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第 25卷　第 2期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2005年　4月
Vo .l 25　No. 2　　　　　　　　　　　　BULLETIN OF BOTAN ICAL RESEARCH April, 　2005
基金项目:甘肃省教育厅科研专项基金项目(GS012 -A44 - 102)资助
第一作者简介:刘建新(1964— ),男 ,讲师 ,主要从事生物化学和植物生理的教学和研究。
收稿日期:2003 - 08 - 06
多裂骆驼蓬提取物对玉米幼苗生长和细胞保护酶系的影响
刘建新　王毅民　赵国林
(陇东学院生命科学系 ,庆阳　745000)
摘　要　以不同浓度的多裂骆驼蓬提取液浸种处理玉米 ,研究对幼苗生长和细胞保护酶系的影
响 。结果表明 ,多裂骆驼蓬提取液浸种处理种子的萌发和种子中 α-淀粉酶活性受到明显抑制 ,抑
制作用随处理浓度提高而增强 ,随培养时间延长而减弱 。随着培养时间的延长 ,浸种处理可显著
提高幼苗根系活力和叶片硝酸还原酶活性 ,促进植株生长 ,根和茎叶生长量增加 ,根冠比增大 。多
裂骆驼蓬提取液浸种后显著降低叶片过氧化氢酶 (CAT)、抗坏血酸氧化酶 (ACO)活性 ,提高过氧
化物酶 (POD)活性 ,促进根系和叶片过氧化物同工酶谱的数量表达 。
关键词　玉米;多裂骆驼蓬;根系活力;保护酶系;过氧化物同工酶
E ffect ofPeganum multisectum on seedling growth
and cell protective enzym e system inmaize
LIU Jian-Xin　WANG Y i-M in　ZHAO Guo-Lin
(Depa rtm ent of L ife Science, Longdong University, Q ingyang　745000)
Abstract　M aize seedsw e re soaked in the so lution of extrac ts o fPeganum multisectum M ax im Bobr to
study thew effect on seedling g row th and cell protective enzyme system. The results show ed tha t the ge r-
m ina tion ofm aize seeds and activ ity o fα-amy lase w ere suppressed apparently by trea tmen t and w ith in-
creasing this in the concentra tion of extrac ts the cultu ra l time sha rply increased o r pro longed. W ith the
time o f culture prolonged, the v igo r of roo ts and activity of n itrate reduc tase in leavesw ere raised , impel
the g row th of plan tw ith the dry matter w eigh t o f roo ts and shoo t increasing and the ratio o f roo t to shoot
rising. The ac tiv ity of cata lase(CAT) and ascorbic acid ox idase(ACO) in leaves w e re reduced appar-
ently, the ac tiv ity o f peroxidase(POD)was inc reased , impe lled the quantity expression of isoperox idase
pa tte rns in root and lea.f
Key words　maize;Peganum mu ltisectum;v igo r of roo ts;protective enzyme;isope roxidase
