Compar isons of Ascorbic Ac id Contents and Activ ities of Metabolism Relative Enzymes in Apple Leaves of Various Ages-文献传递-植物通论文库

摘要：以‘嘎拉’苹果(Malus domestica Borkh. ‘Gala’) 叶片为试材, 研究了幼叶、展开叶、成熟
叶、衰老叶4个不同时期叶片的抗坏血酸(AsA) 含量、合成和代谢相关酶活性及其相互之间的关系。结
果表明, 不同叶龄苹果叶片总抗坏血酸和AsA含量的变化趋势一致, 均在成熟期最高, 衰老期开始下降,
AsA关键合成酶GalLDH 活性表现出相应的变化。同时, 有助于AsA 再生的脱氢抗坏血酸还原酶
(DHAR) 、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR) 、谷胱甘肽还原酶(GR) 活性均在叶片衰老期最低, 并伴有
抗坏血酸过氧化物酶(APX) 活性的下降和H2O2的大量积累, 使抗坏血酸氧化程度在衰老期也达到最大。

Abstract:Ascorbic acid (AsA) metabolism, including AsA content, metabolism relative enzymes ac
tivities and relationship s among them, was investigated in leaves of app le (Malus domestica Borkh. ‘Gala’)
of various ages, i.e. young leaves, expanding leaves, mature leaves, aged leaves. The results showed that to
talAsA content and AsA content changed accordingly, reaching maximum in mature leaves and minimum in
aged leaves, and changes of GalLDH activitywere accordantwith AsA content. W ith the decline ofAPX ac
tivities and accumulation of H₂O₂ , the activities ofMDHAR, DHAR and GR which conduce to regeneration
of AsA were lowest at aged leaves, so as to the extent of AsA oxidation reached maximum in aged leaves.

全文：园　艺　学　报　2007, 34 (4) : 995 - 998
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2006 - 11 - 09; 修回日期 : 2007 - 05 - 25
基金项目 : 农业部 ‘948’项目 (20062G28) ; 西北农林科技大学 “拔尖人才支持计划”项目 (200522)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: fwm65@ sina1com)
不同叶龄苹果叶片抗坏血酸含量与其代谢相关酶活
性的比较
马春花 1 , 马锋旺 1, 23 , 李明军 1 , 韩明玉 1 , 束怀瑞 1, 2
(1 西北农林科技大学园艺学院 , 陕西杨凌 712100; 2 山东农业大学园艺科学与工程学院 , 山东泰安 271018)
摘　要 : 以 ‘嘎拉 ’苹果 (M alus dom estica Borkh. ‘Gala’) 叶片为试材 , 研究了幼叶、展开叶、成熟
叶、衰老叶 4个不同时期叶片的抗坏血酸 (A sA) 含量、合成和代谢相关酶活性及其相互之间的关系。结
果表明 , 不同叶龄苹果叶片总抗坏血酸和 A sA含量的变化趋势一致 , 均在成熟期最高 , 衰老期开始下降 ,
A sA关键合成酶 GalLDH 活性表现出相应的变化。同时 , 有助于 A sA 再生的脱氢抗坏血酸还原酶
(DHAR)、单脱氢抗坏血酸还原酶 (MDHAR)、谷胱甘肽还原酶 ( GR) 活性均在叶片衰老期最低 , 并伴有
抗坏血酸过氧化物酶 (APX) 活性的下降和 H2O2的大量积累 , 使抗坏血酸氧化程度在衰老期也达到最大。
关键词 : 苹果 ; 叶片 ; 叶龄 ; 抗坏血酸
中图分类号 : S 66111　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2007) 0420995204
Com par ison s of A scorb ic Ac id Con ten ts and Activ ities of M etabolism Rela2
tive Enzym es in Apple L eaves of Var ious Ages
MA Chun2hua1 , MA Feng2wang1, 23 , L IM ing2jun1 , HAN M ing2yu1 , and SHU Huai2rui1, 2
(1 College of Horticulture, N orthw est A & F U niversity, Yang ling, Shaanxi 712100, China; 2 College of Horticu lture Science and
Engineering, Shandong A gricu ltura l U niversity, Taipian, Shandong 271018, China)
Abstract: A scorbic acid (A sA ) metabolism, including A sA content, metabolism relative enzymes ac2
tivities and relationship s among them, was investigated in leaves of app le (M alus dom estica Borkh. ‘Gala’)
of various ages, i1e. young leaves, expanding leaves, mature leaves, aged leaves. The results showed that to2
tal A sA content and A sA content changed accordingly, reaching maximum in mature leaves and m inimum in
aged leaves, and changes of GalLDH activity were accordant with A sA content. W ith the decline of APX ac2
tivities and accumulation of H2 O2 , the activities of MDHAR, DHAR and GR which conduce to regeneration
of A sA were lowest at aged leaves, so as to the extent of A sA oxidation reached maximum in aged leaves.
