全 文 ：第 23 卷　第 1 期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2003年　1 月
Vol.23　No.1　　　　　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH Jan., 　2003
螺旋藻 POD对温度和 pH值适应性的研究
栗淑媛1 乔 辰2 扈瑞平1 刘　燕1
(1.内蒙古师范大学生物系 , 呼和浩特　 010022)
(2.内蒙古农业大学农学院 , 呼和浩特　 010018)
摘　要　以毛乌素沙地碱湖特有的钝顶螺旋藻 S1 、引进的钝顶螺旋藻 S2和极大螺旋藻 S3为材料 ,
采用愈创木酚法探讨温度和 pH值对其 POD活性影响。结果表明:S1 、S2和 S3的POD活性分别为
480 U/g.FW 、447 U/g.FW 和 408 U/g .FW(25℃、pH 6);最适温度分别为 30℃、40℃和 40℃;最
适 pH均为 6.0 。S1的 POD对温度和 pH适应范围宽 ,在低 、高温 、强酸和强碱下的活性均比引进
种的高。
关键词　螺旋藻(节旋藻);过氧化物酶(POD);温度;pH 值;适应性
A STUTYON THE ADAPTABILITY OF PODOF SPIRULINA
(ARTHROSPITA)TO TEMPERATURE AND pH
LI Shu-Yuan1　QIAO Chen2 HU Rui-Ping1　LIU Yan1
(1.Depar tment of Biology , Inner Mongolia Normal University ,Huhho t 010022)
(2.Depar tment of Ag ronomy , Inner Mongolia Ag ricultural University ,Huhhot 010018)
Abstract　Effects of temperature and pH on activity of POD of endemic S pirulina platensis(S1)
from alkaline lake in Mo Us Sandy Land , imported S .platensis (S2)and S .max ima (S3)were
investigated by means of guaiacol colorimetry.The results show ed that the activity of POD of S1 , S2
and S3 are respectively 480 U/g.FW 、447 U/g.FW 和 408 U/g.FW (25℃ and pH 6);Optimum
temperature are 30℃、40℃和 40℃;Their optimum pH are 6.0 in common.The adaptability range of
POD of S1to pH is w ide , and higher than that of the imported one under bo th low and high tempera-
ture and both st rong acid and base.
Key words　Spirul ina(Arthrospira);pero xydase (POD);temperature;pH value;adaptability
　　过氧化物酶(peroxydase , 简写 POD)(EC 1.
11.1.7.)是一种广泛存在动 、植物组织中的保护酶
类。在有合适受体存在的情况下 , POD催化H2O2
的氧转移到受体分子上 ,避免了H2O2在体内积累 ,
具有解毒作用[ 1] 。
螺旋藻自 1965年再度被发现以来 ,在国际上
掀起了研究热潮 ,这种热潮也影响到我国[ 2 ,3] 。但
研究对象主要是国外引进的钝顶螺旋藻和极大螺
旋藻 ,研究内容侧重应用方面 ,其基础研究相对滞
