全 文 ：文章编号 :100028551 (2003) 042296205
氯苯对小麦抗氧化酶活性的影响
金　阳　葛才林　杨小勇　王译港　罗时石
(扬州大学农学院 ,江苏 扬州　225009)
摘 　要 :研究了不同浓度的 1 ,2 ,42三氯苯对扬麦 10 号和皖麦 38 叶片和根系中超氧化
物歧化酶 (SOD)和过氧化物酶 (POD) 的影响。结果表明 : (1) 随 1 ,2 ,42三氯苯浓度的
升高 ,两小麦品种叶片中 SOD 和 POD 活性都逐步升高 ; (2)随 1 ,2 ,42三氯苯浓度的升
高 ,两小麦品种根系 SOD 的活性亦逐步升高 ,而 POD 活性呈现先升高后降低的趋势 ;
(3) 1 ,2 ,42三氯苯诱导小麦叶中正常表达的 POD 和 SOD 同功酶活性较对照提高 ,并
能诱导新的 POD 同功酶的表达。
关键词 :氯苯 ; 抗氧化酶 ; 小麦
收稿日期 :2003201207
作者简介 :金阳 (1978～) ,女 ,硕士研究生 ,从事有机污染物对生物伤害机理的研究。
氯苯、1 ,22二氯苯、1 ,42二氯苯和 1 ,2 ,42三氯苯等作为生产苯胺、染料、农药和医药的重要
原料和中间体在工业、农业、医药生产中广泛应用 ,它们以未经适当处理的废水、垃圾、废气和
废渣等多种形式进入环境 ,造成不同环境介质的污染。该类化合物已被列入美国及欧共体环
境保护机构所确定的优先控制污染物黑名单。我国该类污染物也相当严重 ,在沈阳等大城市
及其周边地区的土壤和地下水中检测浓度均较高[1 ] ,导致农产品中该类化合物的积累 ,因此 ,
研究这些污染物对生态系统可能带来的负面影响及其机理具有理论和现实意义。
由于有机氯类化合物强烈的致癌、致畸和致突变作用[2 ] ,国内外对该类化合物的研究相当
活跃 ,主要集中在研究其生态效应及其在生物 (尤其是水生生物) 体内的富集及其引起的毒性
毒理机制方面[3 ] ;对氯苯类化合物的研究以往大多集中于其理化性质、生物学特性及在水
生[4 ] 、陆生生态系统中的环境行为[5 ] ,但对其对高等植物的毒性机理研究较少 ,尤其关于氯苯
对作物抗氧化酶活性的影响未见报道。本文研究不同浓度的 1 ,2 ,42三氯苯对扬麦 10 号和皖
麦 38 叶片和根系中超氧化物歧化酶和过氧化物酶的影响 ,以探讨小麦体内抗氧化酶对 1 ,2 ,42
三氯苯的应答。
2 　材料与方法
111 　材料
小麦为扬麦 10 号和皖麦 38 ;1 ,2 ,42三氯苯纯度为 96 % ,购自中国医药集团上海化学试剂
公司 ;土壤为扬州砂壤士 (取自扬州大学农学院同位素网室) 。
112 　方法
11211 　材料培养及氯苯处理 　将 1 ,2 ,42三氯苯加入到土壤中混匀 ,使土壤中其含量分别为 0、
015、110、115、210、215mmolΠkg 风干土壤 ,并装入盆钵。供试小麦种子分别播于盆钵中 ,并设置
692　 核 农 学 报　2003 ,17 (4) :296～300Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
对照 ,各处理设 1 平行组。
11212 　酶液制备 　取 014g 叶片、013g 根系 ,按 1∶4 (wΠv) 加入提取液 (含 1 %PVP、50mmolΠL 的
磷酸缓冲液 ,pH = 718) ,冰浴上研磨成匀浆 ,4 ℃16000rΠmin 离心 10min ,取上清夜备用。
11213 　SOD 活性测定 　参照 Giannopolitis 和 Ries 的方法并参照王爱国等方法[7 ] ,利用 SOD 抑
制 NBT的光化还原反应 ,以抑制 NBT光化还原 50 %所需的酶量为 1 个 SOD 活性单位。