Key words: App le; Leaf; Leaf age; A scorbic acid
抗坏血酸 (A sA) 是大多生物体内重要的抗氧化剂和许多酶的辅因子 , 在生长发育中起着重要作
用 (Noctor & Foyer, 1998)。由于 A sA在植物体不同发育时期或不同器官中作用不同 , 植物体内可通
过自身的合成与周转来调控 A sA的水平 ( Ishikawa et al. , 2006)。研究植物自身 A sA代谢规律 , 寻找
植物不同器官或不同发育时期 A sA代谢特点 , 对进一步研究 A sA在植物体内的功能及其水平调控可
能具有重要的意义。
作者以苹果品种嘎拉的叶片为材料 , 研究不同叶龄叶片 A sA含量与代谢相关酶的变化 , 以期为
依据 A sA水平研究调控及延缓叶片衰老进程提供理论基础。
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园　　艺　　学　　报 34卷
1　材料与方法
试材为西北农林科技大学园艺场长势一致的 5年生 ‘嘎拉 ’苹果 (M alus dom estica Borkh. ‘Ga2
la’) 叶片。果树株距 2 m, 行距 4 m, 在整个生长期所有田间管理与当地果园一致。于 2005年 4月
15号挂牌标记植株上生长一致的阳面外围春梢顶端新生叶片并计时。于 8月取标记枝条上叶龄约 5～
10 d (幼叶 )、20～25 d (展开叶 )、40～45 d (成熟叶 ) 和 100～120 d的 (衰老叶 ) 的叶片。采后
立即投入液氮带回实验室 , 放入 - 70℃冰箱 , 用于各项指标测定。各项指标重复测定 6次。
H2 O2含量测定参考林植芳等 (1988) 的方法。A sA、脱氢抗坏血酸 (DHA )、谷胱甘肽 ( GSH )、
氧化型谷胱甘肽 ( GSSG) 含量和抗坏血酸过氧化物酶 (APX)、脱氢抗坏血酸还原酶 (DAHR )、单
脱氢抗坏血酸还原酶 (MDHAR) 及谷胱甘肽还原酶 ( GR) 酶活性测定参考 Ma和 Cheng (2003) 的
方法。L -半乳糖酸 -γ -内酯脱氢酶 ( GalLDH) 酶活性测定参考 : ba等 (1995) 的方法。酶活性测
定采用 UV22500分光光度计。
数据统计分析采用 DPS数据处理系统。
2　结果分析与讨论
211　不同叶龄苹果叶片 A sA、D HA和总抗坏血
酸含量的差异
图 1表明 , 在幼叶、展开叶、成熟叶和衰老
叶中总抗坏血酸、A sA和 DHA含量差异很大。总
抗坏血酸和 A sA含量均是在成熟叶中最高 , 在衰
老叶中下降。
反映抗坏血酸氧化还原状态的 A sA /DHA比
值在展开叶期达到最高 , 衰老叶中下降 (图 3) ,
说明抗坏血酸氧化还原状态与叶片的衰老密切相
关。
安华明等 ( 2005a) 也曾报道刺梨叶片衰老
过程中总抗坏血酸、A sA和 DHA含量逐渐下降 ,
A sA的氧化程度增大。
212　不同叶龄苹果叶片 GSH、GSSG及总谷胱
甘肽含量的差异
GSH是植物体内另一个重要的抗氧化剂和氧
化还原势的调节剂 , 作为 DHA的电子供体 , 其氧
化还原态是通过 A sada 循环来与 A sA 联系的
(Noctor & Foyer, 1998)。
从幼叶到成熟叶 , 总谷胱甘肽含量变化幅度
不明显 , 但衰老叶中显著下降 , 同时 GSH含量在
衰老叶最低 ; 而 GSSG在展开叶和成熟叶中含量
较低 , 衰老叶中升高 (图 2)。从而 , 反映谷胱甘
肽氧化还原状态的 GSH /GSSG比值在展开叶最
大 , 衰老叶中降低 (图 3)。
图 1　不同叶龄苹果叶片 A sA、D HA及总抗坏血酸含量
F ig. 1　A sA, D HA and tota l A sA con ten ts in
apple leaves a t var ious ages
图 2　不同叶龄苹果叶片 GSH、GSSG及总谷胱甘肽含量
F ig. 2　GSH, GSSG and tota l GSH con ten ts
in apple leaves a t var ious ages
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　4期马春花等 : 不同叶龄苹果叶片抗坏血酸含量与其代谢相关酶活性的比较　
213　不同叶龄苹果叶片 Ga lLD H活性的差异
最近证实植物体内 A sA的主要合成途径是 L -半乳糖途径 , GalLDH是本途径中催化 A sA生物合
