全 文 ：收稿日期:2015 － 05 － 26;修回日期:2015 － 08 － 15
基金项目:贵州省中药现代化科技产业研究开发专项项目(黔科合 ZY字［2013］3009 号) ;贵州省科技创新人才团队建设项目(黔科合人才
团队［2011］4001 号)。
* 通讯作者:E － mail:liush05@ 163. com ，dgzhao@ gzu. edu. cn。
四倍体头花蓼黄酮合成关键酶和
抗逆性酶及根系活力研究
尹 艳1，2，党伯岳3，刘世会1，2* ，赵德刚2*
(1. 贵州大学 药学院，贵州 贵阳 550025;2. 山地植物资源保护与种质创新省部共建教育部
重点实验室，贵州 贵阳 550025;3. 西安万隆制药股份有限公司，陕西 西安 710119)
摘 要:为了评价头花蓼四倍体种质优势，测定比较了四倍体和同源二倍体头花蓼苯丙氨酸解氨酶(PAL)、查尔
酮异构酶(CHI)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性及其根系活力。结果表明:四倍体头花蓼 PAL、
CHI、CAT、SOD酶活性分别为 6. 19 U·g －1 FW、9. 68 U·g －1 FW、80. 67 U·g －1 FW·min －1、348. 81 U·g －1 FW，根
系活力为 83. 41 μg －1 g·h，分别是二倍体的 1. 09 倍、1. 33 倍、1. 38 倍、1. 05 倍和 1. 47 倍。说明四倍体头花蓼
PAL、CHI、CAT、SOD酶和根系活力都显著高于同源二倍体头花蓼。
关键词:头花蓼;四倍体;苯丙氨酸解氨酶;查尔酮异构酶;过氧化氢酶;超氧化物歧化酶;根系活力
中图分类号:Ｒ931. 2 文献标识码:A
文章编号:1008 － 0457(2015)04 － 0022 － 04 国际 DOI编码:10. 15958 / j. cnki. sdnyswxb. 2015. 04. 005
Study on the activities of PAL、CHI、CAT、SOD and root of tetraploid Polygonum capitatum
YIN Yan1，2，DANG Bo-yue3，LIU Shi-hui1，2* ，ZHAO De-gang2* ［1． School of Pharmaceutical Sciences，
Guizhou University，Guiyang 550025，China;2． Key Laboratory of Plant Ｒesources Conservation and Germ-
plasm Innovation in Mountainous Ｒegion (Ministry of Education) ，Guizhou University，Guiyang 550025，Chi-
na;3． Xi’an Wanlong Pharmaceutical Co．，Ltd，Xi’an 710119，China］
Abstract:In order to evaluate the advantages of the tetraploid Polygonum capitatum，the activities of phenyl-
alanine ammonia lyase (PAL) ，chalcone isomerase (CHI) ，catalase (CAT) ，superoxide dismutase (SOD)
and root of tetraploid and autodiploid P． capitatum are determined． The results show that the average activi-
ties of PAL，CHI，CAT and SOD of tetraploid Polygonum capitatum，are 6． 19 U·g －1FW·h －1，9． 68 U·
g －1FW·h －1，80． 67 U·g －1FW·min －1 and 348. 81 U·g －1FW·min －1，respectively;and the root activi-
ty is up to 83. 41 μg －1g·h;these are 1． 09，1． 33，1． 38，1． 05 and 1． 47 times of those for diploid，respec-
tively． It is concluded that the average activities of PAL，CHI，CAT，SOD and root activity of tetraploid P．
capitatum are higher than those of the diploids．
Key words:Polygonum capitatum;tetraploid;diploid;phenylalanine ammonia lyase (PAL) ;chalcone
isomerase (CHI) ;catalase (CAT) ;superoxide dismutase (SOD) ;root activity
苗药头花蓼(Polygonum capitatum Buch． － Ham.
