全 文 ：离体马尾松胚萌发过程中 !及其氧化酶
和生物大分子合成的变化!
吕成群，黄宝灵
（广西大学林学院，广西 南宁 #$%%%&）
摘要：离体马尾松（!#$% &’%%(#’#’ ’()*+）胚萌发过程中，过氧化物酶活性逐步增强，&% ,
和 -% ,出现两个剧增期。!氧化酶活性逐渐降低，&% ,和 -% ,出现两个剧降期。!含量则
一直维持上升趋势。同位素前体标记检测表明，蛋白质合成速率在 # ,明显提高，&# ,速率加
快，$% . -% ,出现一个平缓阶段，-% ,后剧增；/0合成速率，在 &# ,以前处于低水平，&# ,
开始加快，1# . $% ,出现一个平缓阶段，$% ,后速度提高；20合成速率在 -% ,才明显加快。
关键词：离体马尾松胚；过氧化物酶；吲哚乙酸氧化酶；吲哚乙酸；生物大分子
中图分类号：3 4-# 文献标识码： 文章编号：%1#$ 5 16%%（1%%1）%7 5 %674 5 %7
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植物种子的萌发可看作是胚恢复活跃生长的过程。它是胚细胞由休止状态向新的发育过
程过渡。在种子胚萌发过程中，既有成熟种子胚内含贮藏的 )/0在萌发前期转录活力尚未
恢复时就开始蛋白质合成以及胚内原有的转录产物 /0信息的表达和胚细胞基因的重新活
化启动，又有通过新合成 20的转录合成 /0和通过 )/0的翻译合成新的蛋白质。而
云 南 植 物 研 究 1%%1，>?（7）：674 . 66-
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! 收稿日期：1%%1 5 %- 5 &#，1%%1 5 %6 5 &T接受发表
作者简介：吕成群（&4#6 5）男，副教授，在职博士研究生，主要从事植物生理生化和分子生物学研究。
!在其中的作用及与这些生物大分子之间的关系如何，尚不清楚。研究种子胚萌发过程中
!和 #$、%$及蛋白质合成的变化规律及相互关系，对于揭示 !的作用机理及种子萌
发的调控机理，都有重要意义。本文以木本植物马尾松种胚为材料，研究其萌发过程中 !
和 #$、%$及蛋白质的合成动态，探索它们的作用机理、相互关系及变化规律。
! 材料与方法
!! 植物材料
供试马尾松（!#$% &’%%(#’#’ &’()*）种子由我院造林教研室提供，选取大小、色泽基本一致的种子供实验用。
!# 离体胚培养
剥取种胚，用 +,-./0123消毒 4 (56，无菌水冲洗 7次，于液体培养基中培养。培养基为 - 8 39:的无
机成分和有机成分，在黑暗、34;震荡培养，按规定时间分别取出供同位素测定用。为了尽量减少测定
放射性的污染和废物，尽量提高测定效率和适当减少工作量，选择的培养时间分别为 + <，4 <，-+ <，-4
<，3+ <，34 <，=+ <，7+ <，4+ <，>+ <。
!$ 过氧化物酶和 !氧化酶活性的测定
将材料迅速放在 + ? 7;低温冰箱内冰冻，按 -@=（A8 B）加入 +,+3 (C2 8 &磷酸盐缓冲液（D/>,4）在
冰浴中研磨成匀浆，四层纱布过滤，= 4++ E 8 (56离心 -4 (56，上清液即为酶粗提取液。
过氧化物酶活性测定参照 FG’6H（-I>4）和 A5JJK6)’L<等（-IM4）的方法。取酶液 3++!2，分别加入
+,=./3N3>++!2和 +,=.愈疮木酚 3,3 (2，摇匀，7M+ 6(处比色，以 - (56的 N#值变化作为酶的活性。
!氧化酶活性测定参照 &KK（-IM-）的方法。- (2酶液加 3 (2试剂（-）（-IO!0 96123，->=!0 二氯
酚，3++!0 !），34;暗中保温 =+ (56后，加入 3 (2试剂（3）（又名 :’2PCQHP5 EK’0K6J），在于 34;暗中放
置 =+ (56，4=+ 6(处比色，以透光率作为酶相对活性。
!% &’’的提取和测定按照华东师范大学（!()*）的方法。
!+ ,-’，.-’及蛋白质合成实验
参照孟祥栋等（-II3），)RS2TU’P5等（-IM4），#K22’SV52’等（-IO>）实验方法。收集分别按规定培养
时间的马尾松胚，经洗净消毒后，分别置于 - (2不同的处理液中，在培养箱中于 34;下暗中保温，蛋白质
合成处理液含 =/T&KS I!15 8 (2，青霉素 W4+!0 8 (2，硫酸链霉素 4+!0 8 (2，保温 4 <，间断摇动通气；#$合