骆驼蓬 (Peganum harmala L. )是多年生草本
植物 ,属蒺藜科 、骆驼蓬属。骆驼蓬属全世界有 6
种 ,中国有 3种 ,即骆驼蓬(Peganum harma la L. )、
骆驼蒿 (Peganum n igellastrum Bge)、多裂骆驼蓬
(Peganum mu ltisectum Maxim Bobr),其中多裂骆驼
蓬为我国特有种。骆驼蓬在中亚 、地中海沿岸 、墨
西哥和美国南部有间断分布 [ 1] ,在我国主要分布
在新疆 、甘肃 、宁夏 、内蒙和陕西北部的荒漠化草
原 ,黄土高坡 、河岸沙地及高海拔寒漠边缘地带等
不同旱生环境地区 [ 2] , 资源丰富 。自 1841年
G oebe l首次从骆驼蓬种子中分离出二氢骆驼蓬碱
以来 ,国内外学者对该属植物的化学成分及生物活
性进行了大量研究 [ 3] 。从骆驼蓬提取分离的生物
碱类具有抗肿瘤 、抗辐射 ,可治疗人体咳嗽气喘 、风
湿关节痛 、肝癌 、鼻咽癌等多种药用价值 [ 4 ～ 12] 。赵
国林研究发现多裂骆驼蓬提取物对螨类害虫具有
强烈的触杀活性 [ 13] 。小麦经骆驼蓬提取物浸种后
种子的萌发明显受抑制 ,而幼苗根系活力显著提
高 [ 14] 。杨石先研究认为 ,骆驼蓬水提取物中的生
物碱对油菜种子萌发 、幼苗根和下胚轴伸长具有明
显抑制活性 [ 15] 。而骆驼蓬提取物对植物生理生化
及保护酶系的影响未见报道 ,本文以玉米为材料 ,
研究了多裂骆驼蓬提取物浸种对种子萌发及幼苗
生长和细胞保护酶的影响 ,旨在为骆驼蓬的开发利
用提供依据 。
1　材料和方法
1. 1　材料
供试玉米(Z ea mays L. )品种为中单 2号 ,种
子由甘肃省正宁县种子公司提供。多裂骆驼蓬植
株于 2002年 8月采自甘肃省会宁县 ,风干后粉碎
成粗粉备用 。
1. 2　多裂骆驼蓬提取物的制备
称取多裂骆驼蓬粗粉 150. 0 g于 1 000mL三角
瓶中 ,加 750mL 85%乙醇溶液 ,安装冷凝回馏装置 ,
在 85℃水浴上加热回馏提取 1 h,收集提取液 ,过滤 。
再加相同体积的 85%乙醇溶液回馏提取两次 ,将 3
次回馏提取液在 80℃水浴中减压回收乙醇 ,并浓缩
至糖浆状。然后用 5%的盐酸洗脱 ,减压过滤。滤
液用蒸馏水定容 ,用氨水调 pH值至 6,此提取液作
为多裂骆驼蓬总生物碱的提取母液备用。溶液浓度
用每毫升溶液中烘干材料的重量表示 ,单位 g /mL。
1. 3　浸种与幼苗培养
1. 3. 1　统计种子萌发率和测定淀粉酶活性的幼苗
培养
挑选籽粒饱满一致的玉米种子 , 在 0. 1%
HgC l2中消毒 5 m in ,清水冲洗 ,浸泡 5 h后 25℃催
芽 。取 5份 40粒露白一致的种子 ,浸于 30 mL浓
度分别为 0(ck)、0. 1、0. 2、0. 3、0. 4g /mL的多裂
图 1　不同浓度处理下玉米种子的萌发率
F ig. 1　The ge rm ina tion rate of m aize seeds
in the d iffe rent con tent o fP. mu ltisectum
骆驼蓬提取液中常温浸泡 20 h,冲洗后分别摆放在
培养皿中润湿的滤纸上 ,胚乳朝上 ,在 25℃培养箱
中培养 ,在萌发的不同时间 , 以胚根长度达 1 mm
为萌发标准 ,统计萌发种子数 ,测定种子 α-淀粉酶
活性 [ 16] 。 4次重复。
1. 3. 2　测定根系活力和保护酶活性幼苗的培养
选取 40粒露白一致的玉米种子 , 浸泡于
30mL浓度分别为 0(ck)、0. 1、0. 2、0. 3、0. 4 g /mL
的多裂骆驼蓬提取液中 20 h后 ,清水冲洗 ,播于培
养皿中的膨胀珍珠岩中。在 19 ～ 26℃室温下培
养 ,自然光照。培养至 7 d后测定幼苗根系活力和
叶片硝酸还原酶 (NR)、过氧化氢酶 (CAT)、过氧化
物酶 (POD)、抗坏血酸氧化酶 (ACO)活性 [ 17] 。重
复 3次 。各指标均在鲜重时测得 ,其中根系活力用
单位时间 (h)、单位鲜重 (g)氯化苯基四氮唑
(TTC)的还原量表示 。
1. 3. 3　统计生长量和测定过氧化物同工酶幼苗的
培养
将露白一致的玉米种子在 0(ck)、0. 1、0. 2、0. 3、
0. 4 g /mL的多裂骆驼蓬提取液中浸泡 20 h后 ,冲
