大寨 ,肖　强
(生物资源保护与利用湖北省重点实验室(湖北民族学院),湖北 恩施 445000)
摘要:采用铁氢化钾染色法对珙桐和光叶珙桐进行 CAT酶谱分析;用碘量法进行 CAT酶活性的研究.研究结
果表明:珙桐有酶带两条 , Rf值分别为 0.74和 0.90, CAT酶活性为 0.408 24mg· (g· min)-1;光叶珙桐也有两条
酶带 , Rf值分别为 0.76和 0.93, CAT酶活性为 1.360 8mg· (g· min)-1;表明珙桐和光叶珙桐在遗传特性 、生物进
化等方面存在差异性;光叶珙桐代谢比珙桐旺盛 , 光叶珙桐是珙桐的变种 ,抗逆性更强 , 为珙桐种质生化分析 、植物
学分类及品种选育奠定了理论基础.
关键词:珙桐;光叶珙桐;过氧化氢酶活性;酶谱
中图分类号:Q945.32 文献标识码:A 文章编号:1008-8423(2009)03-0261-03
StudyontheCatlalseActivityandEnzymesofDavidiaInvolucrate
andInvolucratavar.Vilmoriniane
ZHENGXiao-jiang, LIUJin-long, XIAOHao, ZHOUDa-zhai, XIAOQiang
(KeyLaboratoryofBiologicalResourcesProtectionandUtilizationof
HubeiProvince(HubeiUniversityforNationalities), Enshi445000, China)
Abstract:ThepotassiumfericyanidestainingmethodisusedtoanalyzetheCATenzymeofDavidiain-
volucrateandDavidiaInvolucratevat.VilmorinianeandtheiodometricmethodisusedtostudytheCAT
activity.Theresultsareasfolows:TheDavidiainvolucratewastwoenzymebands, andtheirRfvaluesare
0.74and0.9 respectively, andtheCATactivityis0.408 24mg· g-1 · min-1.TheDavidiainvolucrate
var.Vilmorinianalsohastwoenzymebands, andtheirRfvaluesare0.76 and0.93 respectively, andthe
CATactivityis1.360 8mg· g-1·min-1.TheresultsshowDavidiainvolucrafeBail.isdiferentfromDa-
vidiaInvolucratevat.Vilmorinianingeneticcharacteristicsandbiologicalevolution.Themetabolisonofthe
laterismorevigorousthantheformer.Thdlaterisavariantoftheformeranditsstressresistanceis
stronger.
Keywords:GongTong;lightGongTongleaf;catalaseactivity;enzyme
珙桐(DavidiainvolucrateBail.)为我国特有的珙桐科(Nyssaceac)、珙桐属 (Davidia)单属单种落叶乔
木 [ 1, 2] ;其叶面鲜绿色 ,初有柔毛 ,后为平滑 ,背面密生淡黄色粗 ,因其棕红色头状花序下两片白色苞叶酷似
鸽子的双翅 , 盛开时似满树白鸽群聚 , 故有 “中国鸽子树”的美称[ 3] ;其起源古老 ,是第三纪古热带植物区系
的孑遗植物 ,故有 “植物活化石 ”之称 , 是世界著名的孑遗活化石观赏木本花卉植物 [ 4] ,被列为国家 Ⅰ级重
点保护野生植物 [ 5] ;珙桐属仅有 1种和 1变种 ,即珙桐和光叶珙桐(Davidiainvolucratevat.Vilmorinian);在植
物学分类上珙桐的变种光叶珙桐的特点主要是叶下无毛 ,或嫩时叶脉上被很稀疏的短柔毛及粗毛 ,有时下面
被白霜 [ 6] ;珙桐属植物既有重要的学术研究价值 ,又在园林绿化上有着广阔应用前景.珙桐属的研究主要集
中在宏观的生态水平 、基本的繁育技术和生物学特性的描述上 ,而对其内在的生理发育 、遗传分化及相关的
分子生物学的研究开展得较少 [ 7] .研究珙桐与光叶珙桐过氧化氢酶(CAT)活性及酶谱 ,在珙桐属植物种质
生化分析 、植物学分类及品种选育上具有重要意义.
