全 文 ：林业科学研究 2006, 19( 2): 205~ 210
Forest R esearch
文章编号: 10011498( 2006) 02020506
松墨天牛纤维素酶的研究
. 离体条件下金属离子对松墨天牛纤维素酶活性的影响
索风梅 1, 王浩杰1, 陈洪宝2, 徐天森 1
( 1.中国林业科学研究院亚热带林业研究所,浙江 富阳 311400; 2.浙江省富阳市林业局,浙江 富阳 311400)
摘要: 本文研究了 Cu+ +、M n+ +、Ca+ +、Pb+ +、Ag+、Zn+ +、Na+、Fe+ + 8种金属离子对松墨天牛 (幼虫、成虫 )消化道
纤维素酶活性 (离体条件下 )的影响。结果表明: 不同的金属离子对纤维素酶有不同程度的影响,除 Fe+ +有激活作
用外, 其它 7种金属离子对纤维素酶各组分酶活性在实验所取浓度范围内 ( 0. 1~ 50 mmo l L- 1 )表现为程度不同的
抑制作用, 其中 Cu+ +和 Pb+ +的抑制效应最强,这在纤维素酶的组分 ( Cx酶、,l 4葡萄糖苷酶、C
1
酶 )都有很鲜明
的体现, 与对照相比较,在不同浓度梯度下使 Cx酶的活性下降 13. 19% ~ 99 98%和 42. 27% ~ 100%。
关键词: 松墨天牛;离体条件; 金属离子;纤维素酶系;酶活性
中图分类号: S718 7 文献标识码: A
收稿日期: 20050421
基金项目: 浙江省自然科学基金项目 !松墨天牛消化酶演变规律和抑制效应的研究 ∀ ( 303318)
作者简介: 索风梅 ( 1977 # ) ,女,河北邯郸人,现为中国医学科学院药用植物研究所实习研究员
Study on the Character of Cellulase inMonochamus alternatus
E ffect of Som e Ions on theMonochamus alternatus Cellu lase Activity in Vitro
SUO F engm ei1, WANG Haojie1, CHEN Hongbao2, XU T iansen1
( 1. Research In stitute of Subtrop ica lForestry, CAF, Fuyang 311400, Zhejiang, Ch ina;
2. Fuyang Fores try Bu reau, Zhejiang Province, Fuyang 311400, Zhejiang, Ch ina )
Abstract: The effects of eight ions on theM onocham us alternatus cellulase activity in v itro w ere studied in this paper. T he
results ind icated that the act iv ity reduced differently when concentration of ionsw ere added except Fe
+ +
in expermi ent con
d itions. Among which the effects of Cu
+ +
and Pb
+ +
w ere obvious on ce llulo lyt ic enzyme complex: endo1, 4g lucanase
( Cxase), exo1, 4glucanase ( C1ase) and 1, 4glucosidase in their gut, and activ ity had declined by 13. 19% ~
9998% and 42. 27% ~ 100% respective ly under different concentrat ion grad ients.
