全 文 ：第 45 卷 第 3 期 河 南 农 业 大 学 学 报 Vol． 45 No． 3
2011 年 6 月 Journal of Henan Agricultural University Jun． 2011
收稿日期:2011 － 01 － 16
基金项目:河北省重大基础研究项目(10965511D)
作者简介:陈桂平，1972 年生，女，河北泊头人，副教授，博士研究生，主要从事植物分子遗传学工作．
文章编号:1000 － 2340(2011)03 － 0345 － 04
根腐病菌粗毒素胁迫下菘蓝幼苗抗
氧化酶变化的初步研究
陈桂平，客绍英
(唐山师范学院生命科学系，河北 唐山 063000)
摘要:以一定浓度的根腐病病原菌粗毒素胁迫不同时间的菘蓝植株为试验材料，进行表观鉴定，然后测定其
SOD，CAT，POD活性，并分析 3 种抗氧化酶的谱带．结果表明:随毒素处理时间的增加，植株的萎蔫程度逐步加
深． SOD，CAT活性增强，同工酶颜色加深并且 SOD同工酶增加了新的条带;POD的活性在 0 ～ 12 h酶活性降低，
酶带减少或颜色变浅，在 12 ～ 72 h，酶谱带颜色变深，酶活性增强．随着毒素胁迫时间的延长，菘蓝植株的 3 种抗
氧化酶活性总体成上升的趋势．
关键词:菘蓝;根腐病菌;SOD;CAT;POD
中图分类号:S435． 121 文献标志码:A
A preliminary study on antioxidant enzyme activities in Isatis indigotia
Fort seeding under the stress of crude root rot fungus toxin
CHEN Gui-ping，KE Shao-ying
(Department of Biology Science，Tangshan Teachers’College，Tangshan 063000，China)
Abstract:Activities and bands of the superoxide dismutase，catalase and peroxidase were analyzed in
Isatis indigotica Fort seeding under the stress of crude root rot fungus toxin with treatment time and the
external form were analyzed firstly． The results indicated that the seedings were more wilted with the
treating time increased． The activities of SOD and CAT were greater and the bands were darker，a new
band occurring in SOD． The activities of the peroxidase were lower in 0 ～ 12 h and the bands were
lighter and decreased，but in 12 ～ 72 h the activities were greater and the bands were darker． Trends
of antioxidant enzyme activities were rising with the time getting longer．
Key words:Isatis indigotica Fort;root rot fungus;superoxide dismutase;catalase ;peroxidase
菘蓝(Isatis indigotica Fort．)又名板蓝根，二年
生草本植物，属十字花科药用植物，具有重要的药
用研究价值［1］． 然而在菘蓝种植过程中常常会受
到根腐病的侵害，严重影响了其产量和品质． 植物
体内的抗氧化防御系统是由一些清除活性氧的酶
系和抗氧化物质组成的，如超氧化物歧化酶
(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和
抗坏血酸等． 近年来，人们对多种植物感病后某些
酶活的变化规律进行深入研究，发现其活性与植物
抗病有关．徐建龙等［2］对水稻细菌性条斑病抗性
与过氧化物酶同工酶关系进行了初步研究．因此本
试验通过用一定浓度菘蓝根腐病粗毒素对宽叶菘
蓝植株苗处理不同时间，然后选取其植株叶片为材
料，对 3 种抗氧化酶的活性和同工酶谱带进行研
究，为进一步从生理生化指标上研究其抗病性机制
提供理论依据．
DOI:10.16445/j.cnki.1000-2340.2011.03.012
346 河 南 农 业 大 学 学 报 第 45 卷
1 材料与方法
1． 1 材料
1． 1． 1 供试菌种 菘蓝根腐病病原菌(由河北农
业大学提供)．
1． 1． 2 供试植株 由菘蓝种子(来源于河北省玉
田县同仁堂菘蓝培养基地)经组培繁育而成．
1． 2 方法
1． 2． 1 毒素制备 以稀释 30 倍的菘蓝根腐病菌
