全 文 ：维 卷
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光因子对石刁柏愈伤组织生长过程中
蛋白质含 , 及酶活性变化的影响 ‘
赵 洁 程井辰
7华中师范大学生物系 武汉 ∀ #。。8 9 :
提 要 在不 同 的光因子条件下 , 石刁柏愈伤组织的生长曲线均呈 “2 ” 型 。 愈伤组织的
可溶性蛋白质含 ; 以黄光最高 , 其次为蓝光 、 黑暗 、 白光、 绿光 、 红光。 在蓝光 、 黄光 、
红光条件下 , 愈伤组织的非特异性酮酶活性均出现 # 个峰 , 而绿光 、 白光 、 黑暗条 件下
则出现 个峰 , 以第8 天的峰值相比 , 其峰值的大小顺序为 < 黄光 、 蓝光 、 白光 、 红 光 、
绿光 、 黑暗。 除红光为 个过氧化物酶活性峰外 , 其他均为 个活性峰 , 其峰值的大小
顺序是 < 黄光 、 蓝光 、 绿光 、 白光 、 黑暗、 红光。 各光因子条 件下均出现 个超氧物歧
化酶活性峰 , 并以白光条件下的峰值最高。
关 饲 石 刁柏 , 光因子 , 愈伤组织 , 蛋白质 , 酶活 性
石刁拍又名芦笋 7 ) 。, = > = 6 “? 。≅了幼 ΑΒ =4 ΑΧ ∗ : 为多年生草本植物 。 它既能作为
蔬菜 , 又能作为观赏植物 , 并具有抗癌效应 。 自 ! Δ Ε年以来 , 我们用石刁柏下胚轴 、 幼
茎 、 茎尖等材料诱导的愈伤组织反复继代培养 , 保持至今 , 仍具有较强的生长增殖能力
和形态发生能力〔” , 并具有生长快 、 周期短 、 产量高的特点 , 因而可望作为大规模培养
和生物工程产 品的好材料 。
在植物组织培养中 , 光影响值物愈伤组织的生长发育和生理变化〔’一 ‘’。 但不同的光
因子对不同植物愈伤组织 的生长 均有不同的效应 。 2 Φ ΑΓ Φ 『 ; 等 〔们认为蓝光和近紫外光有
促进烟草叶愈伤组织生长的作用 , 王维荣等〔’∃认为蓝光促进黄瓜愈伤组织 的生长 , 红光促
进番茄愈伤组织 的生长 。 同时 , 在不同的光条件下不 同植物的愈伤组织表现出不同的生
理差异 〔” ” “, 。 近年来 , 在植物体外形态发生中 , 人们对过氧化物酶 7ΗΒ Ι :研究较多 , 认
为它是组织和器官分化的标志酶〔8 ’吕’。 Η % Ι是否也是愈伤组织增殖过程中生长和衰 老的
标志酶呢 ϑ本文就这一问题 , 对不 同的光条件下 石刁柏愈伤组织 的生长规律和生长过程 中
可溶性蛋白质含量 、 非特异性醋酶活性 、 过氧化物酶活性及超氧物歧化酶活 性 的 变 化
进行了研究 , 以探讨光因子在愈伤组织生 长过程中的调控机理 , 同时寻找石刁柏愈伤组
织最高生长率和可溶性蛋 白质含量的光照条件 , 为进一步大规模培养提供理论依据 。
材料与方法
实验材朴 以 本 实验室继代培养 的石刁柏愈伤组织 7 淡黄色 、 松散 、 颗粒状 : 作
本文于 。。年 月 8 日收到 , 。。#年Ε月 Κ 日收到修改稿
申 国家自然科学基金资助课题。
Ε 欢 汉 植 物 学 研 究 第妞态
为实验材料 。
培养条件 将石刁柏愈伤组织接种到 Λ Χ Μ 4二6 Ν ∗ Ο , ∀ 一Ι Μ 9 Ε 9 ! Ν ∗ Κ 一 − ) 的固体
培养基上 , 置蓝光 7 − : 、 绿光 7 Π : 、 黄光 7 Θ : 、 红光 7 ∋ : 、 白光 7 Ρ : 、 黑 暗
7 Ι : 的培养箱内培养 , 除黑暗外 , 每日光照 Δ 一 小时 , 温度为 Ε 士℃ 。 各种荧光
灯的主要技术参数见表 。
斑 各种炙先灯的主耳彼术价 傲