K ey words:M onochamus alternatus; inv itro; ions; ce llu lose; act iv ity
松墨天牛 (M onochamus alternatus HoPe)是我国
松树的主要蛀干害虫之一, 在松材线虫 ( Bursaphe
lenchus xyloph ilus Ste iner et Buhrer)疫区, 它还是松材
线虫病害的主要携带者和传播者。目前, 控制天牛
危害的方法包括化学防治、物理防治、营林技术防
治、生物防治、检疫措施等方面 [ 1] , 其中化学防治由
于其简单便捷、见效快等特点而被人们普遍使用; 但
迄今为止尚未筛选出高效、安全的杀虫剂,从总体上
讲,天牛研究工作有待深化,在思路和关键技术方面
均有待创新。
纤维素酶系是松墨天牛消化道内已知的主要消
化酶类。据报道, 纤维素酶具有广谱或专性的抑制
剂,包括一些无机和有机化合物,广泛存在于自然界
中 [ 2]。虽然关于金属离子对酶的活性的影响国内外
林 业 科 学 研 究 第 19卷
已有不少研究 [ 3, 4 ] , 其中也有少数涉及对纤维素酶
的活性,但这些研究都局限于对工业上的酶,对天牛
尤其是活体和离体条件金属离子对纤维素酶的影响
鲜有报道。为了更好地了解金属离子和纤维素酶的
配伍关系,采用合适的酶抑制剂,通过一定的途径作
用于松墨天牛体内的纤维素酶系, 迫使天牛由于缺
少能量来源,无法完成其世代而死亡,从而达到防治
的目的,因此有必要探讨各种离子和酶活力之间的
关系。另一方面,探索可抑制纤维素酶的金属离子
种类和浓度范围,对天牛的有效、无公害防治和其它
领域的应用都有一定的指导意义 [ 5]。
鉴于此,本研究以松墨天牛为对象,对松墨天牛
肠道纤维素酶性质 [ 6] , 取食特征, 金属离子等对纤维
素酶活性的影响及纤维素酶随松墨天牛幼虫生长发
育的变化规律进行研究,本文报道其中的金属离子
对纤维素酶活性 (离体条件下 )的影响部分。
1 材料与方法
1. 1 材料来源
虫源:马尾松虫害木采集于浙江省富阳市郊区,
于 2002年 8月从虫害木段中收集个体均匀、龄期一
致的松墨天牛大龄幼虫供试 (头壳宽度 0. 342 ~
0418 cm,于木质部中取食 )。置一定数量的马尾松
虫害木于 250 m2养虫室内, 次年初锯成小段, 放入
纱笼内,收集刚刚羽化的松墨天牛成虫供试。
试剂: 羧甲基纤维素钠为实验试剂 LR, 中国医
药 (集团 )上海化学试剂公司 2002年 8月产; 水杨
素,进口分装, 由上海化学试剂采购供应站分装厂
1986年 12月产; 微晶纤维素由上海化学试剂公司
1985年 9月产; 其它试剂均为分析纯。
1. 2 纤维素酶液的制备
参考殷幼平等的酶液制备方法 [ 7 ] ,并适当修改。
取松墨天牛成虫、幼虫各 5头,室温饥饿 1 d后称质
量,整体处理, 加 5 mL乙酸 乙酸钠缓冲液 ( pH 值
46, 0. 2 mo l L- 1 )进行冰浴匀浆, 迅速在 4 ∃ 、
15 000 r m in- 1条件下离心 10m in。取上清作为测
试用酶液,贮于 - 30 ∃ 冰箱中备用。
1. 3 金属离子对松墨天牛纤维素酶的离体作用试验
为明确不同金属离子在离体条件下对松墨天牛
纤维素酶活性的影响,在酶活性测定前将金属离子
盐溶液与松墨天牛纤维素酶溶液在缓冲液中混合,
反应 10 m in后, 分别加入 3种组分酶的专性底物
(羧甲基纤维素钠、微晶纤维素、水杨素 ), 测定相应
纤维素酶的活力变化。金属离子在反应混合液内的