成处理液含 =/TX 3!15 8 (2，其余同上，保温 = <；%$合成处理液含
=/TY 3!15 8 (2，其余同上，保温 = <。
取出保温一定时间的胚，用自来水冲洗，再分别用冰冷的 -+.X1和 O+.乙醇冲洗，吸干置于 Z 3+;冰箱
中 37 <，然后分别用 -+.X1（蛋白质合成）和 O+.乙醇（#$和 %$合成）研磨，提取，定容。各提取
液都在 = 4++ E 8 (56下离心 -4 (56。取上清液 +,7 (2，加入 4 (2闪烁液（4+ 0萘，7 0[[N，+,7 0[N[N[，溶于 -
2二氧六环），于 &\U液体闪烁计数仪上测定，用 UV值表示蛋白质、#$及 %$合成前体的吸收量。沉淀
部分用提取液反复多次冲洗、离心，直至游离标记物冲洗干净。X1沉淀加 +,4 (C2 8 & \N/ +,4 (2于 O+;水
浴中水解 =+ (56，加 /12中和，取上清液 +,4 (2加闪烁液测定 =/T&KS掺入量，表示蛋白质合成量。%$合
成：沉淀加 +,4 (2 +,4 (C2 8 &的 \N/于 4+;水浴中水解过夜，加 /12中和，取 +,= (2水解液加闪烁液测定
=/TY掺人量，表示 %$合成量。#$合成：沉淀加 - (2 4.高氯酸，M+;水解 7+ (56，4+;水解过液，再
加碱中和，取上清液测定 =/TX掺入量，表示 #$合成量。实验均重复 =次，结果数据为 =次平均值。
# 结果
#! 离体马尾松胚萌发过程中过氧化物酶活性、&’’氧化酶活性和 &’’含量的变化
从图 -可以看出，离体马尾松胚萌发过程中过氧化物酶活性和 !氧化酶活性的动态
+MM 云 南 植 物 研 究 37卷
图 ! 离体马尾松胚萌发过程中过氧化物酶活性、##氧化酶活性和 ##含量的动态变化
$%&’ ! (%)*+%, ,-.)&*/ %) +-* .,+%0%+1 23 4*526%7./* .)7 ## 26%7./* .)7 +-* ,2)+*)+ 23 ## 785%)& &*59%).+%2)
23 !#$% &’%%(#’#’ *9:512/ ,8;+85* # )*+(
变化可分为 <个阶段，第 !阶段 = > != -，第 ?阶段 != > @= -，第 <阶段 @= -以后。过氧化
物酶活性在胚萌发过程中呈上升趋势，但在 != -前活性很低，变化较小，!= -和 @= -分别
出现两个酶活性的剧增期。有趣的是，##氧化酶活性的变化趋势与过氧化物酶活性的刚
好相反，萌发过程中呈下降趋势，下降曲线的转折时间与过氧化物酶活性曲线转折时间相
吻合，在 != -前酶活性变化较小，!= -和 @= -分别出现两个酶活性剧降的转折点。##含
量的变化则与 ##氧化酶活性相反，与过氧化物酶活性变化相似，从萌发一开始，就呈上
升趋势，而且随着时间的进程，上升呈不断加快的趋势。
!! 离体马尾松胚萌发过程中蛋白质合成的变化
由图 ?可见，离体马尾松胚在萌发过程中对蛋白质合成前体
吸收（木本种子所需的吸水吸胀期相对较长），@= -后的吸收较快，增加的部分可能是与
吸胀萌发及生长有关的主动吸收引起的。从
!EEF期 吕成群等：离体马尾松胚萌发过程中 ##及其氧化酶和生物大分子合成的变化
尾松胚的萌发过程中，蛋白质合成的启动是非常迅速的。!#$%&掺入量在 !’ ( )’ *出现一
个平缓阶段，)’ *后又出现一个剧增。
图 + 离体马尾松胚萌发过程中蛋白质合成的动态变化
,-./ + 0-1%2-3 3*41.%5 -1 2*% 5612*%5-5 78 9:72%-1 ;&:-1. .%:<-142-71 78 !#$% &’%%(#’#’ %<=:675 3&>2&:% # )*+(
!# 离体马尾松胚萌发过程中 ?@A合成的变化
从图 !可以看出，离体马尾松胚在萌发过程中，对 ?@A合成前体!#B的吸收量和!#
B对 ?@A的掺入量都呈相似的动态变化。CD *以前，一直处于较低水平，CD *可检测到
?@A合成前体!#B的吸收，表明此时已开始有部分 ?@A合成，+D ( !’ *出现一个平缓时
期，!’ *后 ?@A合成速率又迅速提高。这表明，马尾松种胚萌发过程中前的 CD *，合成蛋
白质所需的各种 ?@A组分主要来源于胚中贮藏 ?@A，CD *时开始既有贮藏 ?@A的表达又
有新 ?@A的合成，而 +D ( !’ *时出现的平缓期，则是贮藏 ?@A逐渐消失，贮藏 ?@A与新