. = Γ 4Φ Η > Α Σ = > Τ ; Φ Φ Υ ς Α Φ = 4 Η= > = Σ Φ ; Φ > Β ≅ Ω Α ≅ ≅Φ > Κ ς ; ≅45 Β > Φ Χ Φ Φ ς ; 4= Σ ΗΧ
项 目 光 源 ∗ Α。、; 。。 5 > Φ Φ
蓝光
−
绿光
Π
黄光
Θ
红光
∋
白光
Ρ
黑暗
Ι
波长范围 7纳米 :Ρ = Ξ Φ 4 Φ ς 6 ; Γ ∀ 9 一Ε ∀ 9 ∀ 曲9 一 Ε ! 9 Ε 9 一 Κ Ε 9 Κ 9 9 一 Κ ! 9 ∀ 9 一 Κ !9
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波长峰值 7纳米 :
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, 45 Φ 7 ς Σ :
功率 7瓦 :Ζ Β , Φ > 吸[ 〕
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生长率的浏定 每一种 光处理 Δ一9 瓶 , 每瓶接种约 ∀ 一 Ε ! 愈伤组织 , 每隔 Ε
次愈伤组织生长率 , 重复 次 , 取其平均值 。
愈伤组织生长率 76: <
样品制备 称取 46 愈伤组织 , 加入 Σ 4
鲜重 一 原鲜重
原鲜重
样品缓冲液 , 冰浴中研 磨 。 以 Ε 9 9小Ζ 。
的速度离心 9 分钟 , 取上清液备用 。
Ε 蛋白质含量浏 定 按 ∗” [ > Τ 的方法 〔。/测定可溶性蛋白质含量 , 以每克鲜重愈伤组
织所含的毫克蛋 自质量来表示 7 Σ 6 Ν ! ≅> [ ; : 。
Κ 酶活性浏定 按禹邦超等的偶氮 色 素法 ;” ∃ 测定非特异性醋酶 7 ( 2 1 : 活性 , 以
∀ !Ε ς Σ 波长下的吸光率 7 Ω ) : 改变 9 9Ε 为 个非特异性 醋酶活性单位 7 5 Ν ! ≅> [ ;:
按张志 良的方法〔川测定过氧化物酶活性 , 以每毫克蛋白质每分钟吸光率的变化来 表示
7 」) Ν 二 Ας Ν Σ 6 Ζ : 。 按 Π Α= ς ς Β Ζ 4Α; ΑΧ的方法 〔川测定超氧物吱化酶7Χ % Ι : 活性 , 以 抑 制
( − . 光还原达 Ε9 ∴为 个酶活性单位 7 5Ν 6 ≅> [ ; : 。 可溶性蛋白质含量测定 和 酶 活
性测定均重复 次 , 取其平均值绘制曲线 。
结果与讨论
光因子 对愈伤组 织生长率的影响
在不同的光条件下 , 石刁柏愈伤 组织生长率有一定的差异 7 图 〕 。 生 长 曲 线 表
明从第 。一 Ε 天 , 愈伤组织生长较缓慢 , 第Ε天后愈伤组织生长逐渐增快 , 并达到生长
高峰 。 白光和黑暗条件下的生长高峰期为第Ε 天 , 蓝光 、 绿光和红光为第#9 天 , 黄光为第
#Ε 天 。 生长高峰期后 , 愈伤组织生长又逐渐减慢 。 不同的光条件下愈伤组织生长曲线均
呈 “ 2 ” 型 。 以生长高峰 期 的生 长率相比 , 黄光最高 7 # ! Ε : , 其次为 < 蓝光 7# 。Κ 8 : 、
绿光7# ! : 、 白光 7# 。 8 : 、黑暗 7# 。 9 : 、 红光 7 Δ :。 实验表明 , 黄光和蓝光能提高石刁
第 # 期 赵洁等 光因子对石习柏愈伤组织生长过程中蛋白溃含量及酶活性变化的影响 Ε #
柏愈伤组织 的生长率 。 据有关报道 , 蓝光能促进黄瓜愈伤 组织生物重量的增加〔”和斑叶
海棠叶片以及烟草叶片愈伤组织 的生长 〔” ‘ ? 红光促进番茄愈伤组织生物重量的增加〔” ?