浓度不同的试验要求, 分别为 0. 1、0. 5、1. 0、2. 0、
50、100、500 mmo l L- 1。以不加金属离子的作
为对照 ( CK ), 重复 3次。
1. 4 纤维素酶活性测定
用 DNS法 [ 9]测定纤维素酶的活性。分别以 1%
微晶纤维素 ( MC )、1%羧甲基纤维素钠 ( CMCNa)
和 1%水杨素 ( Sa licin)作底物测定 45 ∃ 下外切 ,l
4葡聚糖酶 ( C1酶 )、内切 ,l 4葡聚糖酶 ( Cx酶 )
和 ,l 4葡萄糖苷酶的活性。 3种底物均用上述乙
酸 乙酸钠缓冲液配制。
取上述底物 2mL、酶液 0. 1mL混匀, 45 ∃ 水浴
保温 1 h后,加入 DNS试剂 2 mL, 立即放入沸水浴
显色 5m in,流水冷却,定容至 25 mL。于 490 nm处
测 OD值。每处理重复 3次, 同时设空白对照。以
实验条件下单位虫体鲜质量 ( g)单位时间 (m in)酶
促反应生成的还原糖 (葡萄糖 )量 ( mo l)计算酶活
性,即: mo l(葡萄糖 ) g- 1 m in- 1。
2 结果与分析
2. 1 不同金属离子对松墨天牛幼虫纤维素酶活性
的影响
实验设计的 8种金属离子 (浓度 1. 0和 2. 0
mmo l L- 1 )对松墨天牛幼虫纤维素酶活性的离子
种类效应如表 1( Cx酶 )和图 1( ,l 4葡萄糖苷酶与
C1酶 )所示。表 1显示, 在低浓度下 ( 1. 0 mmo l
L
- 1
)与对照条件下 Cx酶活性 ( 1. 531 4 mo l(葡萄
糖 ) g- 1 m in- 1 )相比较, Cu+ +、Mn+ +、Ca+ +、
Pb
+ +、Ag+、Zn+ +、Na+处理后纤维素酶活性下降,
表明这 7种金属离子抑制纤维素酶的活性, 对纤维
素酶具有抑制效应;而 Fe+ +则与这几种金属离子相
反,低浓度下 Cx酶活性达到 1. 915 5 mo l(葡萄糖 )
g- 1 m in- 1,比对照高 25. 08% , 说明能激活纤维
素酶的活性, 对纤维素酶有促进作用。
表 1 不同金属离子种类对松墨天牛幼虫 Cx酶活性的影响
离子种类
离子浓度 / (mm ol L- 1 )
1. 0
酶活性 > CK /%
2. 0
酶活性 > CK /%
Cu+ + 0. 475 8 ( - 70. 11) 0. 151 4 ( - 90. 11)
M n+ + 1. 131 4 ( - 26. 12) 1. 099 4 ( - 28. 21)
C a+ + 1. 091 4 ( - 28. 73) 0. 707 3 ( - 53. 81)
Pb+ + 0. 095 6 ( - 93. 76) 0. 063 3 ( - 95. 67)
Ag+ 0. 635 3 ( - 58. 51) 0. 339 3 ( - 77. 85)
Zn+ + 0. 667 3 ( - 56. 43) 0. 467 3 ( - 69. 49)
Na+ 1. 419 4 ( - 7. 31) 1. 347 4 ( - 12. 01)
Fe+ + 1. 915 5 ( 25. 08) 2. 091 5 ( 36. 58)
206
第 2期 索风梅等: 松墨天牛纤维素酶的研究 . 离体条件下金属离子对松墨天牛纤维素酶活性的影响
图 1则形象地说明了这 8种金属离子对松墨天
牛幼虫 1, 4葡萄糖苷酶和 C1酶活性的影响。与
Cx酶相类似,除了 Fe+ +对这两个酶有激活效应外,