ex D. Don)是单方制剂热淋清的原料，在临床上用
于治疗泌尿系统感染有着显著疗效［1］。随着临床
对头花蓼的需求扩大，野生头花蓼资源已供不应
山 地农业生物学报 34(4) :022 ～ 025，2015
Journal of Mountain Agriculture and Biology
求，而现在栽培品种存在种源退化、有效成分含量
降低、病虫害等问题［2］，严重制约着头花蓼的应用，
寻找新的质优高产的头花蓼培育方法成为改善头
花蓼药材质量的必要途径。贵州大学山地植物资
源保护与种质创新省部共建教育部重点实验室从
2010 年开始，对头花蓼进行了种子消毒方法、组织
培养体系建立及优良种源筛选、四倍体头花蓼叶片
解剖结构比较等研究，为头花蓼优良品种培育做了
大量的基础工作［3 － 6］。
黄酮类化合物是头花蓼中的一种主要成分，具
有各种生物活性，现代研究认为其是头花蓼的药效
物质基础的重要组成［7，8］。苯丙氨酸解氨酶(Phen-
ylalanine ammonia lyase，PAL)和查尔酮异构酶
(Chal，CHI)是黄酮类化合物代谢途径的两个关键
酶和限速酶。植物中 CAT、SOD 活性与其抗氧化、
抗寒、抗旱等抗逆性密切相关［9 － 11］;而周小平等［12］
的研究表明玉米根系活力杂种优势对玉米杂交种
抗旱性做出了很大贡献。
本研究以贵州大学山地植物资源保护与种质
创新省部共建教育部重点实验室经秋水仙素诱导
并鉴定的四倍体头花蓼及其同源二倍体为材料，对
其 PAL、CHI、CAT和 SOD 活性及根系活力进行了
对比研究，以期探索四倍体头花蓼的种质优势，为
培育优良头花蓼品种奠定基础。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
四倍体头花蓼由贵州大学山地植物资源保护
与种质创新省部共建教育部重点实验室用秋水仙
素诱导培育并鉴定为四倍体植株，同源二倍体为对
照材料。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 PAL和 CHI活性测定方法 取新鲜头花蓼
叶片 1 g 加入 5 ml 巯基乙醇硼酸缓冲液(含 5
mmol /L巯基乙醇的 0. 05 mol /L 硼酸盐缓冲液，pH
8. 8，0. 2 g PVP)和少量的石英砂，冰浴研磨成匀
浆，4℃下 10 000 r /min 离心 15 min，上清液为粗酶
液用于测定 PAL、CHI活性。PAL活性的测定参照
郝再彬［13］的方法，CHI 活性的测定参照王雅琼［14］
的方法。以每克鲜质量变化 0. 1 个吸光度为 1 个
酶活单位(U)。
1. 2. 2 CAT和 SOD 活性测定方法 CAT 活性的
测定采用紫外吸收法［15］，以 1 min 内 A240降低 0. 1
为一个酶活性单位(U) ;超氧化物歧化酶活性的测
定采用氮蓝四唑(NBT )光化还原法［16］，以抑制
NBT光化还原的 50%为一个酶活性单位。
1. 2. 3 根系活力测定方法 根系活力的测定采用
TTC法［16］，用含 TTF 25 μg、50 μg、100 μg、150 μg、
200 μg的标准比色系列，在 485 nm 波长下测定吸
光度获得标准曲线，以求四氮唑还原量。四氮唑还
原强度 = 四氮唑还原量(mg)/［根重(g)× 时间
(h) ］。
1. 2. 4 统计分析方法 用 SPSS17. 0 统计软件对
头花蓼 PAL、CHI、CAT、SOD 活性测定结果进行单
因素方差分析(one － way ANOVA)。
2 结果分析
2. 1 PAL和 CHI活性比较
对二倍体和四倍体头花蓼新鲜叶片中 PAL 和
CHI活性进行测定，统计分析结果(见表 1)表明，
四倍体与二倍体间 PAL、CHI 活性均存在显著性差
异。四倍体新鲜叶片中 PAL 活性为 0. 103 1 U·
g －1FW，是二倍体的 1. 09 倍;CHI活性为 0. 161 3 U
·g －1 FW，是二倍体的 1. 33 倍。可见随染色体倍
性增加，头花蓼黄酮合成关键酶 PAL 和 CHI 活性
显著增强。
表 1 头花蓼二倍体和四倍体植株 PAL和 CHI活性比较
Tab. 1 Compared with PAL activity and CHI activity
of diploid and tetraploid of P. capitatum
品种
Varieties
苯丙氨酸解氨酶活性
(U·g － 1 FW)
activity of PAL
查尔酮异构酶活性
(U·g － 1 FW)
activity of CHI
二倍体 5. 59a 7. 28a
四倍体 6. 19 b 9. 68b
注:同列相同字母表示在 0. 05 水平上差异不显著，不同字母表示在
0. 05 水平上差异显著。(下同)
Note:Diffrent letters in the same column indicated the significance of
difference at 5% level. The same below.