而绿光促进锦葵胚珠愈伤组织 的生长 ;’ 。 由此表明 , 不同的光因子对不同植物的愈伤组
织生长具有不同的效应 。
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Ν
Ρ
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光巨子对石刁柏 伤组报生长率的影晌
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Λ 光巨子对石刁柏 伤组 报可洛性 白口 4 的影晌
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Ε ∀ 武 汉 植 物 学 研 究 第 卷
光 因子 对愈伤组织可溶性蛋 白质含量 的影响
在不同的生长时期和不 同的光条件下 , 石刁柏愈伤组织可溶性蛋白质含量均有明显
的差异 7 图 : 。 蓝光 、 红光 、 白光和黑暗条件下可溶性蛋白质含量均出现 个峰 , 绿
光下只出现 个峰 , 而黄光下则出现 # 个峰 。 除黑暗的第 个峰值为第 Κ 天外 , 其他均
为第 天 。 蓝光 、 红光和白光的第 个峰值为第#Ε 天 , 黄光和黑暗的第 个峰值则为第
8 天 。 其 中 , 红光 、 白光和黑暗的第 个峰不明显 。 黄光在第∀ 天时又出现了第 # 个峰
值 。 愈伤组织 的旺盛生长需大量的蛋白质等物质 , 因此 , 第 个可溶性蛋白质峰值 的出
现为愈伤组织生长高峰期的到来提供了物质基础 。 从图 可知 , 在愈伤组织生长过程中
可溶性蛋白质 含量在一段短暂的上升之后呈下降趋势 , 这与愈伤组织生长 高峰期到来以
前所需的蛋白及随后多转化为贮藏蛋白和结构蛋白有关 。 各种光条件下的第 个峰值均
高于第 个和第 # 个峰值 , 并 以黄光最高 7 ∀ ∀ ! : , 其次 为 < 蓝 光 7 ∀ 8 : 、 黑 暗
7∀ 9 : 、 白光 7 ∀ 9 9 : 、 绿光 7# !仃: 、 红光 7 # Ε : 。 因此 , 黄光和嗽光有利于石刁柏
愈伤组织生长过程中可溶性蛋白质 含量的提高 , 而红光则起抑制作用 。 据倪德祥报道 ,
蓝光能促进锦葵愈伤组织蛋白质含量的提高 , 而白光则相反〔’〕。 可见 , 光因子对不同植
物愈伤组织生长过程中可溶性蛋 白质含量的影响有一定 的差异 。
# 光 因子对愈伤组 织 ( Χ 1 、 Η% Ι 和 2 % Ι 活性 的影响
在石刁柏愈伤组织的生长过程 中, 蓝光 , 黄光和红光条件下 ( 2 1 均 出现 # 个 活 性
峰 , 分别在第 天 、 第8 天和第 ∀ 天 , 而绿光 、 白光和黑暗条件下 , ( 2 1则出现 个活
性峰 , 分别在第 8天 和第 ∀ 天 , 但蓝光下 的第#个峰和黑暗下的第个峰均不明显 。 各光因
子条件下第8 天的活性峰均高于第 天和第 ∀ 天的峰值 7 图 # : 。 这一特征与愈伤组织
生长高峰期均集 中在第Ε 一#Ε 天有关 。 以不同光条件下 第8 天 的活性峰相比 , 黄光最高
7 9 8 : , 其次为 < 蓝光 7 ! 8 Κ : 、 白光 7 ! ∀ 9 : 、红光 7 Δ 9 : 、 绿光 7 Ε 9 9 : 、
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( 5 Χ Α 4 : Β 4 2 皿 ς Ω ≅ 一。 2宜甲川 3 Η : 。 , 生∀ 1 , Χ 2 Δ 4 Α 5 !
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第 # 期 赵洁等 < 光因子对石刁柏愈伤组织生长过程中蛋白质含且及酶活性变化的影响 Ε Ε
黑暗 7 8 ∀ 9 : 。 因此 , 黄光能促进 ( 2 1 活性的提高 。 在愈伤组织生长过程中 , 第 8 天
之前( 2 1 活性呈上升趋势 , 之后∀呈下降的总趋势 , ( 2 1 活性的这一变化趋势与愈伤组织
生长高峰期后呈下降趋势相一致 。
在石刁柏愈伤组织生长的第 Κ 天 , 各光因子条件下的ΗΒ Ι 活性均低于第 。天 , 之后
逐渐上升 , 达到高峰 。 除红光在第∀ 天又出现第 个 ΗΒ Ι 活性峰外 , 其他光质条件下均
出现 个Η% Ι 活性峰 。 白光和黑暗下的活性峰出现较早 , 为第9 天 , 蓝光 、 绿光 、 黄光
和红光则为第8 天 7 图 ∀ : 。 各光因子条件下这一峰值均出现在愈伤组织生长高峰期之
前 , 因此 , 它是愈伤组织生长高峰期到来的标志 。 随愈伤组织生长 逐 渐 减 慢 , Η% Ι 活
性呈下降趋势 。 可见 , 愈伤组织的生长曲线与Η% Ι 活性曲线相一致 , 因此 , Η % Ι不仅是
植物细胞分裂 、 器官分化 、 胚状体发生的标志酶 〔” ” ”川 , 也是愈伤组织生长和衰老
过程中的标志酶 。
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图 . 光因子对石刁柏愈伤组织Γ ∗ Ζ 活性的形晌