其余 7种金属离子都在一定程度上起抑制效应, 不
论在低浓度 ( 1. 0 mmo l L- 1 )还是高浓度 ( 2. 0
mmo l L- 1 )条件下。
此外, 表 1和图 1还表明, 尽管 Cu+ +、Mn+ +、
Ca
+ +、Pb+ +、Ag+、Zn+ +、Na+对纤维素酶 ( Cx酶、
,l 4葡萄糖苷酶、C1酶 )都有抑制效应, 但是它们的
抑制效果却大不相同。其中 Cu+ +、Pb+ +和 Ag+的
抑制效果较强,低浓度下就表现出很好的抑制效应,
而 Mn+ +、Ca+ +、Zn+ +和 Na+的抑制效果稍微差一
些,尤其是 Na+即使在高浓度下抑制效果也不明显。
图 1 金属离子种类对松墨天牛幼虫 1, 4葡萄糖苷酶 (左 )和 C1酶 (右 )活性的影响
(图例中 CK、1、2分别代表浓度为 0、10、20 mm ol L- 1 )
2. 2 金属离子浓度梯度对松墨天牛幼虫纤维素酶
活性的影响
6种常见的金属离子 ( Cu+ +、Ca+ +、Mn+ +、
Fe
+ +、Pb+ +和 Zn+ + )及其浓度梯度 ( 0. 1~ 50 mmo l
L- 1 )对松墨天牛幼虫纤维素酶 ( C1酶、Cx酶和
,l 4葡萄糖苷酶 )的影响见表 2( Cx酶 )和图 2 ( ,l
4葡萄糖苷酶与 C1酶 )。
从表 2可以看出: 6种金属离子对 Cx酶的作用
效应并不相同, 有起抑制作用的 ( Cu+ +、Ca+ +、
Mn
+ +、Pb+ +和 Zn+ + ) ,也有起激活作用的 ( Fe+ + ) ,
而且即使具有抑制效应,它们的抑制效果也存在很
大的区别。具体而言, Fe+ +对 Cx酶具有较强的激
活作用, 与对照 (离子浓度为 0 )的 Cx 酶活性
( 1. 571 5 mo l(葡萄糖 ) g- 1 m in- 1 )相比, 用不
同浓度梯度 Fe+ +处理后酶的活性得到不同程度的
增加 ( 1643 5 ~ 4515 9 mo l(葡萄糖 ) g- 1
m in
- 1
) ,而且 Fe+ +离子浓度越大对 Cx酶活性具有
越大的激 活效应, Cx 酶活性增 加 4. 58% ~
18736%。研究发现 Cu+ +、Ca+ +、Mn+ +、Pb+ +和
Zn
+ +对 Cx酶的活性具有抑制作用: Cu+ +、Pb+ +的
抑制效应最强, 在不同浓度梯度下其抑制效应分别
为 1. 364 3~ 0000 3、0. 907 3~ 0. 000 0 mo l(葡萄
糖 ) g- 1 m in- 1,与对照相比较, 使酶活性下降 13.
19% ~ 99. 98%和 42. 27% ~ 100% , 尤其是 Pb+ +抑
制效果最为显著; 相对而言, Ca+ +、Mn+ +和 Zn+ +虽
然对该酶也有抑制作用, 但是它们的抑制效应却没
有前两者那么显著,在对应的梯度浓度下该酶的活
性为 1. 531 4~ 0. 359 2、1. 307 4~ 0. 883 3和 1. 107
4~ 0. 175 1 mo l(葡萄糖 ) g- 1 m in- 1, 抑制效率
也只有 2. 55% ~ 77. 14%、16. 81% ~ 4379% 和
2953% ~ 88. 86%。可以看出它们只有在高浓度下
( 10、50mmol L- 1 )才具有相对较大的抑制作用。
207
林 业 科 学 研 究 第 19卷
表 2 金属离子浓度梯度对松墨天牛幼虫离体 Cx酶活性的影响 m ol(葡萄糖 ) g- 1 m in- 1
离子浓度 / (mm ol L- 1 ) Cu+ + C a+ + M n+ + Fe+ + Pb+ + Zn+ +