11214 　POD 活性测定 　用愈创木酚法[8 ] ,以ΔA470ΠgFW·min 表示酶活性。
11215 　POD 和 SOD 同功酶分析 　吸取上述酶液 20μl ,用聚丙烯酰胺浓度梯度凝胶电泳进行同
功酶分离。聚丙烯酰胺浓度范围为 4 %～30 % ,4 ℃下 220V 稳压电泳 10h。电泳后凝胶采用抗
坏血酸2联苯胺染色法进行同功酶染色[9 ] 。SOD 分析电泳方法同上 ,用 NBT法进行染色。
2 　结果与分析
211 　1 ,2 ,42三氯苯对小麦叶片和根系的超氧化物歧化酶活性的影响
从表 1 可以看出 :两小麦品种叶片 SOD 活性都随氯苯浓度的增高而逐步上升 ,并且皖麦
叶 SOD 活性的升高幅度显著大于扬麦 10 号。SOD 是一种抗氧化酶 ,它摧化 O -2 ·的清除过程。
表明氯苯能诱导小麦叶内 SOD 活性增高 , 以清除由于氯苯所导致的小麦叶内 O -2 ·过量产生。
从表 2 可看出 :随氯苯浓度增高 ,两小麦品种根系 SOD 活性也逐步升高 ,当处理浓度达到
210mmolΠkg 时 ,SOD 活性急剧升高。且扬麦 10 号根系 SOD 活性的上升幅度明显大于皖麦 38。
表 1 　不同浓度 1 ,2 ,42三氯苯对小麦叶片的超氧化物歧化酶活性的影响
Table 1 　Effects of 1 ,2 ,42trichlorobenzene on the SOD activities in wheat leaves
小麦
wheat
处理浓度 (mmolΠkg)
0 015 110 115 210 215
扬麦 10 号 Yangmai 10
( %)
25193
(100)
32136
(125)
32191
(127)
44186
(173)
48113
(186)
49135
(190)
皖麦 38Wanmai38
( %)
16159
(100)
28152
(172)
33170
(203)
39121
(236)
40141
(244)
45140
(274)
　　注 :括号内数值为相对值。　Note :The data in brackets are relative value.
表 2 　不同浓度 1 ,2 ,42三氯苯对小麦根系的超氧化物歧化酶活性的影响
Table 2 　Effects of 1 ,2 ,42trichlorobenzene on the SOD activities of wheat roots
小麦
wheat
处理浓度 (mmolΠkg)
0 015 110 115 210 215
扬麦 10 号 Yangmai 10
( %)
22170
(100)
37191
(167)
40142
(178)
42148
(187)
55120
(243)
56131
(248)
皖麦 38Wanmai 38
( %)
17160
(100)
20102
(114)
21138
(122)
23124
(132)
36171
(206)
38115
(217)
212 　1 ,2 ,42三氯苯对小麦叶片和根系的过氧化物酶活性的影响
POD 催化生物体内 H2O2 和有机过氧化物的清除。图 1 显示 ,015mmolΠkg 的氯苯对扬麦 10
号和皖麦 38 叶内 POD 活性无明显影响 ,但当氯苯浓度 ≥110mmolΠkg 时 ,随其增高扬麦 10 号和
皖麦 38 叶内 POD 活性逐步上升。图 2 表明 ,扬麦 10 号和皖麦 38 根系 POD 活性都随氯苯浓度
的增高而呈现先上升后下降的趋势。在 0～115mmolΠkg 的浓度范围内 ,随氯苯浓度的增加 ,
792　4 期 氯苯对小麦抗氧化酶活性的影响