2. 2 CAT和 SOD活性比较
对二倍体和四倍体头花蓼新鲜叶片中 CAT 和
SOD活性进行测定，统计分析结果(见表 2)表明，
四倍体与二倍体间 CAT、SOD 活性存在显著性差
异。四倍体新鲜叶片中 CAT 活性为 80. 67 U·g －1
FW· min －1，是二倍体的 1. 38 倍;SOD 活性为
348. 80 U·g －1FW，是二倍体的 1. 05 倍。
32第 4 期 尹 艳，等:四倍体头花蓼黄酮合成关键酶、抗逆性酶和根系活力研究
2. 3 根系活力比较
对二倍体和四倍体头花蓼根系活力进行测定，
测定结果进行统计分析，结果如表 3，四倍体与二
倍体间根系活力存在显著性差异。四倍体植株根
系活力为 83. 41 μg －1g·h，是二倍体的 1. 47 倍。
表 2 头花蓼二倍体和四倍体植株 CAT和 SOD活性比较
Tab. 2 Compared with catalase and superoxide dismutase
activity of diploid and tetraploid of P. capitatum
品种
Varieties
过氧化氢酶活性
(U·g － 1 FW·min －1)
activity of CAT
超氧化物歧化酶活性
(U·g － 1 FW )
activity of SOD
二倍体 58. 59 a 333. 43 a
四倍体 80. 67 b 348. 81 b
表 3 头花蓼二倍体和四倍体植株根系活力
Tab. 3 Compared with root activity
of diploid and tetraploid of P. capitatum
品种
Varieties
根系活力(μg － 1 g·h)
root activity
二倍体 56. 78 a
四倍体 83. 41 b
3 讨 论
有研究表明，黄酮合成关键酶 PAL、CHI 活性
与黄酮含量变化基本上成正相关，提高二者活力可
以有效的提高黄酮的含量［17 － 19］。本研究结果表
明，四倍体头花蓼 PAL、CHI活性高于二倍体，与本
实验室所测得的四倍体头花蓼黄酮类成分槲皮素
的含量变化趋势相一致。黄酮类成分是头花蓼发
挥药效的主要成分［20］，头花蓼药材中黄酮含量提
高有利于提高其药效质量。
同时，PAL活性还与植物抗病、抗微生物等抗
逆性密切相关，其活性可作为衡量植物抗病性的生
化指标之一［17］。四倍体 PAL活性的提高还体现了
其较之于同源二倍体抗病性提高的可能，具体表现
还需做进一步的抗病性分析。
植物中 CAT、SOD具有清除植物中破坏细胞膜
稳定性的活性氧、自由基的能力，是膜脂过氧化防
御系统的重要保护酶，其活性的高低是衡量植物抗
逆性的重要指标［21，22］。而根系是植物吸收、转化
和合成的重要器官，其生长情况和活力水平直接影
响着植物地上部分的生长和营养状况及产量水平，
是反应根系生命力的综合指标，根系活力高低是植
物抗逆能力强弱的一种体现［23，24］。本研究中，四
倍体头花蓼 CAT、SOD 活性和根系活力高于二倍
体，体现了四倍体更强的抗逆能力。
此外，唐宁等［25］对白术同源四倍体抗氧化酶
活性的研究还发现试管苗期间丛生芽的 SOD等抗
氧化酶比活性与鲜重有很强的相关性，认为其可以
作为药材产量的评价指标之一。而周广生等［26］对
冬小麦根系活力与产量关系的研究表明小麦根系
活力与地上部各器官干物质积累关系密切，小麦整
个生育期内的根系活力的平均值与单株产量密切
相关。这些研究证明了抗逆性提高有利于植物的
生长从而提高其产量。
本研究主要比较研究了四倍体头花蓼及其同
源二倍体头花蓼的 PAL、CHI、CAT、SOD 和根系活
力，研究结果从生化水平证明四倍体头花蓼的这些
指标都显著高于同源二倍体，对培育优良头花蓼品
种具有指导意义。
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