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不同光因子条件下 Γ∗ Ζ活性峰值 以黄光最高 / (Ρ ,Σ . − , 其次为 Η 蓝光 / ([ Σ ? [− 、
绿光 / ( Σ . Λ Σ − 、 白光 / ( Σ ; ? ( − 、 黑暗/ ( + 。, . ? − 、 红光 / ( Λ 。 Λ ; ( − 。 这一 结 果 与 不
同光因子条件下愈伤组织最高生长率顺序相一致 , 即Γ Ζ 活性的大小与愈伤组织生长率
的高低成正相关性。 表明各种不同光因子通过调控愈伤组织中Γ∗ Ζ 活性的大小 , 而对其
愈伤组织 的生长产生不同的生理效应 , 进一步论证了Γ Ζ 能作为愈伤组织生长过程中的
标志酶 。
不 同光条件下愈伤组织的Ω ∗ Ζ 曲线均出现 Λ 个活性峰 。 第 ( 个活性峰均为第Λ, 天 ,
第 Λ 个活性峰则不同 , 蓝光和白光为第 ;+ 天 , 绿光 、 黄光 、 红光和黑暗为第 .Λ 天 / 图
+ − 。 第 ∀ 个峰值的大小顺序是 Η 白光 / [ [ Σ Σ − 、 黑暗 / [ ; . + − 、 绿光 / [ Λ Ρ ? − 、
Ε Κ 武 汉 植 物 学 研 究 第 卷
蓝光 7 Κ Ε! : 、 红光 7 Ε 9 Ε Ε : 、 黄光 7 ∀ 8 9 : , 第 个峰 值 的 大 小 顺 序 是 < 白 光
7 8 ∀ 8 : 、 红光 78 8 ∀ :、 蓝光 7 Κ Ε ! : 、 黑暗 7 Ε Ε 。 ∀ # : 、 黄光 7 ∀ 8 Δ # : 、 绿光
7 Ε 9 : 。 因此 , 白光能促进 2 Β Ι 活性的提高 。 图 和图 Ε 表明 , 各光因子条件下愈伤
组织的生长高峰均位于2 % Ι Ο 个峰之 间的低谷内 。 Χ Β Ι 的第 个峰值是愈伤组织生长 高
峰 即将到来的标志 , 而第 个峰值是愈伤组织开始进入衰老期的象征 , 随衰老的进程 ,
2 % Ι 活性呈下降趋势 。说明衰老早期 2 % Ι 活性上升 , 能有效地清除 Β 石, 而衰老后期 2 % Ι
活性下降 , 则不能有效地清除 9 石。 9 石活性氧累积 , 很易引发氧化性破坏作用〔” , 而导
致愈伤组织 的衰老 。
综上所述 , 黄光和蓝光能促进石刁柏愈伤组织 的生长 , 提高可溶性蛋白质的含量 ,
( 2 1 和Η% Ι的活性 , 而自光能提高2% Ι 的活性。
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田 + 光因子对石刁柏愈伤组织Φ , Ζ活性的影晌
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, 考 文 献
赵洁 , 程井辰 石刁柏愈伤组织形态发生能力及器官发生的研究 。 武汉植物学研究 , ( ? ? Λ , (, / . − Η
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王维荣 等 光质对黄瓜及番茄愈伤组织培养中分化和有关酶的影响 植物生理学报 , 】? ? ( , ( [/ Λ − Η
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倪德祥 光在植物组织培养中的调控作用 自然杂志 , ( ? ΡΣ , ? / ; − Η (? ;一 (”
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靳占忠等 红花的愈伤组织诱导及其与过氧化物酶和醋酶同工酶的关系 植物生理学通讯 , (? Ρ。/ ; − Η
(+一 ( Ρ
王亚馥等 拘祀组织培养中过氧化物酶和可溶性蛋白质的变化。 买验生物学报 , (? “ , Λ Λ〔( − Η (一+
王建华等 超氧物歧化酶 / + ∗ Ζ − 在植物逆毋和衰老生理中的作用 植物生理学通讯 , (? Ρ ? , / (− Η ∀
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第 # 期 赵洁等 光 因子对石 刁柏愈伤组织生长过程中蛋白质合最及酶活名变化的影响 Ε 8
Θ = Σ = Ω = Θ Φ ; = 4。
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禹邦超等 非特异性醋酶 急活力的分光光度 测定法 武汉大学学报 · 生物工程专刊 , ! !9 !!一 9#
植灼生理学实马封旨导 7第 版 : , 高等教育出版社 , ! ! 9 Ε ∀一 Ε Ε
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张志良主编
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ΗΦ = Ψ Χ Ας 6 > Φ Φ ς , [ Υ Α ; Φ = ς Ω Ω = > Ψ 4Α6 Υ ; Χ . Υ Φ Ω Φ Φ 4Ας Φ Β ≅ ; Υ Φ ΗΦ = Ψ Ξ = 45 Φ , [ = Χ Α ς
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