粗毒素作为筛选压力［3］．
1． 2． 2 菘蓝植株的处理 取 2 ～3叶期的菘蓝幼苗，
洗净根部，放入以 Hoagland 营养液稀释粗毒素母液
30倍的烧杯中，置于 25 ℃培养箱培养，分别在第 6，
12，24，48，72 h时取第 2片叶子，以不加毒素的营养液
浸泡的试管苗作为对照即 0 h，叶片保存于 －70 ℃冰
柜待用．同时进行植株外观形态的观察记载．
1． 2． 3 测定指标与方法 取 1 g 鲜质量叶片，加
入 10 mL浓度为 50 mmol·L －1的磷酸缓冲液 (pH
值为 7． 8，含有 1%聚乙烯吡咯烷酮和 10 mmol·
L －1的 β-巯基乙醇)及少量石英砂于冰浴上匀浆，
经 12 000 r·min －1在 4 ℃下离心 20 min，上清液即
为酶的粗提液．
超氧化物歧化酶(SOD)活性测定采用 NBT 光
还原法［4］．同工酶分析采用聚丙烯酰胺凝胶电泳，
分离胶浓度 7． 5%，浓缩胶质量分数 4． 0%，染色采
用 NBT法;CAT活性的测定采用李仕飞等［5］的方
法略有改动．过氧化氢酶的聚丙烯酰胺凝胶电泳，
分离胶质量分数 7． 5%，浓缩胶质量分数 5． 0%，染
色采用 KMnO2 法;过氧化物酶活性的测定采用张
志良［4］的方法略有改动． 过氧化物酶的聚丙烯酰
胺凝胶电泳，分离胶质量分数 7． 5%，浓缩胶质量
分数 3． 0%，染色采用醋酸联苯胺染色法． 各项指
标重复 3 次以上．酶活性测定采用 752N 紫外可见
光分光光度计．
2 结果与分析
2． 1 根腐菌粗毒素对不同处理时间菘蓝植株的表
观鉴定
试验结果表明，稀释 30 倍根腐菌粗毒素对菘
蓝植株处理时间越长对植株的影响越大(图 1)．对
菘蓝植株处理 6 h则影响不明显，与不加粗毒素的
菘蓝植株生长情况相似，根部变化不大;随着处理
时间的延长，植株开始变的萎焉，叶子变的干枯，根
部颜色变深，呈褐色．
A ～ F依次是毒素处理 0，6，12，24，48，72 h的植株．
A ～ F indicate seedings treated 0，6，12，24，48，72 h．
图 1 不同处理时间的菘蓝植株
Fig． 1 Isatis indigotica Fort seedings treated at different time
2． 2 SOD活性的测定和同工酶谱带分析
根腐病粗毒素处理植株的时间不同，植株叶片
的 SOD活性大小也不相同，而且差异性比较明显．
从图 2 可以看出，SOD的活性大小随处理时间的增
长整体呈上升趋势，但处理 24 h 的酶活性例外的
有所降低．
从图 3 可以看出，菘蓝植株的 SOD 同工酶谱
带大体是相同的，共 3 条．即 A带(Rf = 0． 48) ，B带
(Rf = 0． 67) ，C带(Rf = 0． 79)． 条带 A(Rf = 0． 48)
为处理时间为 6，12，24，48，72 h 所特有的条带，即
经毒素处理与对照植株相比增加的一条酶带． B，C
图 2 不同时间处理的菘蓝植株 SOD活性的变化趋势
Fig． 2 The trend of SOD activities in Isatis
indigotica Fort seedings treated at different time
第 3 期 陈桂平等:根腐病菌粗毒素胁迫下菘蓝幼苗抗氧化酶变化的初步研究 347
为共有条带，其酶带颜色深浅不同:大体趋势是随
着处理时间的延长，条带颜色越深，处理 24 h 的植
株酶带比处理 12 h 的植株颜色浅，这与前面测的
酶活性较小相一致． 总体来说，植株经毒素处理与
酶活性和酶谱带的关系为:随着毒素处理时间的延
长，植株长势变差，酶活性增大，SOD 同工酶条带
增加且酶谱带颜色变深．
1 ～ 6 依次为处理 0，6，12，24，48，72 h 的菘蓝叶片 SOD 同工酶谱
带，A ～ C的迁移率依次为 0． 48，0． 67，0． 79．
1 ～ 6 treated 0，6，12，24，48，72 h，the Rf of A ～ C are 0． 48，
0． 67，0． 79．
图 3 菘蓝植株 SOD同工酶谱带
Fig． 3 The bands of SOD isozyme
in Isatis indigotica Fort seedings
2． 3 CAT活性的测定和同工酶谱带分析
由图 4 可见经过根腐病粗毒素不同时间处理
后，CAT酶活性大小不相同，但其差异性有一定规
律，那就是随着处理时间的延长，其酶活性逐渐增
大，整体上呈上升趋势．
图 4 不同时间处理的菘蓝植株
CAT酶活性的变化趋势
Fig． 4 The trend of CAT activities in Isatis
indigotica Fort seedings treated at different time
从图 5 可以看出，不同时间处理的菘蓝植株的
CAT同工酶谱带数是不同的，大多数有 3 条． 即 A
带(Rf = 0． 109) ，B 带(Rf = 0． 188) ，C 带(Rf =
0． 234)．其酶带颜色深浅也不同:大体趋势是随着
处理时间的延长，条带颜色越深． 72 h 处理植株的
酶带最深，与前面测的酶活性最强相一致． 总体来
