全 文 ：第29卷第6期
2010年12月
生态科学
EcologicalScience
29(6)：573-578
Dec．2010
李哲，黄磊植物叶片和采后果蔬的过氧化氢酶活性阴．生态科学，2010，29旧：573—578．
LIZhe，HUANGLei．Catalasectivityinplantleavesandpostharvestfruitsandvegetables阴．EcologicalScience,2010，29(6)：568—572．
植物叶片和采后果蔬的过氧化氢酶活性
李 哲，黄 磊
天津理工大学化学化工学院，天津300384
【摘要】为了认识不同植物种类和采后果蔬过氧化氢酶(CAT)的生理特性，测定了40种植物叶片和30种采后果蔬的CAT
活性和过氧化氢(H202)含量，分别从不同光合碳代谢类型和不同植物器官的角度进行了分析比较。结果表明，C3植物叶
片的CAT活性大于C4和CAM植物，C4植物叶片的CAT活性大于CAM植物，叶片的CAT活性反映了不同光合碳代谢类
型所具有的生理生态特性。叶菜类的CAT活性最大，其次是花菜类，结球叶菜类和果实类的CAT活性大于鳞茎菜类、地下
茎菜类和地下根菜类，采后果蔬的CAT活性一般与植物器官的生理生态特性相关。
关键词：植物叶片；采后果蔬；过氧化氢酶；过氧化氢
doi：10．3969／j．issn．1008．8873．2010．06．014中图分类号：Q945．79文献标识码：A文章编号：1008．8873(2010)06．573-06
Catalaseactivityinplantleavesandpostharvestfruitsandvegetables
LIZhe，HUANGLei
School／ChemistryandChemicalEngineering,TumjinUnivers砂ofTechnology,Ttanjin300384,China
Abstract：Inordertounderstandthephysiologicalpropertiesofcatalase(CAT)activityamongdifferentplantspecies，wemeasuredCAT
activityandhydrogenperoxidecontentiII40plantleavesand30postharvestfruitsandvegetables．TheresultsshowthatCATactivityin
leavesofC3plantsishigherthanthatofCAandCAMplants，andCATactivityinCAplantsishigherthanthatinCAMplants．LeafCAT
activityreflectsthephysiologicalande o ogicalpropertiesofplantsindifferentpho osyntheticmetabofictypes．CATactivityofleaf
vegetablesisthehighest，followedbyflowerv getables，anditishigherincormleafvegetablesandfruitvegetablesthani thebulbous
vegetables，subterraneans mvegetablesdsubterraneanrootvegetables．CATactivityscloselyrelatedophysiologicaland
ecologicalpropertiesofplantorgan．
Keywords：plantle ves；postharvestfruitsandvegetables；catalase；hydrogenperoxi e
收稿日期：2010-06-04收稿，2010-07．19接受
作者简介：李哲(1988—)，女，学士，从事生物化学及生理方面的研究，E-mail：lizhelizhelizhe@126．com
万方数据
574 生态科学EcologicalScience 29卷
1引言(Introduction)
过氧化氢酶(catalase。CAT,EC．1．11．1．6)广泛存
在于植物细胞，其功能是催化活性氧过氧化氢
(H202)分解为H20和02，防止或减轻H202的直
接或间接损害。植物细胞内的H202一方面作为信号
分子，在气孔运动、生长发育调控、环境胁迫应
答、细胞程序性死亡等过程中起重要作用，另一方面
环境或细胞内信号分子的变化也会使H202在细胞内
发生累积，H202积累过多会造成各种氧化破坏，加
速细胞衰老或者造成细胞毒害【I巧】。
植物细胞内的CAT通过调控H202水平，参与细
胞建成【61、光合成【7-8】、抗逆【9m】、抗病【111、衰老
u2。”j等多种生理过程和生命现象。CAT活性与植物
