全 文 ：此文于 1995 年 11 月 17 日收到。
修复抑制剂对不同敏感性作物超氧化物歧化酶、
过氧化氢酶和过氧化物酶活性的影响
宋道军　徐登益　万兆良　何首林
(西南农业大学中心室　重庆　630716)
辐射损伤修复抑制剂咖啡因 (Caf)和 Na22ED TA ( ED TA)后处理对不同辐射敏感
性作物大豆和油菜幼苗超氧化物歧化酶 ( SOD) 、过氧化氢酶 ( CA T) 和过氧化物酶
( POD)活性的影响呈现为较一致的变化规律。两种作物幼苗下胚轴内 ,SOD 酶活性
均随着辐照剂量增大而增大 ,出现峰值后又陡然降低。大豆幼苗 CA T 酶活性与
SOD 酶有大致相同的变化规律 ,而油菜 CA T 酶活性在随辐照剂量变化过程中 ,在
300～1000 Gy 范围内波动较小。POD 酶活性则均是随着辐照剂量的增大而增大。
除个别处理、个别剂量外 ,Caf 、ED TA 后处理与水处理 (对照) 相比 ,3 种酶的活性有
不同程度的提高 ,说明 Caf 、ED TA 在抑制遗传物质 DNA 损伤修复的同时 ,减轻了因
辐射产生的自由基造成的毒害。各处理中 ,抗辐射的油菜幼苗下胚轴中 SOD、CA T
和 POD 酶活性都高于对辐射敏感的大豆。
关键词 :咖啡因　Na22EDTA 　辐照　超氧化物歧化酶　过氧化氢酶　过氧化物酶
前 　　　言
辐射诱变育种是改善作物品质、提高作物产量的一种行之有效手段。为进一步提高诱变
频率 ,育种工作者应用辐照与化学因素复合处理的方法 ,抑制 DNA 的损伤修复 ,或使其产生
错误修复 ,大大提高了突变频率[1～5 ] ,其中 Caf 、ED TA 两种辐射损伤修复抑制剂的使用尤为
广泛。本文研究 Caf 、ED TA 后处理对辐照作物幼苗下胚轴中 SOD、CA T 和 POD 酶活性的影
响 ,以期探讨它们对辐射诱变频率和作物辐射敏感性的影响 ,为突变育种提供依据。
材 料 与 方 法
供试材料 　对辐射敏感的豆科作物大豆 (西豆 3 号 ,由本校农学系徐正华提供) 和抗辐射
的十字花科作物油菜 (西油 B22. 62I ,由本校技术应用研究室聂光明提供) 。
辐照处理 　选择风干饱满的大豆 (含水量为 13 %)和油菜 (含水量 11 %)的种子 ,用本校核
技术应用研究室60Co 装置进行辐照 ,辐照时温度为 25 ℃,相对湿度为 85 % ,辐照剂量为 0～
1400 Gy ,剂量率为 5. 18 Gy/ min ,种子距辐照源 60cm。
Caf、EDTA 后处理　上述辐照后的种子立即用下列浓度的溶液[2 ,4 ]浸种 5h。H2O 作为对照 ,
39　核 农 学 报　1997 ,11 (2) :93～96Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
5mmol/ L Caf ,1mmol/ L EDTA 和 5mmol/ L Caf + 1mmol/ L EDTA (简写为 C + E ,下同) 。
幼苗培养　浸种后 ,用自来水冲净种子表面 ,然后播种于有湿润草纸的培养皿上 ,每皿大
豆 60 粒 ,油菜 200 粒 ,置于 28 ℃恒温培养箱中 , 定时定量浇水 ,种子露白后 ,光照 10h/ d ,光强
为 2000lx ,培养 7d。各处理 3 次重复 ,取下胚轴作为 3 种酶活性的测试材料。
酶液的制备及测定　SOD 酶液制备及活性测定采用氮兰四唑 (NB T) 光还原法[6 ,7 ] ;CA T
酶采用碘量法[8 ] ; POD 酶采用氧化愈创木酚法[9 ] 。
结 果 与 分 析
(一) 　Caf 、EDTA后处理对幼苗 SOD 酶活性的影响
由图 1、2 可知 : 11 各处理 SOD 酶活性总体上高于水处理的对照 ; 21 大豆在剂量小于
300 Gy 时 ,酶活性随辐照剂量的增大而增大 ,大于 300 Gy 时 ,随辐照剂量增大而降低 ,而油菜
SOD 酶活性变化的峰值则出现在 600 Gy 处。说明低剂量辐照对 SOD 酶有激活和促进合成作
用 ,从而刺激其活性增大 ,而高剂量对 SOD 酶起抑制作用。31 ED TA 后处理对 SOD 酶活性的
提高高于 Caf 后处理 ,表明 ED TA 对 SOD 酶的刺激或合成作用比 Caf 大。41 Caf 、ED TA 复合
后处理未呈现有规律的协同或累加效应。51 各处理油菜幼苗下胚轴中 SOD 酶活性高于大
