全 文 ：!#对甘薯愈伤组织淀粉酶活性的影响
龚子端，童 晋，张勇为，吕玉华，纳海燕!
（四川大学生命科学学院，四川 成都 !##!$）
摘要：用聚乙二醇（%&’）!###对甘薯愈伤组织进行处理后观察到其所含淀粉酶的活性变
化。这些变化随 %&’的浓度不同，处理时间长度不同而有显著差异。低浓度的 %&’（#()*、
*）处理愈伤组织其淀粉酶活性变化的幅度较小；而高浓度（+*）的 %&’处理所引起的淀
粉酶活性变化幅度较大；这一结果显示了 %&’对甘薯愈伤组织淀粉酶的调节作用。
关键词：甘薯；愈伤组织；淀粉酶；%&’
中图分类号：, -$) 文献标识码：. 文章编号：#/)0 1 /2##（/##)）# 1 ##!! 1 #)
!# $%&’()*+,- ).,’* /01%22+,- ,3 456()2% +-
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甘薯是一种广泛栽种的重要粮食作物，其藤叶主要用作饲料，块根既可作饲料，也可
直接食用或用作食品工业原料。!7淀粉酶是块根中仅次于甘薯贮藏蛋白的一种蛋白质成
分，约占块根可溶蛋白的 )*（D6 :;H 3V:，-+)；?@OG6H: :;H 4:Y:M9K:，--）。在自然栽
培条件下，只有块根有淀粉酶（!7淀粉酶），其余器官中几乎检测不到淀粉酶存在，4:Y:M9K:
（--）用切下的新鲜甘薯叶柄（带完整叶片）研究发现，蔗糖溶液促使!7淀粉酶活性的高表
达，光照也可诱导叶柄!7淀粉酶的少量表达，甘薯的!7淀粉酶正是来源于光合作用合成的内源
蔗糖的诱导产生的；对甘薯块根!7淀粉酶基因表达的研究表明，该基因的表达受蔗糖（>:JJ@K6
等，--）、多聚半乳糖醛酸、机械损伤和脱落酸（.Z.）（3GJ@等，--/）等的诱导。3GJ@等
（--/）用 ##M@I[D的 .Z.处理甘薯叶柄能够诱导!7淀粉酶 M\4.的大量表达。
云 南 植 物 研 究 /##)，=>（）：!! ] 2#
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! 通讯联系人 :9JG@K L@K P@KKCOT@;HC;OCS & 1 M:6I：G:N:;:^ OP9( CH9( P;
收稿日期：/##$ 1 # 1 -，/##$ 1 1 /!接受发表
作者简介：龚子端（-!- 1）男，重庆人，在读硕士研究生，主要从事植物分子遗传学研究。
甘薯!!淀粉酶是甘薯块根特异表达的淀粉酶，有关环境因素对甘薯!!淀粉酶表达的影
响还没见相关报道，这可能是因为在自然栽培条件下，环境因素难以控制，因此很难研究
环境因素对淀粉酶表达的影响。与自然栽培的甘薯相比，甘薯愈伤组织的生长和繁殖快，
各种条件易于控制。从以前的研究中发现，甘薯愈伤组织中表达有两种!淀粉酶的同工酶
和两种!!淀粉酶的同工酶，这些淀粉酶与已报道的!淀粉酶和甘薯块根的!!淀粉酶在性质
上都存在差异（张勇为等，##）。在其他植物材料中，环境因素对淀粉酶有明显的调节
作用，如水胁迫提高大麦叶片!淀粉酶基因的表达（$%&’()*+等，,-./）和黄瓜幼苗!!淀
粉酶活性（0%1)23*等，###），水和盐胁迫提高珍珠米（4*%56 7166*8）和玉米!!淀粉酶活性
（0%88%等，,---）。甘薯愈伤组织的这几种淀粉酶，与甘薯块根中表达的淀粉酶，在种类
和性质上存在明显差异，其表达调节的方式与已报道的淀粉酶是否相同？由于甘薯的!!淀
粉酶是块根特异表达，而!淀粉酶在块根中的表达量很少，因此几乎未见环境因素对它们
表达调节作用的报道。9:;/### 对植物的影响类似于人工设置的干旱条件，本文就
9:;/###在不同浓度和不同时间段对甘薯愈伤组织淀粉酶表达的调节作用进行报道。
! 材料和方法
!! 材料
,<,<, 甘薯 川薯 ,#,（ !#$#%& ’&(&(&) =%7 &>? &@2%+ A’? ,#,），四川省农业科学院作物研究所育成。
,<,< 培养基成分 无菌苗培养基为：BC D EF蔗糖；愈伤组织诱导和继代培养基为：BC D , 7GH= ，
I0 D #<, 7GH= / J KL D EF蔗糖。
!# 实验方法