成的最后一个关键酶 , 在一定程度上调控着 A sA的生物合成 ( Ishikawa et al. , 2006)。GalLDH活性
从幼叶到成熟叶不断上升 , 在衰老叶有所下降 , 与总抗坏血酸含量的变化趋势基本一致 (图 4)。
A sA合成能力是决定 A sA水平的主要因素之一 , 可通过过量表达 Ga ILDH来提高植物体内 A sA水平 ,
目前已有这方面的相关报道 (安华明等 , 2005b)。
图 3　不同叶龄苹果叶片 A sA /D HA及 GSH /GSSG
F ig. 3　A sA /D HA and GSH /GSSG in apple leaves a t var ious ages
图 4　不同叶龄苹果叶片 Ga lLD H活性
F ig. 4　Ga lLD H activ ities in apple leaves a t var ious ages
214　不同叶龄苹果叶片 H2 O2含量及 APX活性的差异
如图 5所示 , 幼叶的 H2 O2含量最低 , 随着叶龄增加 , H2 O2含量显著增加 , 在衰老叶达到最大。
以 A sA为电子供体来清除 H2O2的 APX活性在幼叶和展开叶差异不大 , 在衰老叶中 , 相对于 H2 O2含
量的明显上升 , APX活性降低幅度较大 (图 6)。这说明苹果叶片的衰老与 APX活性下降 , H2O2大量
积累有关。
图 5　不同叶龄苹果叶片 H2O 2 含量
F ig. 5　H2O 2 con ten ts in apple
leaves a t var ious ages
图 6　不同叶龄苹果叶片 APX、MD HAR、D HAR和 GR活性
F ig. 6　APX, MD HAR, D HAR and GR activ ities
in apple leaves a t var ious ages
215　不同叶龄苹果叶片 MD HAR、D HAR和 GR活性的差异
A sA水平除了受合成影响外 , 还受再生影响。在 A sada循环中 , A sA 作为 APX电子供体清除
H2 O2同时 , 自身被氧化生成 MDHA (Noctor & Foyer, 1998)。MDHA一部分可经非酶歧化生成 A sA和
DHA , 另一部分可被 MDHAR还原为 A sA。DHA若不能及时被 DHAR还原为 A sA , 可进一步降解为
草酸和 /或酒石酸 ( Green & Fry, 2005)。因而 , DHAR对于维持 A sA水平及氧化还原状态极为重要。
本试验中 , 伴随叶片的老化 , APX活性的下降及 H2 O2的积累 , MDHAR和 DHAR活性下降 , 尤
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其在衰老叶活性最低 (图 6)。在幼叶和展开叶 , 合成酶 GalLDH活性相对较低 , 但高的 MDHAR和
DHAR活性维持了 DHA低水平和 A sA高水平。在衰老叶 DHAR和 MADHAR的明显下降与 DHA的积
累和 A sA含量下降相关。
我们在研究苹果离体叶片衰老过程时也发现二者的活性明显下降 (马春花等 , 2006) , 这说明
二者活性水平与衰老进程相关。近来 Barth等 (2004) 对 A sA缺乏拟南芥突变体的研究发现 , A sA水
平与衰老进程有关。
A sA再生能力伴随生长发育而下降 , 尤其在衰老期 , DHAR、MADHAR和 GR活性的明显下降与
DHA的积累和 A sA含量的下降相关 , 这说明通过增加再生酶的活性能提高植物 A sA积累 (Chen et
al. , 2003) , 进而对延缓衰老 , 增加抗逆性可能有重要作用。
References
An Hua2m ing, Chen L i2geng, Fan W ei2guo, L iu Q ing2lin. 2005a. A scorbate contents and activities of some antioxidant enzymes during senes2
cence of R osa roxburghii leaves. Acta Horticulturae Sinica, 32 (6) : 994 - 997. ( in Chinese)
安华明 , 陈力耕 , 樊卫国 , 刘庆林. 2005a. 刺梨叶衰老过程中维生素 C含量和部分抗氧化酶活性的变化. 园艺学报 , 32 ( 6) :
994 - 997.
