全 文 ：9 19 4年 8 月
第 2 4卷 第 4期
西北大学学报 (自然科学版 )
J o u r n al o f N o r t h w e st Un i e vr sit y (N at u r al S e ie n e e E dit io n )
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9 19 4
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4
瓦松和长药景天 N A D 一苹果酸酶的比较研究 `
王 晨 ” 林宏辉2 ,
( 1) 西北大学生物系 , 71 。。 6 9 , 西安太白路 1 号 ; 2) 四 川大学生物系 , 6 1。。 6 4 , 成都望江路 29 号 ;第一作者 51 岁 . 男 . 副
教授 )
摘 要 通过对专性 C A M 植物 瓦松 ( O r o : z a 动 y : 刀, ,`乙r i a t u : ) 和兼性 C A M 植物长药景天 ( S e -
d u m sP ce ta bi l e )的 N A D 一苹果酸酶进行比较研究 , 在反应系统含 5 m m o l / L M : I C I: , 50拼m o l / L
C o A
,
5 m m ol / L D T T
,
p H 值 为 7 h , 其苹果酸饱和 曲 线均为双曲 线 , 且 瓦松的 N A D 一苹 果酸酶
对苹果酸机为敏感 。 光对该畴活性无明 显影响 。 该畴对温度较敏感 , 其最适温度 为 5 ℃ 。 晴天
的酶活明显比阴天 高 ; 即使在阴天 , 瓦松的酶活也较 高 。 在同一温度 条件下 , 瓦松的酶活 高于 长
药景天 。
关键词 景天酸代谢 苹果酸酶 瓦松 长药景 天
分类号 Q 9 4 5 · 1 1
文中缩写 : C A M— 景天酸代谢 ; P E P C— 磷酸烯醇式丙酮酸胶化酶 ; N A D 一M E N A D— 苹果酸酶 。
C A M 是适应旱生环境的一类光合型 。 C A M 植物可分为两类 L` 〕 , 即专性和兼性 C A M 植物 。 龚宁等
人 jZ[ 报道 ,兼性 CA M 植物在阴天和晴天的气体交换模式存在差异 ,而专性 C A M 植物的气体交换模 式
则 比较固定 , 这种差异的本质原因何在 ? 本文用专性 C A M 植物瓦松和兼性 C A M 植物长药 景天为材
料 ,对上述问题进行了研究 。
l 材料和方法
1
.
1 材 料
瓦松 (O or st o cl ys if 川 br ia t“ : )采 自旧房顶 。 长药景天 (S 。价` 1, sj, ce t ab let )为多年生草本 ,春季用无性
繁殖的方法在室外自然条件下盆栽培养 , 在诱导前充分保证水分供应 。 C A M 型植株的诱 导采用 自然干
旱法 ,用红外线 C O Z 分析仪检测 C A M 的出现 。
1
.
2 N A D
一
M E 酶液的制备及活性测定
N A D
一
M E 酶液的制备及活性测定同 Jos e p h 等的方法川 。 实验温度控制为 30 C , 用 W F : 8 0 0 一D Z 型
紫外可见光分光光度计测定光密度值的变化 , 以每分钟 3 4 0 :飞: n 光密度值上升 0 . 01 为 1 个酶单 位 , 以每
m in 每 m g 蛋白的酶活单位来表示比活性 。
1
.
3 酶液中蛋白质的测定
酶液中蛋白质的测定同 S e d m a k 等的方法 〔`二。
国家 自然科学基金资助课题
收稿 日期 1 9 9 2一 0 9一 1 0
一 3 5 8 一 西北大学学报 ( 自然科学版 ) 第 24 卷
2 结 果
2
.
1 苹果酸饱和曲线
A r t u s 等 [ “ j以兼性 C A M 植物 冰 叶 日中花 (材 ` s e , , :乙yr a , : r人尸 , , ` u , n 。 yr s t a zzi , , “ , n ) 为研 究 材料 , 当有
4 m m ol / L M cn l
: ,
50
u m ol / L C o A 存在时 .其 N A D 一 M E 的苹果酸饱和曲线为双曲线 。 专性和兼性 C A M
植物 N A D 一 M E 的苹果酸饱和曲线是否一致 ? 实验 比较了瓦松和长药景夭 N A D 一 M E 的苹果酸饱和曲
线 。 结果见图 1 ,表 明其表现行为一致 , 均为双曲线 , 当苹果酸浓度为 6 m m ol I/ 时 ,就达饱和状态 ; 瓦松
的 N A D 一 M E 对苹果酸更为敏感 。
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2 4 6 8
苹果酸浓匆m m ol / I J ,
图 l 苹果酸饱和 曲线
曲线 A 瓦松 曲线 B 长药景天
2
.