后[ 4 , 5] 。有关螺旋藻 POD的研究报道很少[ 6 , 7] ,本
文以内蒙古毛乌素沙地碱湖发现的钝顶螺旋藻[ 8]
与国外引进的钝顶螺旋藻和极大螺旋藻为材料 ,
国家自然科学基金资助项目(No.39960062)和内蒙古自然科学基金资助项目(No.990303-4)
第一作者简介:栗淑媛(1949-),女 ,副教授 ,主要从事生物化学研究。
收稿日期:2002-05-08
表 1　实验材料一览表
Table 1 Materials used in the experiments
样品
S amples
物种
Species
产地
Place of production
来源
Sou rce
S1
钝顶螺旋藻
Sp iru lina(Ar throspira)p latensis 毛乌素沙地巴彦淖尔碱湖 自采
S2
钝顶螺旋藻
S .(A.) platensi s 非洲乍得湖 南京大学生物科学与技术系
S3
极大螺旋藻
S.(A.)maxima 墨西哥 S osa Texcoco湖 中国农业科学院
注:下文对应样品以此表为准
探讨了温度和 pH 值对其 POD活性的影响 。
1 材料与方法
1.1 实验材料
实验材料见表 1
1.2 方法
1.2.1 藻的培养:采用 Zarrouk 培养液[ 9] 在室温
自然光照下通气培养 。
1.2.2 酶液制备:准确称取处于对数生长期新鲜
的藻 1g ,置于预冷研钵中 ,加入少许pH 6.0柠檬酸
缓冲液及石英砂 ,在冰浴中研磨 ,破碎细胞。4℃下
离心 20min(RCF=8500g),取上清液定容备用。
1.2.3 POD活性测定:采用愈创木酚比色法[ 10] 。
每个样品重复 3 次。 ■0.01A470nm/min 为一个酶
活力单位(U)。
图 1　螺旋藻 POD-温度曲线
F ig.1　Temperature curve of POD in Spirulina
1.2.4 温度对 POD活性影响:在 0℃～ 96℃(沸
腾)条件下分别测定酶活性 ,每个样品至少重复 3
次。绘制酶温度活性曲线 。
1.2.5 pH 值对 POD 活性影响:在 pH 值 2.2 ～
14.0缓冲液范围内分别测定 POD 活性 ,每个样品
至少重复 3次。绘制酶 pH 活性曲线 。
图 2　螺旋藻 POD-pH 曲线
Fig.2　pH curve of POD in S pirulina
2 结果与分析
2.1 螺旋藻 POD活性
在 25℃、pH 6.0时 ,内蒙古特有的钝顶螺旋藻
(S1)POD活性(480 U/g.FW)最高;引进的钝顶螺
旋藻(S2)活性(447 U/g .FW)居中;极大螺旋藻
(S3)活性(408 U/g.FW)最低 。S1的 POD 活性是
S2的 1.1倍 ,是 S3的 1.2倍 。钝顶螺旋藻(S1 、S2)
POD活性大于极大螺旋藻(S3)。
2.2　温度对螺旋藻 POD活性的影响
温度对螺旋藻 POD活性的影响见图 1。从图
1可见 , S1的 POD 最适温度为 30℃, S2和 S3的为
40℃。在最适温度下 ,S1的 POD 活性(498.0U/g.
FW)最高 , 是 S2活性(423.6 Ug.FW)的 1.2倍 , S3
活性(399.2U/g.FW)的 1.3倍 。在 40℃下 , S1的
POD活性分别比 S2和 S3高 50.9 U/g.FW和 75.3
U/g.FW 。从对温度适应范围来看 , S1最宽 , S2次
之 ,S3最窄 。
　　低温和高温下 , 3 个样品的活性比较见表 2。
从表 2 可以看出 ,在低温 0℃、10℃和高温 90℃和
96℃时 ,我区特有钝顶螺旋藻 S1的 POD活性大于
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831 期　　　　　　　　　　　　　　　栗淑媛等:螺旋藻 POD对温度和 pH 值适应性的研究
引进的钝顶螺旋藻 S2和极大螺旋藻 S3 , 说明 S1对
低温和高温的忍受能力最强 。钝顶螺旋藻(S1 、S2)