图 1　珙桐的过氧化氢同工酶谱
Fig.1　Davidiainvolucrate′s
hydrogenperoxideisozymespectrum
1　材料与方法
1.1　材料
珙桐及光叶珙桐叶采自七姊妹山国家自然保护区(湖北省恩施州宣恩县).
1.2　仪器
AL-204型电子天平(上海梅特勒 -托利多仪器有限公司), PHSJ-4A型实验 PH计(上海精密科学仪
器有限公司), SZ-93自动双重纯水蒸馏器(上海亚荣生化仪器厂), TGL-L6G-A型高速冷冻离心机(上
海安亭科学仪器厂), V16-夹心式垂直电泳槽(上海精益有机玻璃制品仪器厂), DYY-8C型电泳仪(北京
市六一仪器厂), STS-2型脱色摇床(上海琪特分析仪).
1.3　试剂
三羟基甲基氨基甲烷(Tris)、丙烯酰胺(Arc)、双丙烯酰胺(Bis)、十二烷基硫酸钠(SDS)、(N, N, N′, N′)
-四甲基乙二铵(TEMED)过硫酸铵 、溴酚蓝 、巯基乙醇为进口分装;盐酸 、甘油 、甘氨酸 、硫代硫酸钠 、过氧化
氢 、碘化钾 、冰醋酸均为国产分析纯;实验用水为双蒸水.
1.4　方法
1.4.1　样品提取　将采集的珙桐和叶光叶珙桐的叶近中心 、长约 16cm的叶片和已完全展开的花迅速放于
冰盒中保存.清水洗净之后 ,再用蒸馏水冲洗数次 ,以滤纸吸干.将剪成碎片的叶子和中心筒状花(舌状花去
除)各称 1g,冰浴研磨 , 2mLpH为 6.8的 Tris-HC1提取.4℃, 12 000r/min离心 15min,取上清液 1.5mL后
再与 0.6mL50%的甘油混合.4℃, 12 000r/min离心 5min,置 4℃冰箱中保存备用.
1.4.2　珙桐与光叶珙桐 CAT同工酶的分离及染色　电泳:采用聚丙烯酰胺凝胶(PAGE)电泳 ,分离胶溶度
为 7.5%,浓缩胶为 4%.染色:CAT同工酶染色液溶液 A:60mmol硫代硫酸钠 30mL与 0.3%过氧化氢 70mL
混合;溶液 B:90mmol碘化钾 100mL与 0.5mL冰醋酸混合.取出凝胶 ,把 A液混合后迅速倒在胶面上 ,保温
30s;倒出溶液 A,再把溶液 B倒进 ,慢慢出现颜色酶带.
1.4.3　珙桐与光叶珙桐 CAT酶活性的测定　CAT把 H2O2分解为水和氧 ,其活性大小 ,以一定时间内分解
的 H2O2量来表示 ,当酶和底物(H2O2)反应结束后 ,用碘量法测定未分解的 H2O2量 ,以钼酸铵作催化剂 ,使
H2O2和 KI反应 ,然后用硫代硫酸钠滴定碘[ 8] ,以减少的 H2O2量表示酶的活性.
CAT活性(mg· (g·min)-1)=被分解的 H2O2量(mg)×酶液总体积 ÷测定是用酶液量 ÷样品的质量
(g)×时间(min)
2　结果与分析
2.1　珙桐与光叶珙桐 CAT同工酶酶谱
珙桐与光叶珙桐 CAT同工酶带见图 1,珙桐和光叶珙桐均有 P1 、P2
两条 CAT酶带.珙桐与光叶珙桐 CAT同工酶带的染色来看 ,光叶珙桐
酶带颜色较珙桐深.