0( CK ) 1. 571 5 1. 571 5 1. 571 5 1. 571 5 1. 571 5 1. 571 5
0. 1 1. 364 3 1. 531 4 1. 307 4 1. 643 5 0. 907 3 1. 107 4
0. 5 0. 978 1 1. 331 5 1. 235 9 1. 819 5 0. 455 3 0. 923 9
1. 0 0. 475 8 1. 091 4 1. 131 4 1. 915 5 0. 095 6 0. 667 3
2. 0 0. 151 4 0. 707 3 1. 099 1 2. 091 5 0. 063 3 0. 467 7
5. 0 0. 083 7 0. 663 2 1. 059 4 2. 275 6 0. 005 2 0. 347 3
10. 0 0. 001 3 0. 499 9 1. 027 2 2. 643 6 0. 001 2 0. 299 2
50. 0 0. 000 3 0. 359 2 0. 883 3 4. 515 9 0. 000 0 0. 175 1
图 2 金属离子浓度梯度对松墨天牛幼虫离体 1, 4葡萄糖苷酶 (左 )和 C1酶 (右 )活性的影响
图 2(左 )则反映了这 6种金属离子对 ,l 4葡
萄糖苷酶的离子效应和浓度效应 ( 0. 1~ 50 mmo l
L
- 1
)。显然, 除了 Fe+ + 激活该酶活性外, Zn+ +、
Ca
+ +、Mn+ +、Pb+ +和 Cu+ +对其只有抑制效应。与
对照条件下的酶活性 ( 1. 531 4 mo l(葡萄糖 ) g- 1
m in- 1 )相比, 经过 Fe+ + 激活后该酶活性达到
1571 5~ 3. 883 8 mol(葡萄糖 ) g- 1 m in- 1, 活
性比对照增 2. 62% ~ 153. 61% , 表明在高浓度下具
有较强的激活作用。相比之下, Zn+ +、Ca+ +、Mn+ +、
Pb
+ +和 Cu+ +在不同梯度浓度下其酶活性分别为
1291 4~ 0. 531 3、1. 323 4 ~ 0. 611 3、1. 395 4~ 1.
019 4、0. 867 3~ 0. 013 6和 0. 955 4~ 0. 067 2 mo l
(葡萄糖 ) g- 1 m in- 1, 相应的酶活性降幅为 15.
67% ~ 65. 31%、13. 58% ~ 60. 08%、8. 88% ~ 33.
44%、43. 36% ~ 99. 11%和 37. 62% ~ 95. 61% ,说明
Pb
+ +和 Cu+ +对 ,l 4葡萄糖苷酶也具有很强的抑
制效果。
不同金属离子及其梯度浓度对 C1酶的作用效
应如图 2 (右 )所示。与前两种酶活性较为相似,
Zn
+ +、Ca+ +、Mn+ +、Pb+ +和 Cu+ +对 C1酶只有抑制
效应, 酶活性分别为 1. 843 5~ 0. 563 3、1. 891 5~ 0.
459 3、2. 155 5~ 1. 571 5、1. 803 4~ 0. 016 0、1619 5
~ 0. 051 2 mo l(葡萄糖 ) g- 1 m in- 1, 与对照 ( 2.
267 6 mo l(葡萄糖 ) g- 1 m in- 1 )相比使该酶活
性下降 18. 70% ~ 75. 16%、16. 58% ~ 7975%、4.
94% ~ 30. 70%、52. 22% ~ 99. 29%和 28. 58% ~ 97.