POD 活性逐步上升 ,当浓度达 115mmolΠkg 时达到最大值 ,之后则随氯苯浓度的进一步增高 ,根
系 POD 活性开始下降。
图 1 　1 ,2 ,42三氯苯对小麦叶片的
过氧化物酶活性的影响
Fig. 1 　Effects of 1 ,2 ,42trichlorobenzene on
the POD activities of wheat leaves
图 2 　1 ,2 ,42三氯苯对小麦根系过氧化
物酶活性的影响
Fig. 2 　Effects of 1 ,2 ,42trichlorobenzene on
the POD activities of wheat roots
图 3 　1 ,2 ,42三氯苯对小麦叶片 POD同功酶的影响
Fig. 3 　Effects of 1 ,2 ,42trichlorobenzene on
the POD isozymes in wheat leaves
Y:扬麦 10 号 ; W:皖麦 38 ;1 ,2 ,3 ,4 ,5 :1 ,2 ,42三氯苯
浓度分别为 0、015、110、115、215 mmolΠkg
Y: Yangmai 10 ; W:Wanmai 381 1 ,2 ,3 ,4 ,5 :The concentration
of 1 ,2 ,42trichlorobenzene of 0 ,015 , 110 , 115 ,
215 mmolΠkg respectively 图 4 　1 ,2 ,42三氯苯对小麦叶片 SOD同功酶的影响Fig. 4 　Effects of 1 ,2 ,42trichlorobenzene onthe SOD isozymes in wheat leavesY:扬麦 10 号 ;W:皖麦 38 ;0 ,1 ,2 ,3 ,4 :1 ,2 ,42三氯苯浓度分别为 0 ,015 ,110 ,115 ,215mmolΠkgY: Yangmai 10 ; W:Wanmai 38 ,0 ,1 ,2 ,3 ,4 :The concentrationof 1 ,2 ,42trichlorobenzene of 0 ,015 ,110 ,115 ,215 mmolΠkg respectively
213 　1 ,2 ,42三氯苯对小麦叶片的过氧化物酶同功酶的影响
图 3 为 1 ,2 ,42三氯苯对小麦叶片 POD 同功酶的影响。可以看出 : (1) 正常情况下 (对照) 扬
麦 10 号和皖麦 38 叶中主要表达Ⅰ～Ⅲ条 POD 同功酶 ; (2) 随氯苯浓度增高 ,两小麦品种叶中 POD
同功酶Ⅰ均逐步受到抑制 ,皖麦 38 更明显 ,但 POD 同功酶Ⅱ和Ⅲ的活性受到氯苯的诱导 ,随氯苯浓
度增高 ,这 2 条酶带的宽度逐步加宽 ,颜色也逐步加深 ,POD 同功酶Ⅱ更明显 ; (3)氯苯还诱导两小
麦品种叶中新的 POD 同功酶Ⅳ的表达 ,且 POD 同功酶Ⅳ的活性随氯苯浓度增加而逐步增大。
892 核　农　学　报 17 卷
214 　1 ,2 ,42三氯苯对小麦叶片超氧化物歧化酶同功酶的影响
从图 4 可看出 :小麦叶片 SOD 由分子量不等的多个同功酶组成 ,015～215mmolΠkg 的氯苯对
小麦叶片 SOD 同功酶表达既有诱导作用也有抑制作用。015～215mmolΠkg 的氯苯诱导两小麦品
种叶片第Ⅰ、Ⅴ和Ⅱ、Ⅲ组 SOD 同功酶活性提高 ,且诱导程度随氯苯浓度增高而增大。015～
215mmolΠkg 的氯苯对两小麦品种叶片中 SOD 同功酶表达有明显的抑制作用 ,抑制程度也随氯苯
浓度的增高而增大。
3 　讨论
高等植物是生态系统的重要组成部分。近 20 年来不少研究者利用高等植物作为指示生物