本身具有的生理生态特性、受环境胁迫程度等有密切
联系，在不同植物种类、植物器官之间有较大差异
[14l。认识不同植物种类和采后果蔬CAT的生理特
性，可以为探讨植物生态适应、指导作物育种等提
供重要基础生理信息。本研究对40种植物叶片和30
种采后果蔬的CAT活性和H202含量进行测定，从不
同光合碳代谢类型和不同植物器官的角度进行了分
析比较。
2材料与方法(Materialsandmethods)
植物按不同光合碳代谢类型分为C3、C4和CAM
植物3大类(表1)。取样叶片为各种植物正常生长
的功能叶，取样重复3次。采后果蔬据食用植物器官
的不同分为叶菜类、花菜类、结球叶菜类、果实类、鳞
茎莱类、地下茎菜类和地下根菜类(表2)，供试样品为
各种采后新鲜果蔬的食用部分，取样重复3次。
取供试植物样品2g，迅速保存于一80"C冰箱，用
于CAT活性和H202含量测定。CAT活性测定参照
“和Matsui(2001)[151的方法，在4"C低温条件下，
冷冻样品用50mmol·L1磷酸缓冲液(pH7．0)8mL
磨碎，12000xg离心20mim，取上清液1mL与pH
7．0的50mmol·L-1磷酸缓冲液(pH7．O)2mL混合
后，在24℃·l大气压条件下，加入0．88mol·L～H202
2mL反应1min，测量产生的02体积，02的1cm3
相当于0．041mmol，据2H202_2H20+02算出CAT
活性(H202mmol·g-lFW-minq)。
H202含量测定参照Okuda等(1991)【16J的方法，
冷冻样品用0．2N高氯酸10mL磨碎，15000xg离
心10min，用4N氢氧化钾将上清液的pH值调至7．5
表1C3、C4和CAM植物材料
Table1C3，C4andCAMplantsmaterials
万方数据
6期 李哲，等：植物叶片和采后果蔬的过氧化氢酶活 575
表2采后果蔬材料
Table2Postharvestfruitandvegetablemat rials
后再次离心，取上清液2mL过AGl-X8柱(1．0cm
i．d．x5cm，Bio-Rod)滤去植物色素，用蒸留水6mL
冲洗，合并收集液。收集液2mL中加入12．5mM3．
二甲氨基苯甲酸O．8mL、1．4mM3．甲基．2．苯并嚷唑
啉酮腙盐酸盐水合物160此和0．26units-mL-I过氧化
物酶40此，25℃水浴10min后，测定波畏590hill
的吸光度。
3结果与分析(ResultsandAnalysis)
3．1植物叶片
C3、C4和CAM植物叶片的CAT活性如图l，
C3植物最大，平均值4．7H202mmol·g～FW·min一，
为C4植物的3．7倍、CAM植物的9．1倍，其次是C4
植物，平均值1．3H202mmol·g-iFW·min～，为CAM
植物的2．5倍，CAM植物的平均值为O．5H202mmol
-g-1FW·minl。H202含量如图2，C3、C4植物平均
值1．8、1．9rtrnol-g—FW，低于CAM植物平均值3．1
0mol·g～FW。
3．2采后果蔬
各种采后果蔬的CAT活性如图3，叶菜类最大，
平均值5．3H202mmol·g-iFW·minl，其次是花菜类，
平均值3．1H202mmol·g-iFW·minl，结球叶菜类、果
实类的平均值分别为1．6、1．1H202mmol·g-lFW·
min～，鳞茎菜类、地下茎菜类、地下根菜类平均值分
别为0．8，0．8、0．7H202mmol’g-iFW‘min一。H202
含量如图4，以叶菜类最高，其次是花菜类，结球
叶菜类和果实类较低，鳞茎菜类、地下茎菜类和地
下根菜类最低。
4讨论(Discussion)
4．1植物叶片的CAT活性
植物细胞内CAT的基因表达及活性大小受底物
H202诱导，在H202较多时CAT的基因表达较多、
活性上升【17-1810叶细胞内的CAT多存在于进行光呼
吸代谢的过氧化酶体，用于分解光呼吸代谢中乙醛酸
氧化反应形成的H202【4】oC3植物叶片的光呼吸代谢
水平较高，而C4、CAM植物几乎不进行光呼吸，所
以C3植物叶片的CAT活性表现出大于C4、CAM植
物(图1)。
CAT还存在于叶细胞的线粒体和细胞质中，线
粒体内的呼吸作用是一系列电子(e-)传递和H+的氧
化还原反应，在e．传递过程中会发生e_遗漏【5】，呼吸代
谢旺盛的细胞遗漏的r也较多。遗漏的f会和02
万方数据
!Z! 生查型堂里塑!竺曼堕璺!塑堡璺堡 12鲞
植物种序号(见表1)Plantspeciesnumbcr(Table1)
图1(23、C4和CAM植物叶片的过氧化氢酶活性，图中竖线表示误差(胪3)
Fig．1CatalaseactivityofC3，C4andCAMplantleaves．VerticalbarsndicateSE(n=3)
植物种序号(见表1)Plantspeciesnumber(Table1)