74% ,而 Fe+ +则能激活该酶活性 (酶活性和增幅分
别为 2. 811 6~ 4. 259 9 mo l(葡萄糖 ) g- 1 m in- 1
和 24. 00% ~ 87. 87% )。
2. 3 金属离子对松墨天牛成虫纤维素酶活性的影
响
松墨天牛除了其幼虫蛀食树干致使松树枯死
外,成虫还因为补充营养,啃食嫩枝皮, 造成寄主树
木衰弱。基于这种原因, 本文还研究了不同金属离
子及其浓度对成虫纤维素酶活性的影响。表 3反映
了实验设计下 8种金属离子 ( C a+ +、N a+、Ag+、
Zn
+ +、Pb+ +、Mn+ +、Fe+ +和 Cu+ + )在两个浓度梯度
( 1. 0、2. 0 mmo l L- 1 )下该酶系的活性测定值。与
对照相比较, 这 8种离子对纤维素酶的效应可以划
为起激活作用和起抑制作用两类。前者包括 Ca+ +
和 Fe+ + 2种, 后者包括 Na+、Ag+、Zn+ +、Pb+ +、
Mn
+ +和 Cu+ +共 6种。
208
第 2期 索风梅等: 松墨天牛纤维素酶的研究 . 离体条件下金属离子对松墨天牛纤维素酶活性的影响
表 3 松墨天牛成虫纤维素酶活性与金属
离子种类和浓度的关系
m ol(葡萄糖 ) g- 1 m in- 1
离子
种类
Cx酶
a b
1, 4葡萄糖苷酶
a b
C1 酶
a b
CK 0. 298 2 0. 298 2 0. 153 7 0. 153 7 0. 255 2 0. 255 2
C a+ + 0. 304 9 0. 381 2 0. 209 9 0. 224 4 0. 279 1 0. 315 3
N a+ 0. 294 8 0. 296 5 0. 150 2 0. 143 4 0. 251 8 0. 244 9
A g+ 0. 219 1 0. 178 7 0. 033 2 0. 028 1 0. 181 1 0. 104 7
Zn+ + 0. 170 9 0. 215 6 0. 053 9 0. 043 5 0. 136 5 0. 134 8
Pb+ + 0. 021 2 0. 019 4 0. 033 2 0. 024 6 0. 067 6 0. 029 8
M n+ + 0. 217 4 0. 182 9 0. 111 6 0. 092 9 0. 150 2 0. 114 1
Fe+ + 0. 301 8 0. 321 6 0. 171 7 0. 173 4 0. 269 6 0. 285 6
Cu+ + 0. 139 9 0. 127 9 0. 036 7 0. 026 3 0. 069 4 0. 038 4
注: a反应液中金属离子终浓度为 1. 0 mm ol L- 1; b反应液中
金属离子终浓度为 2. 0 mm ol L- 1。
就 Cx酶而言,用两种浓度的Mg+ +和 Fe+ +溶液
孵育后,酶活性分别上升到 0. 304 9、0. 301 8 mo l
(葡萄糖 ) g- 1 m in- 1 (低浓度 )和 0. 381 2、
0. 321 6 mo l(葡萄糖 ) g- 1 m in- 1 (高浓度 ) , 后
者增幅分别为 27. 83%和 7. 85% ; 而对 C1酶, 这两
种离子处理后的酶活性分别达到 0. 279 1、0. 269 6
(低浓度 )和 0. 315 3、0. 285 6(高浓度 ) mol(葡萄
糖 ) g- 1 m in- 1, Ca+ +、Fe+ + 分别比对照增加
937% ~ 23. 55%和 5. 64% ~ 11. 91%。1, 4葡萄
糖苷酶也同样受到它们的激活作用, 在这两种离子
作用下,酶活性增加了 36. 56% ~ 46. 00%和 785%
~ 1171%。
相对而言, Na+、Ag+、Zn+ +、Pb+ +、Mn+ + 和
Cu
+ +这 6种金属离子则表现为抑制效应, 其中
N a
+、Zn+ +和 Mn+ +的抑制作用相对较弱,即使用高
浓度的离子溶液对 Cx酶、,l 4葡萄糖苷酶和 C1酶
抑制效果也分别只有 0. 57%、6. 70%、4. 04%
(N a
+
)、27. 70%、71. 70%、47. 18% ( Zn+ + ) 和
3867%、39. 56%、55. 29% (M n+ + ) , 尤其是 N a+的
抑制效果最差; Ag+、Pb+ +和 Cu2+对纤维素酶的抑
制效果比 Na+、Zn+ +和 Mn+ +要好得多, 在低浓度下
它们的抑制效率依 Cx酶、,l 4葡萄糖苷酶和 C1酶
分别达到 40. 07%、81. 72%、58. 97% ( A g+ )、
9349%、83. 99%、88. 32% ( Pb+ + )和 57. 11%、
8289%、84. 95% ( Cu+ + ), 其中 Pb+ +抑制效果要比
Cu
+ +和 Ag+好。
2. 4 Cu+ +对松墨天牛成虫纤维素酶活性的影响
由于生产实际中 Cu+ +具有 Pb+ +和 Ag+不可多
得的优越性,本文进一步研究不同浓度梯度下 Cu+ +
对松墨天牛成虫纤维素酶的抑制效应。表 4是实验
设计的 7种浓度下成虫纤维素酶的活性值。显然,
不同浓度的 Cu+ +对松墨天牛成虫纤维素酶抑制效
应不同, 抑制效果在 17. 87% ~ 95. 20% ( Cx酶 )、
4704% ~ 91. 80% ( ,l 4葡萄糖苷酶 )和 51. 92%
~ 95. 06% ( C1酶 )。进一步比较发现,在低浓度 ( 0.