进行环境风险评价[9 ] ,由植物毒性试验预测化合物的潜在毒性影响已引起许多国际或国家权威
部门的注意[10] 。刘宛等[11]研究了氯苯胁迫对小麦种子中α2淀粉酶活性的影响 ,指出在正常条件
下小麦种子α2淀粉酶活性较高 ,且峰值出现早 ;但在 1 ,2 ,42三氯苯胁迫下 ,小麦贮藏物质的降解
受阻 ,抑制效应随胁迫强度的增加而加重。本文结果表明 ,在 1 ,2 ,42三氯苯胁迫条件下 ,两小麦
品种叶片中的 SOD 和 POD 的活性都随处理浓度的增加而升高 ,这表明和其它类型的逆境胁迫类
似 , 1 ,2 ,42三氯苯胁迫对小麦形成伤害的主要途径之一也是导致活性氧的产生 ,进而导致体内的
过氧化胁迫。小麦体内的抗氧化酶 SOD 和 POD 能对这种由 1 ,2 ,42三氯苯所造成的过氧化胁迫
作出应答 ,即在一定范围内诱导叶和根内 SOD 和 POD 活性的增高 ,以清除细胞中活性氧代谢产
生的过氧化物 ,维持细胞的正常功能[12] ,这是小麦抵抗 1 ,2 ,42三氯苯毒害的一种保护反应。但这
种保护反应是有限度的 ,当 1 ,2 ,42三氯苯浓度 > 115mmol 时 ,小麦根系中 POD 活性开始下降 ,且
随氯苯胁迫浓度的增高这种下降就更显著。
对 POD 同功酶的分析表明 , 小麦叶片不同 POD 同功酶对 1 ,2 ,42三氯苯的反应也有差异 ,分
子量最大的 POD 同功酶Ⅰ易受到氯苯的抑制 ,而叶内 POD 同功酶Ⅱ和Ⅲ的活性明显受氯苯的诱
导。不仅如此 ,1 ,2 ,42三氯苯还能诱导叶内正常情况下未表达的分子量较小的 POD 同功酶Ⅳ的
表达。对 SOD 同功酶的分析表明 , 015～215mmolΠkg 的 1 ,2 ,42三氯苯能诱导两小麦品种叶片中
分子量较大的 SOD 同功酶的表达 ,但明显抑制分子量最小的 SOD 同功酶的表达。
参考文献 :
[ 1 ] 　张丽珊.慢速渗滤土地处理系统对沈阳西部城市污水有机污染物进化效果的研究.应用生态学报. 1992 ,3(4) :355～363.
[ 2 ] 　胡国臣 ,张虹.氯代有机物的生物处理前景.上海环境科学. 2000 ,19(4) :180～182.
[ 3 ] 　许晓白 ,戴树桂 ,黄玉瑶.典型化学污染物在环境中的变化及生态效应.北京 :科学出版社 ,1998 ,55～165.
[ 4 ] 　Kong F X , W Hu , YLiu1 Molecular structure and biochemical toxicity of four halogeno2benzenes on the unicellular green alga1 Envir
Exp Bot , 40 :105～1111
[ 5 ] 　He Y W , et al1 Fate of 1 ,2 ,42trichlorobenzene in soil2rice paddy system1 Chemosphere. 1996 ,32(7) :1381～13891
[ 6 ] 　Giannoplitis C N ,Ries S K. Superoxide dismutase Ⅱ1 Purification and quantitative relationship with water2soluble protein in seedlings1
Plant Physiol11997 , 59 :315～3181
[ 7 ] 　王爱国 ,罗广华 ,邵从本 ,吴淑君 ,郭俊彦 1 大豆种子超氧化物歧化酶的研究. 植物生理学报 ,1983 , 9 :77～84.
[ 8 ] 　X H 波钦诺夫.径家海、丁钟荣译。植物生物化学分析方法 1 北京 :科学出版社 ,1981.