2 光 、 温度对 N A D 一 M E 活性的影响
C A M 植物昼夜循环的节奏受许多效应剂和环境因素的调节亡。 , 光和温度是两个重要的环境调节因
子 。 龚宁等人 (见文 献 2) 实验指出 ,兼性 C A M 植物在阴天和 晴天气体交换模式出现差异 , 光的作用不
大 , 而温度起着主导作用 ;高温可加速苹果酸脱梭 , 温度对气体交换模式的影响主要是通过影响脱拨速
率实现的 。 为了更进一步 了解温度影响脱梭速率的本质原因 ,我们对两类植物脱梭阶段的 N A D 一 M E 的
光效应和温度效应进行了研究 。
2
.
2
.
1 光对 N A D 一 M E 活性 的影响
为了探讨光对两类 C A M 植物脱梭阶段的 N A D 一 M E 活性是否有影响 , 我们对经光 、 暗处理的两种
植物的 N A D 一 M E活性进行 了检测 ,光照强度为 6 o o u m ol · s 一 , · m 一 , 。 结果见表 1 , 经光 、 暗处理的两种植
表 1 光对 N A D 一苹果酸酶活性的影响
酶活性 ( u / m i l i · m g p r o t e i n )
植 物—光 暗1 1 . 6 0 1 . 6 52 2 . 0 0 1 . 9 0瓦 松 3 2 . 1 0 2 . 0 0平均值 1 . 9 0 1 . 8 51 1 . 1 0 1 . 0 0长药景天 2 1 . 2 2 1 . 3 03 1 . 4 0 1 . 3 3平均值 1 . 2 4 1 . 2 1
第 4期 王晨等 :瓦松和 长药景天 N A D一苹果酸酶的比较研 究 35 9一
株的酶活差别很小 ,这表明光对 N A D 一M E 活性没有明显影响 。
2
.
2
.
2 温度对 N A D 一 M E 活 性的 影响
Br an do
n 指出川 , 高的日温促进白天苹果酸的消失 , 他以 B yr .ol h刃 人` , 、 , “ b价 or “ , n 为研究材料 .发现
N A D P
一苹果酸酶的活性在 53 ℃时还未达最高峰 。 本文对两种 C A M 植物 N A D 一 M E 的温度效应进行了
测定 ,结果见图 2 ,它们的最适温度较高 ,均为 5 ℃ ,这与 B r a cn lo n 的结果基本一致 ; 在同一温度条件下 ,
专性 C A M 植物瓦松的酶活明显比兼性 C A M 植物长药景天高 。
.
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4 5 5 5
温度 (℃ )
图 2 温度对 N A C 一苹果酸酶活性的影响
曲线 A 瓦松 曲线 B 长药景天
2
.
2
.
3 阴天和睛天晦活的比较
龚宁等人 (见文献 2) 实验指出 ,专性 C A M 植物的气体交换模式 比较固定 , 而兼性 C A M 植物的气
体交换模式有明显的阴 、 晴差别 ,专性和兼性 C A M 植物气体交换模式产生差异的本质原因何在 ? 我们
对瓦松和 C A M 型长药景天在阴天和晴天的 N A D 一M E 活性进行了 比较 。 实验在 7 月份进行 , 阴天温度
为 2 6 ,C ,光照强度为 3 0 0 u m o l · s · , · m 一 , , 晴天温度为 3 6℃ ,光照强度为 9 0 0 u m o l · s 一 , · m 一 , ,结果如表
2
, 可见 ,晴天的酶活明显比阴天高 ,专性 C A M 植物瓦松即使在阴天 ,其酶活也较高 。
表 2 阴天和晴天 N A D 一苹果酸酶活性的比较
酶活性 ( u /m i n · m g p r o t e i n )
植 物 阴天 哨天
1 2 3 平均值 1 2 3 平均值
瓦 松 6 . 0 7 . 7 7 . 3 7 . 0 7 . 9 8 . 9 8 . 7 8 . 5
长药景天 2 . 3 3 . 1 2 . 4 2. 6 3 . 5 4 . 8 4 . 0 4
3 讨 论
该酶对温度较敏感 , 光对其活性无明显影响 ,其最适温度较高 , 为 5 ℃ 。 C A M 植物生长于高温 、 干
旱的生态环境 , 故 C A M 植物 N A D 一 M E 的最适温度也较高 , 从而有利于在高 日温下能继续进行苹果酸
的脱梭 ,产生更多的 C O : ,使气孔阻力增大 , 减少在白天水分的散失 , 增加了 C A M 植物对干旱 、 高温的
适应能力 。
专性 C A M 植物瓦松的 N A D 一 M E 对苹果酸的敏感度较高 ;在 同一温度条件下 , 瓦松的 N A D 一M E
活性也较长药景天 高 ; 即使在阴天 , 瓦松的 N A D 一 M E 活性也较 高 ; 这可能是专性 C A M 植物 和兼性
3 6 0 一 西北大学学报 (自然科学版 ) 第 24 卷
C A M 植物气体交换模式产生差异的重要原因 。 有资料表明 (见文献 2 ) , 专性 C A M 植物 瓦松的 P E P C
活性 比兼性 C A M 植物高得多 , 那么专性 C A M 植物晚上同化 C O Z 形成苹 果酸的量就远 比兼性 C A M
植物 多 。 专性 C A M 植物 N A D 一M E 对苹果酸更为敏感 ,且其活性 比兼性植物高 , 不论阴天或晴天 , 白夭
由 N A D 一M E 脱拨产生的 C 0 2 都较多 , 使得气孔 内 C O : 浓度高于外界大气 中 CO Z 浓度 , 所以专性植物
即使在阴夭也没有吸收 C O : 的现象 。 而兼性 C A M 植物由于梭化和脱梭系统酶活性相对较弱 ,在阴天 ,
N A D
一
M E 活性又较低 ,脱梭产生的 C O Z 较少 ,使得胞间 C O : 浓度较低 . 因而气孔阻力较小 , 便于植物从
外界吸收 C O : , 为光 合作用补充 由于脱梭较慢而造成的 C O : 亏缺 , 所以 . 中午前后有吸收 CO : 的现象 。
在晴天 ,温度较高 , N A D 一 M E 活性也较高 , 脱梭产生的 C O : 较多 , 使得胞间 C O Z 浓度增加 , 气孔阻 力随
之增大 , 以避免白天的蒸腾作用 , 因此 , 中午前后无 C O : 的吸收 , 即无第 m 阶段的出现 。 兼性 C A M 植物
气体交换模式存在阴 、 晴差别 ,正是其长期适应环境条件的结果 。