An Hua2m ing, Chen L i2geng, Fan W ei2guo. 2005b. Cloning of cDNA fragment of L2galactono21, 42lactone dehydrogenase and its exp ression in
different organs of R osa roxburghii Tratt. Scientia Agricultura Sinica, 38 (3) : 571 - 575. ( in Chinese)
安华明 , 陈力耕 , 樊卫国. 2005b. 刺梨果实半乳糖内酯脱氢酶基因 cDNA片段的克隆及在不同器官的表达. 中国农业科学 , 38
(3) : 571 - 575.
Barth C, MoederW , Klessig D F, Conklin P L. 2004. The tim ing of senescence and response to pathogens is altered in the ascorbate2deficient A r2
abidopsis mutant vitam in C21. Plant Physiology, 134 (4) : 1784 - 1792.
Chen Z, Young T E, L ing J, Chang S C, Gallie D R. 2003. Increasing vitam in C content of p lants through enhanced ascorbate recycling. Pro2
ceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 100 (6) : 3525 - 3530.
Green M A, Fry S C. 2005. V itam in C degradation in p lant cells via enzymatic hydrolysis of 42O2oxalyl2L2threonate. Nature, 433: 83 - 87.
Ishikawa T, Dowdle J, Sm irnoff N. 2006. Progress in manipulating ascorbic acid biosynthesis and accumulation in p lants. Physiologia Plantarum,
126 (3) : 343 - 355.
L in Zhi2fang, L i Shuang2shun, L in Gui2zhu, Guo Jun2yan. 1988. The accumulation of hydrogen peroxide in senescing leaves and chlorop lasts in
relation to lip id peroxidation. Acta Phytophysiol. Sinica, 14 (1) : 16 - 22. ( in Chinese)
林植芳 , 李双顺 , 林桂珠 , 郭俊彦. 1988. 衰老叶片和叶绿体中 H2O2累积与膜脂过氧化的关系. 植物生理学报 , 14 ( 1) : 16 -
22.
Ma Chun2hua, Ma Feng2wang, L iM ing2jun, Han M ing2yu, Shu Huai2rui. 2006. Effects of exogenous ascorbic acid on senescence of detached ap2
p le leaves. Acta Horticulturae Sinica, 33 (6) : 1179 - 1184. ( in Chinese)
马春花 , 马锋旺 , 李明军 , 韩明玉 , 束怀瑞. 2006. 外源抗坏血酸对离体苹果叶片衰老过程的影响. 园艺学报 , 33 ( 6) : 1179 -
1184.
Ma F W , Cheng L L. 2003. The sun2exposed peel of app le fruit has higher xanthophyll cycle2dependent thermal dissipation and antioxidants of the
ascorbate2glutathione pathway than the shade peel. Plant Science, 165: 819 - 827.
Noctor G, Foyer C H. 1998. A scorbate and glutathione: keep active oxygen under control. Annual Review of Plant Physiology and PlantMolecular
B iology, 49: 249 - 279.: ba K, Ishikawa S, N ishikawa M, M izuno H, Yamamoto T. 1995. Purification and p roperties of L2galactono2γ2lactone dehydrogenase, a key en2
zyme for ascorbic acid biosynthesis, from sweet potato roots. Journal of B iochem istry, 117: 120 - 124.
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