[ 9 ] 　Organization for Economic Cooperation and Development1OECD guidelines for test of chemicals , No1208 , Terrestrial Plants , Growth
Test . Paris. France. April 19841
[10] 　Fletch J1 Keynote speech : a brief overview of plant toxicity testing1 In : J W Gotsuch , W R Lower , W Wang and M A Lewis (eds) 1
Plants for Toxicity Assessment : 2nd volume. ASTM STP 115 , American Society for Testing and Materiald , Philadephia. 5～11.
992　4 期 氯苯对小麦抗氧化酶活性的影响
[11] 　刘宛、宋玉芳 ,等.三氯苯胁迫对小麦种子发芽和幼苗生长的影响.农业环境保护. 2002 ,20(2) : 465～468.
[12] 　李晶 ,阎秀峰 ,祖元刚.低温胁迫下红松幼苗活性氧的产生及保护酶的变化 1 植物学报 ,2000 ,42(2) : 148～152.
EFFECTS OF CHLOROBENZENE ON THE ANTIOXIDANT ENZYMES ACTIVITIES IN WHEAT
J IN Yang 　GE Cai2lin 　YANG Xiao2yong 　WANG Ze2gang 　YANG Xiao2yong 　LUO Shi2shi
( Agricultural College , Yangzhou University , Yangzhou , Jiangsu prov1 225009)
Abstract :Effects of different concentrations of 1 ,2 ,42trichlorobenzene on the antioxidant enzymes
activity in wheat were studied1 The results indicated that : ( 1) with the chlorobenzene concentra2
tions increasing , both the SOD and POD activities in wheat leaves were increased; ( 2) the SOD ac2
tivity in wheat roots increased with the chlorobenzene concentrations increasing , while the POD ac2
tivities in wheat roots increased in low chlorobenzene concentrations and then decreased with further
increase of chlorobenzene concentration ; ( 3) chlorobenzene induced the expression of POD and
SOD isozymes in wheat leaves1
Key words :chlorobenzene ; antioxidant enzymes; wheat
(上接第 291 页)
EFFECT OF HEAVY METALS ON SUPEROXIDE DISMUTASE
IN DIFFERNT RICE SPECIES
GE Cai2ling1 　YANG Xiao2yong1 　J IN Yang1 　SUN Jin2he2 　WANG Ze2gang1 　LUO Shi2shi1
(11 Yangzhou University , Yangzhou , Jiangsu prov. 225009 ;
21 Institute of Nuclear Agricultural Sciences , Zhejiang University , Hangzhou , Zhejiang prov. 310029)
Abstract : The effects of different concentration of Cd2 + , Cu2 + and Hg2 + on SOD activity and
isozyme expression in different rice species were investigated. The results showed that ( 1) the SOD
activity in root and leaf of rice was inhibited by high concentration of Cd2 + , Cu2 + and Hg2 + , but
the inhibition degree in root and leaf was different with the different heavy metals and rice species;
( 2) the Cd2 + , Cu2 + and Hg2 + stress inhibited the activity in ear of Wuyugeng , but activated the
SOD activity in ear of Yangdao 6. The SOD activity in ear of Xieyou 818 was inhibited by Cd2 +
stress ,but was activated by Cu2 + and Hg2 + stress; ( 3) The SOD isozymes in different rice organs
were mostly constituted by Mn2SOD and CuΠZn2SOD ,and ≥20ppm of Cd2 + ,Cu2 + and Hg2 + inhib2
ited all SOD isozyme expressing in root of rice , but induced it in ear of Yangdao No. 6 and Xieyou
818. The sensitivity of Mn2SOD and CuΠZn2SOD to heavy metal stress was different. The Mn2SOD
inhibition by heavy metal was significantly higher than CuΠZn2SOD.
Key words :heavy metal ; rice ; superoxide dismutase
003 Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2003 ,17(4) :296～300