洗 ,播于装有膨胀珍珠岩大小为 14 cm ×13. 5 cm的
塑料盆中 ,在 19 ～ 26℃室温下培养 ,自然光照 。 4次
重复并随机排列。培养 20 d后 ,取幼苗 3 cm长根尖
段和同一叶位叶片 ,用聚丙烯酰胺垂直平板凝胶电
泳测定过氧化物同工酶谱[ 18] ,并分别剪取茎叶和
根 ,在 60 ～ 70℃下烘干 ,称取茎叶和根干重。
2　结果与分析
2. 1　多裂骆驼蓬提取液对玉米种子萌发的影响
图 1, 2显示 ,玉米经多裂骆驼蓬提取液浸种处
理后 ,种子的萌发率和 α-淀粉酶活性明显受抑 ,抑
制作用随处理浓度提高而增强 ,随培养时间延长而
减弱 。这与杨石先在油菜上的实验结果是一致
的[ 15] 。
图 2　不同浓度处理下玉米种子 α-淀粉酶活性
F ig. 2　The ac tivity of m aize seedsα-am y lase
in the differen t content ofP. m ultisectum
178 　　　　　　植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　25卷
图 3　不同浓度处理下幼苗生长情况
F ig. 3　Them a ize seeding g row th situation in the
different conten t ofP. m ultisectum
2. 2　多裂骆驼蓬提取液对玉米幼苗生长的影响
图 3显示 ,玉米幼苗高度 、初生胚根长度随处
理浓度和培养时间的变化而变化。培养 3 d时 ,随
处理浓度提高 ,根长 、芽长呈明显的梯度下降 ,抑制
效应逐渐加强;培养 20 d时 ,浸种处理的根长和苗
高明显高于对照 ,且以 0. 2 g /mL浓度处理根长和
苗高数值最大。表 1表明 ,浸种处理显著提高幼苗
根和茎叶干物质重 ,增大根冠比 (根和地上部干物
质重量之比 )。
表 1　骆驼蓬不同浓度处理下的玉米幼苗干重
Tab le 1　The dry m a tterw e ight o fm a ize seedling
in the differen t content ofP. m ultisectum
处理浓度
Concen tration
(g /m L)
幼苗干重 Dry m atterw eigh t(mg)
根 Root 茎叶 Shoot
根冠比
Rat io of root
to shoot
0(ck) 55. 92±4. 23a 75. 13±6. 46a 0. 744±0. 068 a
0. 1 64. 43±4. 43c 81. 87±5. 34c 0. 786±0. 082b
0. 2 67. 28±5. 38c 82. 46±4. 42c 0. 816±0. 041 c
0. 3 62. 86±5. 61b 80. 31±5. 94b 0. 783±0. 089b
0. 4 56. 84±6. 15a 77. 18±4. 61a 0. 736±0. 053 a
注:不同字母代表差异显著;a、 c之间差异达极显著水平 ,下表同。
N ote:Th e value differen ce w ith dif feren t letters is sign ifican t at 0. 05
leve l;It is at 0. 01 level betw een a and c. The fo llow ing is sam e.
2. 3　多裂骆驼蓬提取液对根系活力和叶片硝酸还
原酶活性的影响
从表 2可见 ,经提取液浸种处理后的玉米幼
苗 ,根系活力和叶片硝酸还原酶活性随培养时间延
长而提高 ,而对照处理的根系活力和硝酸还原酶活
性随培养时间延长而降低。培养 7 d时提取液浸
种处理的根系活力和硝酸还原酶活性均低于对照 ,
且随浓度提高 ,抑制效应更加明显;当培养 14 d
后 ,提取液浸种处理后的根系活力和硝酸还原酶活
表 2　不同浓度处理下玉米幼苗根系活力和叶片硝酸还原酶活性
Table 2　The v igor of roo ts and activ ity o f leaves nitrate reductase in the different conten t ofP. m ultisectum
处理浓度(g /mL)
Con cen tration