参 考 文 献
1 O s m o n d C B
.
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e t a b o 1is m
:
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e u r io s it y in e o n t e x t
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P 1
a n t P h y
s io l
,
1 9 7 8
,
2 9
:
3 7 9~ 4 1 4
2 龚宁 ,尉亚辉 ,张维经 . 景天酸代谢植物 c o : 气体交换模式的环境调节 . 植物学报 , 19 92 , 3 4 (1 ) : 51 ~ 57
3 J o s e p h A M
,
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,
K 1a u s W
.
A e t iv it y o f e n z y m e s o f e a r b o n m e t a b o l is m d u r i , l g t h e i n d u e t io n o f C r a s s u la e e a n a e id
m e t a b o l i s m i n M
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e
m
u m e r y s t a l lin u m
.
L
.
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a n t a , 1 9 8 2
,
1 5 5
:
8~ 1 6
4 eS d m
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,
G
r o s s b e r g S
.
A r a l id s e n s it iv e a n d v e r s a t i 1e a s , 一 y f o r p r o t e in u s i n g oC
o m a s s ie B r i l1ia n t B 1u e G 2 5 o
.
A
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B io e h
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,
1 9 7 7
,
7 9
:
5 4 4 ~ 5 5 2
5 A
r t u s N
,
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G E
.
P r o p e r t ie s o f N A D m a 1ie e n z y m e i n t h e i n d u e i b l e C A M p l
a n t M
e s e m b r y a n t h e m u m C
r y s -
t a ll i
n u m
.
P l a n t C e ll P h y s io l
,
1 9 8 5
,
2 6 ( 2 )
:
3 4 1~ 3 4 8
6 B u e h a n a n 一 oB l lig I C , K l u g e M , M u l le r D
.
K i
n e t ie e h
a n g e s w i t h t e m p e r a t u r e o f p h o s p h o e n o 1p y r u v a t e e a r b o x y 1a s e
f
r o m a C A M p l
a n t
.
eC l l
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n v ir o n m
e n t , 1 9 8 4
,
7
:
6 3~ 7 0
7 B r a n d
o n P C
.
T e m p
e r a t u r e f e a t u r e s o f e n z y m e s a f fe e t in g e r a s s u la e e a n a e i d m e t a b o li s m
.
P l
a n t P h y
s io l
,
1 9 6 7
,
4 2
:
9 7 7
~ 9 8 4
C o m P a r a t i v e S t u d y o f N A D
一
m a l i e E n z y m e i n
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r o : z a c h少s fl , , `b r i a z u s 15 m o r e s e ,飞 s i t i v e t o m a l i e
.
L i g h t h a s li t t l e e f f e e t o n i t s a e
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T h e o p t i m u m t e m p e
r a t u r e 15 5 5℃ . I n e l o u d y d a y , t h e a e t i v it y o f t h i s e n z y m e 15 l o w e r , b Ll t h i g h -
e r i n s u n n y d a y
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v i t y o f t h is e 一i z y m e 15 l o w e r
,
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s P e c z a bi l e
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