合成 ?@A的转换时期，这种转换完成后，?@A的合成迅速加快。
图 ! 离体马尾松胚萌发过程中 ?@A合成的动态变化
,-./ ! 0-1%2-3 3*41.%5 -1 2*% 5612*%5-5 78 ?@A ;&:-1. .%:<-142-71 78 !#$% &’%%(#’#’ %<=:675 3&>2&:% # )*+(
!$ 离体马尾松胚萌发过程中 E@A的变化
由图 ) 可见，离体马尾松胚萌发过程中，对 E@A合成前体!#F的吸收量和!#F 对
E@A的掺入量是在 )’ *才明显增快，此前一直维持在较低而平缓的水平。这表明在萌发
+GG 云 南 植 物 研 究 +)卷
到 ! #，离体胚才出现 $%&合成活性，在这过程中，$%&恢复复制活性来得较晚。
图 ! 离体马尾松胚萌发过程中 $%&合成的动态变化
’()* ! +(,-.(/ /#0,)-1 (, .#- 12,.#-1(1 34 $%& 567(,) )-78(,0.(3, 34 !#$% &’%%(#’#’ -897231 /6:.67- # )*+(
! 讨论
过氧化物酶普遍存在于高等植物中，并在植物的生长发育中起着重要的作用（王定
祥，;<=>；吴登如和赵毓橘，;<<;），但在植物生长调节中的作用方式尚有争议（徐如涓和
赵毓橘，;<=<；李宗霆，;<=?；吴登如和赵毓橘，;<<;），有的认为过氧化物酶具有 @&&氧化
酶的活性，而有的认为它只有过氧化物酶活性而无 @&&氧化酶活性，或认为它同时具有过氧
化物酶和 @&&氧化酶的活性。本实验结果中，过氧化物酶在离体马尾松胚的萌发一开始就有
较高的活性，而且与 @&&含量呈相反趋势。表明过氧化物酶在离体马尾松胚的萌发过程中只
有过氧化物酶活性而无 @&&氧化酶活性，而 @&&氧化酶活性降低是 @&&含量增加的原因。
过氧化物是遗传信息表达较好的标志，它的合成和表达受细胞内外许多因子和一系列
基因所调控（唐锡华和潘国桢，;<=A；B7-CC(, 等，;<=>；DE-71- 等，;<<;；廖祥瑞等，
;<<<），生长素影响基因表达是一个基本的问题。现在普遍认为，@&&促进生长与 F%&的
关系最大，@&&促进生长需要蛋白质的合成，也需要 8F%&的合成。本实验中，离体马尾
松胚萌发过程中蛋白质合成在 ? #即明显提高，;? #非常迅速，新 F%&的合成起始于 ;? #，
@&&含量和过氧化物酶活性则是 ; #迅速增加（图 ;）。这样的时间顺序关系表明，象其它种
子一样，马尾松种胚内也具备完整的蛋白质合成系统和成熟的 8F%&，由于贮藏 8F%&的存
在，使得种胚能在萌发初期转录活力尚未恢复时就开始依靠这些模板进行合成蛋白质。
随着种子吸胀、萌发，生命活动逐渐加强，并伴随着生物大分子的合成，其中 $%&、F%&
和蛋白质的合成是种子萌发的基础。@&&在促进生长的同时，仅依靠植物体本身现有的蛋白质
和 8F%&是不能维持长久的。@&&能够导致 8F%&的合成（曹宗巽和吴相钰，;<=），新的 8F%&
翻译为新的蛋白质，从而促进生长。从我们的实验结果（图 G，A）可以看出，F%&和蛋白质的
合成出现一个平缓阶段（F%&合成在 G? H A #，蛋白质合成在 A H ! #），这个阶段可看作是新
旧 8F%&、蛋白质合成的转换时期，贮藏 8F%&被新的 8F%&取代仅用 ? H ; #，说明这种周转
是非常迅速的，这种快速转换可能是 @&&的作用导致，因为这时的 @&&仍维持上升的趋势。
离体马尾松胚 $%&合成的启动晚于蛋白质和 F%&合成活性的出现，! #才明显出现
AII>期 吕成群等：离体马尾松胚萌发过程中 @&&及其氧化酶和生物大分子合成的变化
!#的合成，这与对稻胚（张兴海和唐锡华，$%&’）、小麦胚（()*+,-./01-，$%2%）、豌豆
（3,)4和 (5-6，$%2’）和蚕豆（78980/等，$%22）种子等的萌发实验结果是一致的。种子
萌发初期的蛋白质合成和 :#转录可能具有恢复细胞活力，激发各种生理生化过程的作
用，为 !#复制与细胞分裂提供物质基础。而 !#合成一旦开始，它的速度在短时间内
就会迅速增加。此时的过氧化物酶活性出现一个与 !#迅速增加的相似的曲线，随 !#
合成迅速增加，活性迅速增加，这说明过氧化物酶的合成受到某一基因的控制，当这一基
因得到表达后，过氧化物酶的合成受到促进。
〔参 考 文 献〕
华东师范大学生物系植物生理教研组主编，$%&;< 植物生理实验指导［=］< 北京：人民教育出版社，$&>—$&?