光叶珙桐 CAT同工酶酶谱带 P1是 6.5mm, P2是 5.3mm,珙桐过
氧化物酶同工酶酶谱带 P1是 6.3mm, P2是 5.2mm,说明同一种同工酶
在两个种(变种)中的丰富度(含量)较接近 ,光叶珙桐比珙桐丰富.
从珙桐与光叶珙桐过氧化氢同工酶带的相对迁移率 Rf来看:光叶
珙桐两个谱带的 Rf值为 0.76、0.93,珙桐的为 0.74、0.90,说明它们有
遗传差异性.
2.2　两种珙桐的 CAT酶活性
珙桐 CAT酶活性为 0.408 24mg· (g·min)-1 ,光叶珙桐的 CAT酶
活性为 1.360 8 mg·(g· min)-1 ,可见 ,光叶珙桐的过氧化氢酶活性远
262 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　湖北民族学院学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　　 　　第 27卷
高于珙桐 ,而且 ,光叶珙桐和珙桐的过氧化氢酶谱图中 ,光叶的酶谱带较珙桐深 ,所以两方面的结论是一致
的.
3　结论与讨论
3.1　珙桐与光叶珙桐之间既独立相互关联
珙桐和光叶珙的 CAT同工酶均仅有两条酶带 ,但它们的 Rf值 、酶带颜色深浅 、宽度和位点各不相同 ,且
共有酶带的含量 、活性强度也不尽相同 ,是它们各属于独立物种(变种)的依据之一.它们之间存在着既独立
又有相互关联 ,这种复杂的遗传关系和丰富的遗传多样性可能是珙桐特别能适应温带地区的生态环境 ,而且
能够长期 、稳定存在的主要原因之一.同时 ,这种复杂多样的遗传基因为珙桐遗传育种研究以及珙桐的开发
利用提供了非常丰富的基因资源.研究结果为植物分类提供了生化水平的依据.同工酶是基因表达的产物 ,
通过同工酶谱的分析可以了解两物种(变种)基因调控与生长发育 、环境条件的关系以及许多生理生化和遗
传问题上的差异.
3.2　光叶珙桐是珙桐的变种 ,具有更强的环境适应能力
过氧化物酶是植物内普遍存在的活性较高的一种酶.它与呼吸作用 、光合作用及生长素的氧化等都有关
系.在植物生长发育过程中它的活性不断发生变化.本研究证明珙桐和光叶珙的酶谱带颜色有明显差异 ,光
叶珙桐颜色较珙桐深 ,光叶珙桐的 CAT同工酶活性高于珙桐 ,说明光叶珙桐代谢比珙桐旺盛 ,光叶珙桐是珙
桐的变种 ,更适应环境.
参考文献:
[ 1] 　中国科学院植物研究所.中国高等植物图鉴(第 2册) [ M ] .北京:科学出版社 , 1972:984.
[ 2] 　金晓玲 ,吴安湘 ,沈守云 ,等.珍稀濒危植物珙桐离体快繁技术初步研究 [ J] .园艺学报 , 2007, 34(5):1327-1328.
[ 3] 　张家勋 ,李俊清.珙桐的形态和生物学特性 [ J].北京林业大学学报 , 1994, 16(4):33-37.
[ 4] 　宋丛文 ,包满珠.珙桐种质资源保存样本策略的研究 [ J].植物生态学报 , 2005, 29(3):422-428.
[ 5] 　国家林业局 、农业部令(第 4号).国家重点保护野生植物名录(第一批)[ Z] .1999-09-10.
[ 6] 　中国科学院植物志编辑委员会.中国植物志(第 52卷 ,第 2分册)[M] .北京:科学出版社 , 1983:157-159.
[ 7] 　禹玉婷 ,徐刚标 ,汪晓萍.珙桐研究进展 [ J] .经济林研究 , 2006, 24(4):92-94.
[ 8] 　(美)IM科尔索夫.定量化学分析(中册)[M].北京:高等教育出版社 , 1987:11-27.
263第 3期　　　　　　　　　　　 　郑小江等:珙桐与光叶珙桐过氧化氢酶活性及酶谱研究