1~ 1. 0 mmo l L- 1 )下, Cx酶所受到的抑制作用没
有 ,l 4葡萄糖苷酶和 C1酶明显, 其抑制作用低于
30% ,但是在高浓度 ( 5~ 50 mmo l L- 1 )下 Cu+ +对
3个组分酶抑制效果基本相同 ( 70. 39% ~ 9520%、
86. 21% ~ 91. 80%、82. 25% ~ 95. 06% ), 表明在生
产实际中用 Cu+ +作为松墨天牛的抑制剂其浓度不
能太低,否则会影响抑制效果而无法达到预期目标。
表 4 Cu+ +对松墨天牛成虫纤维素酶活性的抑制效应
m ol(葡萄糖 ) g- 1 m in- 1
浓度 /
(mmol L- 1 )
Cx酶
酶活性 > CK /%
葡萄糖苷酶
酶活性 > CK /%
C1酶
酶活性 > CK /%
CK 0. 298 2 0. 153 7 0. 255 2
0. 1 0. 244 9 - 17. 87 0. 081 4 - 47. 04 0. 122 7 - 51. 92
0. 5 0. 226 0 - 24. 21 0. 067 6 - 56. 02 0. 112 4 - 55. 96
1. 0 0. 217 4 - 27. 10 0. 036 7 - 76. 12 0. 069 4 - 72. 81
2. 0 0. 182 9 - 38. 67 0. 026 3 - 82. 89 0. 038 4 - 84. 95
5. 0 0. 088 3 - 70. 39 0. 021 2 - 86. 21 0. 045 3 - 82. 25
10 0. 029 8 - 90. 01 0. 014 3 - 90. 70 0. 017 7 - 93. 06
50 0. 014 3 - 95. 20 0. 012 6 - 91. 80 0. 012 6 - 95. 06
3 结论
本文在研究金属离子对松墨天牛活体条件纤维
素酶的影响的基础上, 继续研究这些离子对离体条
件纤维素酶活性的效应。研究结果表明: 实验条件
下 Cu+ +、Fe+ +、Mn+ +、Ca+ +、Pb+ +、Ag+、Zn+ +、
N a
+
(浓度 1. 0和 2. 0 mmol L- 1 )对松墨天牛幼虫
纤维素酶活性的效应不同, 与对照相比, 用 Cu+ +、
Mn
+ +、Ca+ +、Pb+ +、Ag+、Zn+ +、N a+处理后酶活性
下降,表明这 7种金属离子对纤维素酶具有抑制效
应;而 Fe+ +则能激活纤维素酶的活性, 对纤维素酶
有促进作用。这种现象不论离子浓度的高低、纤维
素酶的组分 ( Cx酶、,l 4葡萄糖苷酶、C1酶 )都有
很鲜明的体现。进一步比较这些抑制性金属离子,
发现 Cu+ +、Pb+ +和 Ag+的抑制效果较好,低浓度下
就表现出很强的抑制效应, 而 Mn+ +、Ca+ +、Zn+ +和
N a
+的抑制效果稍微差一些, 尤其是 Na+即使在高
浓度下的抑制效果也不太明显。这些金属离子对纤
维素酶的效应与对松墨天牛活体下纤维素酶的效应
209
林 业 科 学 研 究 第 19卷
相似。
金属离子浓度梯度对纤维素酶活性影响的研究
结果表明:参试 6种常见的金属离子 ( Cu+ +、Ca+ +、
Mn
+ +、Fe+ +、Pb+ +和 Zn+ + )浓度梯度 ( 0. 1 ~ 500
mmo l L- 1 )对松墨天牛幼虫纤维素酶 ( C1酶、Cx酶
和 ,l 4葡萄糖苷酶 )的影响差异显著。Fe+ +对纤
维素酶具有较强的激活作用,用不同浓度梯度 Fe+ +
孵育后酶的活性得到不同程度的增加 ( 1. 643 5~ 4.