李宗霆，$%&? < 植物生长物质［=］< 广州：华南师范大学出版社，@;—@@
曹宗巽，吴相钰，$%&;< 植物生理学［=］< 北京：人民教育出版社，@&;
#AB8CD3)9/ ##，(5)EB,) F:，$%2? < GHH0I+ -H ,)J/B )K0/EK -E E8IC0/I )I/B J,-+0/E *4E+50*/* A4 0LA,4-E/I )M0* B8,/EK K0,L/E)+/-E［N］<
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Q00 OO，$%2$ < (4+-9/E/E I-E+,-CC0B /EB-C0 )I0+/I )I/B -M/B)*0 /*-0EZ4L0* /E +-A)II- I)CC8* I8C+8,0*［N］< +*/(6 +’4,%)*，&：$&$
Q/)- [:（廖祥瑞），\58 [(（朱新产），])E P\（万怡震）， 6 /*，$%%% < # ’DA0EZ4C)L/E-J8,/E0 /EB8I0B I)+/-E/I J0,-M/B)*0 /E
K,)J0 C0).0*［N］< 5$6/ +’46)3’4,%)* !%(（植物生理学报），#!（$）：&2—%@
=0EK [!（孟祥栋），Q/ T[（李曙轩），$%%@< O50 ,0C)+/-E A0+600E .0K0+)AC0 *-4A0)E *00B ./K-, )EB !#，:# )EB J0,-+0/E
*4L+50*/*［N］< 5$6/ +’46)3’4,%)* !%(（植物生理学报），$%（@）：$@$—$@?
O)EK [X（唐锡华），V)EK F\（潘国桢），$%&R< T+8B/0* -E +50 B0.0C-JL0E+)C A/-C-K4 -H 0LA,4-K0E0*/* /E 5/K50, JC)E+ < V0,-M/B)*0
)I+/./+4，C-I)C/Z)+/-E，)EB /*-Z4L0 J)++0,E* /E +50 B0.0C-J/EK 0LA,4- -H ,/I0（:04;/ ,/6%1/ Q< T8A*J< ^EB/I)）［N］< 5$6/ +’46)<
3’4,%)* !%(（植物生理学报），’（>）：R?2—R’?
])EK ![（王定祥）$%&’< (5)EK0* /E J,-+0/E I-E+0E+，J0,-M/B)*0 )EB J-C4J50E-C -M/B)*0 /*-Z4L0 J)++0,E B8,/EK B0.0C-JL0E+ -H J0),
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[8 :N（徐如涓），\5)- PN（赵毓橘），$%&% < GHH0I+* -H 0J/A,)**/E-C/B0 -E +50 )I+/./+/0* -H J0,-M/B)*0 )EB ^## -M/B)*0 /E 54J-I-+4C -H
I8I8LA0, *00BC/EK*［N］< 5$6/ +’46)3’4,%)* !%(（植物生理学报），$!（R）：@’R—@’2
\5)EK [X（张兴海），O)EK [X（唐锡华），$%&’< T0S80E+/)C )I+/.)+/-E -H +50 A/-*4E+50*/* -H L)I,-L-C0I8C0* /E ,/I0 0LA,4-*［N］<
5$6/ +’46)3’4,%)* !%(（植物生理学报），$#（$）：?&—’>
>22 云 南 植 物 研 究 @>卷