豆 ,表明油菜体内 SOD 酶清除辐射产生的毒性极强的超氧阴离子自由基 (O -·2 ) 的能力强于大
豆。
图 1 　Caf、EDTA 后处理对大豆幼苗
下胚轴中 SOD 酶活性的影响
Fig. 1 　 Effect of Caf , EDTA post2
treatment on SOD activity in
hypocotyl of soybean seedling
图 2 　Caf、EDTA 后处理对油菜幼苗
下胚轴中 SOD 酶活性的影响
Fig. 2 　 Effect of Caf , EDTA post2
treatment on SOD activity in
hypocotyl of B rassica napus L . seedling
(二) Caf 、EDTA后处理对幼苗 CAT酶活性的影响
从图 3、4 可知 :11 各后处理 CA T 酶活性高于水处理 (对照) 。21 大豆 CA T 酶在剂量小于
300 Gy 时 ,其活性随辐照剂量的增大而增大 ,大于 300 Gy 时 ,CA T 酶活性下降 ,而油菜则在
300～1000 Gy 范围内变化不大 ,超过此范围才明显降低。31 Caf 、ED TA 后处理不同程度地提
高了两种作物 CA T 酶活性 ,各剂量下 ,C + E 复合处理没起到累加效应。
49 核　农　学　报 11 卷
图 3 　Caf、EDTA 后处理对大豆幼苗下
胚轴中 CA T 酶活性的影响
Fig. 3 　 Effect of Caf , EDTA post2treatment
on CA T activity in hypocotyl of
soybean seedling
图 4 　Caf、EDTA 后处理对油菜幼苗下
胚轴中 CA T 酶活性的影响
Fig. 4 　 Effect of Caf , EDTA post2treatment
on CA T activity in hypocotyl of
B rassica napus L . seedling
(三) Caf 、EDTA后处理对幼苗 POD 酶活性的影响
Caf 、ED TA 后处理对大豆和油菜幼苗 POD 酶活性的影响 ,从图 5、6 可看出有如下结果 :
11 两种作物的 POD 酶活性均随着辐照剂量的增大而增加。21 Caf 后处理对 POD 酶活性的提
高高于 ED TA 后处理。31 各处理的油菜幼苗下胚轴中 POD 酶活性高于大豆。试验结果说
明 ,油菜幼苗体内 POD 酶消除氧化作用极强的 H2O2 作用强于大豆。
综观整个试验结果 ,SOD、CA T 和 POD 3 种保护酶活性 ,油菜均不同程度地高于大豆 ,从
而增强了体内清除辐射产生活性氧自由基的能力 ,这从一个侧面说明了油菜比大豆抗辐射。
图 5 　Caf、EDTA 后处理对大豆幼苗下
胚轴中 POD 酶活性的影响
Fig. 5 　Effect of Caf , EDTA post2
treatment on POD activity in
hypocotyl of soybean seedling
图 6 　Caf、EDTA 后处理对油菜幼苗下
胚轴中 POD 酶活性的影响
Fig. 6 　 Effect of Caf , EDTA post2
treatment on POD activity in
hypocotyl of B rassica napus L . seedling
讨 　　　论
辐射敏感性不同的作物 ,只有选用与之相适应的诱变剂量辐照才具有良好的诱变效果 ,但
59　2 期 修复抑制剂对不同敏感性作物超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性的影响
这种辐射对生物大分子的损伤多半可自行修复 ,因此 ,诱变频率往往较低。Caf 、ED TA 后处
理 ,能很好地抑制辐射造成的 DNA 损伤的修复 ,因而能提高诱变频率。但 Caf 、ED TA 后处
理 ,使有效清除致畸、致变作用极强的活性氧自由基的 3 种保护酶 SOD、CA T 和 POD 活性得
到提高 ,对诱变又是不利的。因此 ,在用 Caf 、ED TA 进行辐照后处理的诱变育种中 ,适量加入
SOD、CA T 和 POD 3 种酶活性抑制剂 ,以便使自由基充分起作用 ,可能会进一步提高诱变频
率。
本研究得到本校生化教研室刘大永教授悉心指导 ,特表感谢。
参 　考 　文 　献