说，植株本身的外部特征与酶活性和酶谱带的关系
为:随着毒素胁迫时间的延长，植株遭受毒素胁迫
越严重，其酶活性越大，酶谱带越深．
1 ～ 6 分别为毒素处理 0，6，12，24，48，72 h，A ～ C 的迁移率依次为
0． 109，0． 188，0． 234．
Note:1 ～ 6 treated 0，6，12，24，48，72 h，the Rf of A ～ C are 0． 109，
0． 188，0． 234．
图 5 菘蓝植株 CAT同工酶谱带
Fig． 5 The bands of CAT isozyme
in Isatis indigotica Fort seedings
2． 4 POD活性的测定和同工酶谱带分析
根腐病粗毒素处理菘蓝植株时间不同，POD
活性不同，在 0 ～ 72 h 酶活性先下降后升高，在 12
h酶活性最小，为 8． 8 U·g，然后又逐渐升高(图
6)．由图 7 可以看出，经过一定浓度粗毒素处理不
同时间的菘蓝植株的 POD 同工酶谱带的数目、谱
带颜色深浅是不同的，0，6，24，48，72 h处理共出现
4 条酶谱带，即 A 带(Rf = 0． 022) ，B 带(Rf =
0． 23) ，C带(Rf = 0． 31) ，D带(Rf = 0． 34) ，但其酶
带颜色深浅不同，大体趋势是:随着处理时间的延
长，条带颜色变深． 24 h 处理的 POD 同工酶 C，D
条带颜色最浅，12 h 处理只有 A，B 带，没有 C，D
带．这与前面测的酶活性最低相一致． 随着毒素胁
迫时间的延长，植株遭受毒素胁迫越严重，其酶活
性越大，酶谱带越深．
图 6 不同处理时间的菘蓝植株
POD活性的变化趋势
Fig． 6 The trend of POD activities in Isatis
indigotica Fort seedings treated different time
348 河 南 农 业 大 学 学 报 第 45 卷
1 ～ 6 分别为菘蓝幼苗经毒素处理 0，6，12，24，48，72 h的样品． A ～
D 4 条酶谱带的 Rf值分别为 0． 022，0． 23，0． 31，0． 34．
1 ～ 6 treated 0，6，12，24，48，72 h，the Rf of A ～ D are 0． 022，0． 23，0．
31，0． 34．
图 7 菘蓝植株 POD同工酶谱带
Fig． 7 The bands of POD isozyme in
Isatis indigotica Fort seedings
3 讨论
1)SOD是生物体内最重要的消除活性氧自由
基的酶类．在本试验中，随着处理时间延长，植株的
SOD活性升高，酶带颜色变深，但 24 h 处理的植株
所测酶活性较低且其酶谱带颜色较浅． 王利英
等［6］以白菜为材料研究甘蓝链格孢菌侵染对其保
护酶活性影响中得到的结果为 SOD活性先出现小
幅度升高，在处理时间为 24 h 时酶活性最低，之后
逐渐上升，处理时间为 72 h 时酶活性又开始下降，
本试验的结果与此结果是相近的．短时间毒素处理
时，先产生过氧化氢，然后进一步产生活性氧，活性
氧可作为信使诱导某些抗氧化酶如 SOD 的激活，
随时间处理延长，活性氧进一步积累，导致细胞受
损，SOD活性下降，活性氧又可激活转录因子或诱
导基因表达，待达到一定时间，如 48 h，酶已经大量
表达来抵御逆境，因此酶活性又升高．
2)CAT 是植物体内一种以铁卟啉为辅基的
酶，可清除植物体内的活性氧之一的 H2O2 ．李玉泉
等［7］对朱砂叶螨危害初期豇豆幼苗叶片内与活性
氧代谢有关的酶作了探讨，结果显示:叶螨危害 2 d
时 CAT活性显著升高，但随着危害时间的延长，
CAT活性与对照相比显著下降． 李永强等［8］研究
了干旱胁迫下野茼蒿抗氧化酶系统的变化，结果表
明:随着胁迫时间的延长，CAT 活性先升高后下
降．这是由于 H2O2 过多累积抑制了 CAT的活性所
致［9］．与本试验 CAT 活性随植株受毒素胁迫时间
的延长而升高的结果不相一致．可能的原因是本试
验毒素处理的时间太短，H2O2 的积累还没有到可
以抑制 CAT活性的程度．
3)POD是一族能利用 H2O2 氧化供氢体的酶，
作为一种消除自由基的防护酶构成生物体的防护
酶系．过氧化物酶随病程变化的报道有很多，吴元
华等［10］在烟草感染马铃薯 Y病毒脉坏死株系后 6
种酶活性变化的研究测定了感病品种 NC89 接种
PVYN 后叶片内 6 种酶活性的动态变化，结果表明
接种 PVYN 后烟草叶片内 POD 活性发生明显变
化，接种后 2 ～ 4 d POD 活性比对照约低 50%，随
后 POD 活性显著升高，至接种后第 14 天达高峰
值．这与本试验过氧化物酶的变化趋势大致相符，
POD活性的降低酶谱带减少和颜色变浅很可能是
根腐病粗毒素侵染后扰乱了菘蓝体内代谢平衡所
致．随着病原物侵染时间的延长，生物膜系统受损，
细胞膜透性增加，酶与底物无控制地接触，从而表
现为酶促反应加速，酶活性提高．
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(责任编辑:丁 丽)