515 9 mo l(葡萄糖 ) g- 1 m in- 1 ), 而且 Fe+ + 浓
度越大对 Cx酶活性具有越大的激活效应;而 Cu+ +、
Ca
+ +、Mn+ +、Pb+ +和 Zn+ + 5种对 Cx酶的活性具有
抑制作用: Cu+ + 和 Pb+ + 的抑制效应最强, 相对而
言, Ca+ +、Mn+ + 和 Zn+ + 抑制效果只有在高浓度
( 10、50 mmo l L- 1 )下才具有相对较大的抑制作用。
此外,进一步研究了 Cu+ +不同浓度梯度对松墨
天牛成虫纤维素酶的抑制效应。结果表明, Cu+ +
对松墨天牛成虫纤维素酶抑制作用存在浓度梯度效
应, 在试验所用的浓度梯度范围抑制效果在
1787% ~ 95. 20% ( Cx酶 )、47. 04% ~ 91. 80% (
,l 4葡萄糖苷酶 )和 51. 92% ~ 95. 06% ( C1酶 ) , 这
也与活体条件下的研究结果相似; 但是, 在低浓度
下, Cx酶所受到的抑制效果没有 ,l 4葡萄糖苷酶
和 C1酶明显,其抑制作用较低 (不到 30% ), 但是在
高浓度下这 3个组分酶抑制效果基本相同 (大于
70% )。因此, 在生产实际中用 Cu+ +作为松墨天牛
的抑制剂其浓度不能太低, 否则会影响抑制效果而
无法达到预期的目标。
参考文献:
[ 1 ] 嵇宝中,刘曙雯. 天牛防治措施和对策分析 [ J] . 林业科技开发,
2001, 15( 2 ) : 7~ 9
[ 2 ] 赵军,小仓信夫,矶野昌弘. 光肩星天牛的人工饲养 ( % ) [ J] .
北京林业大学学报, 1999, 21 ( 4) : 58~ 61
[ 3 ] 李卫芬,许梓荣,孙建义,等.金属离子对糖化酶活性的影响 [ J] .
浙江农业大学学报, 1999, 25 ( 3) : 296~ 298
[ 4 ] 单谷,罗廉,余世袁.金属离子对纤维素酶制备的影响 [ J] . 林产
化学与工业, 1998, 18 ( 3 ): 53~ 57
[ 5 ] 张丽萍,董超,王迎春,等.几种离子对纤维素酶活力的影响 [ J] .
河北省科学院学报, 2000, 17 ( 4) : 235~ 238
[ 6 ] 索风梅, 林长春, 王浩杰, 等. 松墨天牛纤维素酶性质的研究
[ J] .林业科学研究, 2004, 17( 5) : 583~ 589
[ 7 ] 殷幼平,程惊秋,蒋书楠.桑粒肩天牛纤维素酶的性质研究 [ J] .
林业科学, 1996, 32( 5 ): 454~ 459
[ 8 ] Pau lson K Z, Ku rtz L T. M ichael is cons tan ts of u rease[ J] . Soil Sci
S oc Proc, 1970, 34: 70~ 72
210