1 　李国全等 1 苯甲酰胺对大豆辐射诱变效应的影响 1 核农学报 ,1994 ,8 (3)∶141～148
2 　李国全等 1 咖啡因对辐照大豆辐射损伤的遗传效应的影响 1 吉林农业大学学报 ,1986 ,18 (1)∶31～36
3 　Yamamoto K , Yamaguchi H. Mutation in plant breeding. Mutation Res , 1969 , 8∶428～430
4 　赵孔南等 1EDTA 对辐射诱发水稻突变的修饰效应 1 浙江农业大学学报 ,1985 ,11 (3)∶271～279
5 　龙运森等 1 咖啡因和 EDTA 对大麦辐射效应影响的研究 1 西南农业大学学报 ,1993 ,15 (2)∶170～174
6 　朱广廉等 1 植物生理学实验 1 北京 :北京大学出版社 ,1990 ,242～245
7 　庄炳昌等 1 萌发过程中野生大豆和栽培大豆 SOD 酶的变化 1 大豆科学 ,1988 ,17 (3)∶241～244
8 　北京农业大学、西北农业大学、山东农业大学合编 1 植物生化 1 北京 :北京农业大学出版社 ,1990 ,49～52
9 　波钦诺克 XH 著 ,荆家海等译 1 植物生化分析方法 1 北京 :科学出版社 ,1981 ,197～201
INFL UENCE OF RADIATION DAMAGE REPAIR INHIBITOR ON SUPEROXIDE
DISMUTASE ( SOD) , CATALASE ( CAT) AND PEROXIDASE ( POD) IN
DIFFERENT SENSITIVE CROPS
Song Daojun 　Xu Dengyi 　Wan Zhaoliang 　He Shoulin
( Cent ral L aboratory , Southwest A gricult ural U niversity , Chongqing 630716)
ABSTRACT
The activities of superoxide dismutase ( SOD) ,catalase ( CAT) and peroxidase ( POD) were
affected remarkably by 60Coγ2ray irradiation and radiation damage repair inhibitor ( Caf , ED2
TA) . SOD , CAT and POD activities showed the simil iar change pattern in both soybean ( sensi2
tive to radiation) and Brassica napus L. ( resistant to radiation) seedl ings in all treatments. Af2
ter reaching the maximum value , SOD activity decreased with the increase of doses. CAT activi2
ty had the same change pattern as that of SOD in soybean , while with Brassica napus L. , CAT
activity remained relatively steady from 300 Gy to 1000 Gy. And POD activity increased with the
increase of doses. Compared with H2O2treatments , Caf , EDAT post2treatments obviously en2
hanced SOD , CAT and POD activites. With all the treatments , the three enzyme activities were
higher in Brassica napus L. than those in soybean seedl ings.
Key word :Caf , ED TA , post2t reatment , radiation , SOD , CA T , POD
69 Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
1997 ,11 (2) :93～96