根系活力(TTC m g /g h)V igor of roots
7 d 14 d
硝酸还原酶(NO2- μg /g h)N itrate reductase
7 d 14 d
0(ck) 5. 42±0. 18a 5. 21±0. 12a 0. 576±0. 041 a 0. 485±0. 036a
0. 1 4. 39±0. 06b 5. 42±0. 08a 0. 501±0. 046 a 0. 534±0. 044b
0. 2 3. 84±0. 13c 5. 89±0. 27b 0. 432±0. 058b 0. 618±0. 052c
0. 3 3. 61±0. 12c 5. 93±0. 11b 0. 424±0. 037b 0. 664±0. 049c
0. 4 3. 56±0. 25c 5. 85±0. 15b 0. 398±0. 052 c 0. 519±0. 034a
性均显著或极显著高于对照。
2. 4　多裂骆驼蓬提取液对叶片保护酶活性的影响
提取液浸种处理玉米 ,可显著提高幼苗叶片
POD活性 ,降低 CAT、ACO活性(图 4)。随多裂骆
图 4　不同浓度处理下玉米幼苗细胞保护酶活性
F ig. 4　The e ffect on cell p ro tec tive enzym e of m aize
seedling in the diffe rent conten t o fP. m ultisectum
驼蓬处理浓度的提高 , POD活性表现为 “先升后
降”的变化趋势 ,而 CAT、ACO活力呈明显持续下
降。
2. 5　多裂骆驼蓬提取液对玉米幼苗过氧化物同工
酶的影响
多裂骆驼蓬提取液对玉米叶片和根系过氧化
物同工酶影响的电泳图谱 (图 5)显示 ,经提取液浸
种处理后叶片与对照均显示 4条酶带 (A1、A 2、
A4、A6),根与对照均出现 5条酶带 (A1、A2、A 3、
A4、A5),且具有与对照近似的迁移率 (Rf)。不论
是叶片还是根系各酶带均比对照幅度宽或着色深 ,
表明提取液浸种可激活编码过氧化物同工酶基因
的表达 ,提高各同工酶活性。从酶带显色观察 ,当
染色 3 m in时 ,根系各酶带显色均比叶片出现早 ,
1792期 刘建新等:多裂骆驼蓬提取物对玉米幼苗生长和细胞保护酶系的影响
图 5　玉米幼苗叶片和根系过氧化物酶同工酶谱
F ig. 5　Effect ofP. m ultisectum on isoperoxida se of m aize seed ling
1. 叶对照;2 ～ 5. 0. 1、 0. 2、0. 3、0. 4 g /mL叶提取液;6. 根对照;7 ～ 10. 0. 1、0. 2、0. 3、0. 4 g /mL根提取液
显色深 ,说明根系过氧化物同工酶活性高于叶片。
3　讨论
试验表明 ,骆驼蓬提取液浸种处理玉米 ,种子
的萌发及与种子萌发有关的 α-淀粉酶活性明显受
到抑制 ,从而影响胚芽与胚根的生长 ,但随培养时
间的延长 ,浸种处理显著促进幼苗生长 ,植株干物
质重明显增加。骆驼蓬提取物是含有多种成分的
混合物 ,其主要成分为生物碱类 ,其次是甾体 、黄
酮 、蒽醌 、氨基酸 、多糖 、无机元素等 [ 4] 。段金廒 [ 8]
从多裂骆驼蓬乙醇提取物中分离鉴定了 15个化合
物 ,其中 6个为生物碱。杨石先[ 15]认为抑制油菜
种子萌发和幼苗根伸长的活性物质是骆驼蓬碱
(peganine)和去氢骆驼蓬碱 (harm ine),且都属于
吲哚衍生物 ,对植物细胞伸长 ,细胞分裂和细胞透
性均具有一定的调节作用。对于骆驼蓬提取物浸
种处理为什么抑制种子的萌发而后又促进植株生
长 ,其作用的分子生物学机理还不清楚 ,但骆驼蓬
生物碱增强根系活力 、提高叶片硝酸还原酶活性是
促进幼苗生长的原因之一 。
骆驼蓬生物碱明显降低玉米幼苗叶片 CAT、
ACO活性 ,激活根系和叶片过氧化物同工酶基因
表达 ,提高各同工酶和叶片 POD活性 ,但仅是量上
的差异 ,不影响酶带条数 。 CAT、POD、ACO是植物
防御膜脂过氧化的内源保护酶系。植物在受到不
同环境影响时 ,就会引起保护酶活性的相应变化 ,
关于骆驼蓬碱对植物 CAT、POD、ACO等内源保护
酶活性的影响需要作进一步探讨。
参　考　文　献
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