图2(23、C4和CAM植物叶片的过氧化氢含量，图中竖线表示误差(垆3)
Fig．2HydrogenperoxidecontentofC3，C4andCAMplantleaves．VerticalbarsndicateSE(n-3)
采后果蔬序号(见表2)Postbarvestfruitsandvegetablesnumber(Table2)
图3采后果蔬的过氧化氢酶活性，图中竖线表示误差(以=3)
Fig．3Catala靶activityofpos harvestfruitsandvegetables．VerticalbarsindicateSE(，F3)
万方数据
6期 李哲，等：植物叶片和采后果蔬的过氧化氢酶活 577
采后果蔬序号(见表2)Postharvestfruitsandvegetablesnumber(Table2)
图4采后果蔬的过氧化氢含量，图中竖线表示误差(垆3)
Fig．4Hydrogenperoxidecontentofpostharvestfruitsandvegetables．VerticalbarsindicateSE(舻3)
反应形成活性氧超氧阴离子(02：．)，02：-在超氧化物
岐化酶作用下转变为H202，02-和H202可通过
Haber-Weiss、Fenton反应形成氧化毒性更高的活性
氧羟自由基(·OH)[19】。植物细胞中的多种氧化还原
反应伴随有活性氧形成，呼吸等生理代谢旺盛的细胞
质中H202也较多。C4植物叶片的CAT活性大于
CAM植物(图1)，可能与C4植物叶片细胞的多种
氧化还原反应、呼吸等生理代谢较CAM植物旺盛有
关。另外，含叶绿体多的叶片栅栏细胞比其他细胞更
容易形成活性氧，栅栏细胞在C4植物叶片所占比例
大于CAM植物；CAM植物叶片细胞昼夜循环利用
C02，叶片细胞内C02浓度高，能够抑制由于e-过剩
形成活性氧：CAM植物的叶表皮细胞一般具有发达
蜡质层，也可减轻由强光造成的e．过剩形成活性氧。
植物叶片细胞内活性氧形成的多少与其生理生
态特性密切相关，虽然C3、C4植物叶片细胞内活性
氧的形成较多，但较高的CAT活性(图1)使非逆
境条件、正常生长情况下的H202维持在一个较低水
平(图2)，这可能与有利于其旺盛的光合成【7堪J、呼
吸等生理代谢进行有关。
可以看出，不同光合碳代谢类型C3、C4和CAM
植物间的生理生态特性规律与叶片细胞CAT活性有
密切联系，或者说叶片CAT活性反映了不同光合碳
代谢类型所具有的生理生态特性，一般植物叶片的
CAT活性具有C3植物大于C4和CAM植物、C4植
物大于CAM植物的规律。
4．2不同采后果蔬的CAT活性
采后果蔬器官的呼吸代谢在不断进行，呼吸代谢
水平一般以叶片、花器官较高，其次是叶球、果实，
鳞茎和地下根茎较低，如在20"(2条件下韭菜‘201、青
花菜贮11、桃[22】、番茄翰、洋葱【231、马铃薯【2卅的呼吸
速率分别为2．8、4．0～7．3、1．6、0．5、0．1～0．3、O．1C02
mmol-kg～FW·h～。呼吸代谢旺盛的植物器官活性氧
产生较多，其CAT活性受底物H202诱导表现较大。
本研究观测到采后果蔬的CAT活性以叶菜类和花菜
类最大，其次是结球叶菜类和果实类，鳞茎菜类、地
下茎菜类和地下根菜类较小(图3)，与呼吸代谢水
平表现一致。CAT活性大的果蔬，H202含量也较高
(图4)，说明其采后受活性氧胁迫程度高，与叶菜
类、花菜类、结球叶菜类和果实类、鳞茎菜类、地下
茎菜类和地下根菜类的耐贮藏性由小到大的表现一
致。
但也有一些组织构造和化学组分特殊的果蔬，如
叶球疏散、叶绿素含量较多的LactucasativaL．VaE
longifoliaLam．(结球生菜)，果实种腔大、叶绿素含
量多的CapsicumannuumL．var．grossum(甜椒)，果
实种腔大的CucumissativusL．(南瓜)，以及韧皮部
发达的DaucuscarotaL．(胡萝卜)等，它们的CAT
活性大于同类果蔬(图3)。而有机酸含量高的Citrus
sinensisL．(柑橘)、酚类化合物含量多的Musa
acuminata(香蕉)和Nelumbonuclfera(莲藕)等CAT
活性低于同类果蔬，可能与细胞内的高酸性环境、多
量酚类化合物有助于抑制、消除活性氧有关[251。
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植物叶片和采后果蔬的过氧化氢酶活性
作者： 李哲， 黄磊， LI Zhe， HUANG Lei
作者单位： 天津理工大学化学化工学院,天津,300384
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGICAL SCIENCE
年，卷(期)： 2010,29(6)

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