POD活性大于极大螺旋藻(S3), 表现出种间的差
异性 。
2.3 pH 值对 POD活性的影响
pH值对螺旋藻 POD活性的影响见图 2。从
图 2看出 ,在 pH 4 ～ 9区间内螺旋藻 POD活性均
保持较高水平 ,在相当大的范围内表现出对 pH 变
化不敏感。螺旋藻 POD 的最适 pH 值均为 6.0 。
在最适 pH值下 , S1的 POD活性(498.9U/g.FW)
最高 , 是 S2活性(442.0U/g .FW)的 1.1倍 , S3活
性(398.6U/g.FW)的 1.3倍 。且钝顶螺旋藻(S1 、
S2)的 POD活性高于极大螺旋藻(S3)。
在 pH 2.2时 ,酶活性均很低 , 但相比之下 ,S1
的 POD活性最高 ,是 S2的2.2倍 , 是S3的 6.4倍;
在pH 11.0时 ,S2 、S3活性均下降为 0 ,而S1 POD仍
具有一定活性 ,为最大活性的 5.8 %, 见表 3和图
2。说明内蒙古特有藻 S1的 POD既耐酸更耐碱 。
3 讨论
3.1 内蒙古钝顶螺旋藻 S1的 POD 最适温度为
30℃。从 POD对温度的适应范围来看 ,S1的最宽 。
在低温和高温下 ,S1的 POD活性远高于引进种 ,表
现出对低温和高温的耐受能力强。温度因子是植
物自然地理分布的主要限制因素 ,有时可起到直接
的作用[ 11] 。非洲乍得湖的钝顶螺旋藻和墨西哥的
Sosa Texcoco湖的极大螺旋藻 ,它们原产地均在北
纬十几度 ,属于热带地区 ,这两个藻 POD最适温度
均比内蒙古钝顶螺旋藻高 10℃,表现出对原产地
温度的适应性。内蒙古的钝顶螺旋藻分布于鄂尔
多斯高原毛乌素沙地巴彦淖尔湖及其邻近碱湖(
39°01′N ～ 39°23′N;109°04′E ～ 109°32′E),该地区
是典型温带大陆性干旱半干旱气候区。冬季寒冷
漫长 ,夏季温热暂短 ,气温日 、季节变化大 ,极端最
低温度为-29.8 ～ -35.7℃(一月份),极端最高
温度 35.0 ～ 40.2℃(七月份),年平均气温 6.4℃,
≥10℃年平均积温为 2890℃,持续期 155d , ≥0℃
年平均积温为 3320℃,持续期 235d[ 12 ,13] 。该藻多
少年来在这里自生自灭 ,繁衍生息 ,在长期与周围
环境相互作用的过程中 ,也就适应了当地的温度及
其变化 ,通过遗传变异和自然选择获得了一种既抗
寒又抗热的能力[ 11] 。
3.2 内蒙古的钝顶螺旋藻 POD 对 pH 值适应范
围较引进种的宽。特别是在 pH≥10 ,其活性比引
进种的高得多 。毛乌素沙地碱湖位于世界盐湖带
上 , 湖泊面积小 。该地区年降水量为 250 ～
360mm ,年蒸发量为 2470 ～ 2691mm ,蒸发量是降
水量的 7.5倍[ 12] ,碱湖多数年份有湖表卤水 ,但当
气候严重干旱时 ,也会出现干涸 ,湖水的 pH 值波
动也比较大。在这样碱湖中生存的螺旋藻在进化
的历史长河中 ,经过自然选择 ,在生理生态方面表
现出对环境的适应[ 12] ,获得了对高 pH 值的耐受
能力及对 pH 幅度变化大的适应能力 。
3.3 按照生态学观点 ,依据体内状态对环境的反
应 ,生物分为内稳态生物和非内稳态生物两种类
型。无论这两种类型控制其耐性限度的机制有何
不同 ,但都与酶系统的性质有直接的关系。这是由
于酶只能在特定的环境范围内发挥作用 ,并决定着
生物的代谢强弱和耐性限度[ 11] 。从作者所研究的
毛乌素沙地碱湖钝顶螺旋藻 POD对温度和 pH 值
适应性来看 ,虽然目前还不好确定该藻究竟属于哪
一种类型 ,但该藻体内酶(POD 以及另文发表的
AMY 、CAT 和 SOD等)对环境的适应性有密切关
系这一点是确凿的。这种关系不仅与植物对极端
温度和 pH 的耐受性有关 ,而且与其生存环境的温
度幅度和 pH 幅度也有关 。
致谢 引进的钝顶螺旋藻和极大螺旋藻分别由曾昭琪教授
和陈婉华研究员惠赠 , 特此致谢。
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