,<<, 愈伤组织诱导及继代培养 取甘薯块根在温室中发芽，长至 M N /片叶时，取其芽经消毒后接种
到无菌苗培养基上。待长出无菌苗后，取其茎段接种至上述诱导培养基上，在暗室中诱导愈伤组织。将
诱导出的愈伤组织继代两次培养，每次间隔 ,M O。
,<< 9:;/###处理愈伤组织 在上述愈伤组织培养基中加入 9:;/###使其终浓度分别为 #
各种处理均每隔 , @取样，每次取一瓶，直至 -/ @。
,<
T *离心 ,# 71+，取上清液装入透析袋中，用 9:;####浓缩至 , 76后，分装为 I##6H份，置 J #S待用。
,<9:;不同时间段处理的样品 I##6经非变性 MF的聚丙烯酰胺凝胶电泳后（电泳液为 4Q .<.的 W51)!甘氨
酸，稳流 ,M 7L），将凝胶用蒸馏水洗 N E次，在含有 F的可溶性淀粉、W51)!QX6 ,## 77’6H=（4Q R<#）、
抗坏血酸 77’6H=溶液中 ERS孵化 ,M 71+，用蒸馏水至少洗 E次，Y /
,<
# 结果
所有处理样品经过非变性 MF的聚丙烯酰胺凝胶电泳并染色以后可以见到有 I条带，
其中第 I 条带十分微弱，图中只标出了两条!淀粉酶带（L,、L）和一条!!淀粉酶带
R/,期 龚子端等：9:;对甘薯愈伤组织淀粉酶活性的影响
（!）（张勇为等，#$$#）。将电泳图用生物软件 %&’())(*#+$进行分析得出数据并把所得数
据制成坐标图。
!# $%&、#& ’()处理愈伤组织对淀粉酶表达的调节作用
图 , 经不同时间段 $+-.的 /01处理的愈伤组织
淀粉酶活性的变化
—2道：愈伤组织经 $+-. /01处理 $、#、#3、45、
36、5$、7#、63、25 8
9:;< , %8= ()’=>(’:&? &@ (AB)(C=’(D’:E:’B F:’8 $+-.
/01 G:CH&C=G (’ ’8= G:@@=>=?’ ’:A=
I(?=C —2 0J’>(D’C &@ D()): F:’8 $+-. /01 (’ ’8= ’:A= &@
$、#、#3、45、36、5$、7#、63、25 8
从图 K及坐标图 K#可以看出，$+-.的
/01引起!K淀粉酶（L、L#）和K淀粉酶
（!）活性变化的趋势基本一致，!K淀粉酶
（L、L#）活性在 # 8、#3 8处比未经处理的愈
伤组织淀粉酶活性略有升高（L 相对活性强度
从 ##2+#升高到 #36+5，L#从 #$2+4$ 升高到
##2+22）但升高幅度不大，在 45 8活性开始降
低，在 36 8处酶活性达到最低（L 相对活性强
度为 4+7#，L#为 6#+4#），然后又逐步趋于平
稳。K淀粉酶活性在 # 8处也开始升高，到 #3
处酶活性达最高（! 相对活性强度由 $-+37升
高到 56+6#），其升高幅度大于!K淀粉酶活性
的升高幅度，然后开始降低，36 8达最低相对
酶活性强度 -5+2#，然后趋于平稳。. /01
处理的结果和图 K的变化情况基本相似。
!! %& ’()处理愈伤组织对淀粉酶表达的
图 , # $+-. /01处理愈伤组织淀粉酶活性变化曲线
!：L ：L# #：!
9:;< , # %8= ()’=>(’:&? &@ (AB)(C=’(D’:E:’B F:’8 $+-.
/01 G:CH&C=G ’8= D()):
调节作用
图 #K 及坐标图 #K# 的结果显示，-.的
/01处理愈伤组织后其淀粉酶的表达情况，!K
淀粉酶（L、L#）和K淀粉酶（!）的相对
活性强度变化趋势基本一致。L 在 # 8处酶
活性达到最高相对强度 #$3+5-，L# 在 #3 8处
酶活性达最高相对强度 2+74，接着酶活性
开始降低，至 36 8 处酶活性达到最低，然后
又略有上升。这一结果显示 -. /01 对甘薯
愈伤组织淀粉酶的调节作用强于低浓度
（$+-.、.）/01对该酶的调节作用。但是，
它们对酶的作用趋势却是基本一致的。
!* +& ’()处理愈伤组织对淀粉酶表达的调节作用
图 4K及其坐标图 4K# 表明 6. /01处理愈伤组织后淀粉酶的活性变化完全不同于
$+-.、.、-. /01处理的结果。处理 # 8，!K淀粉酶活性就明显降低（L 相对活性强
度从 74+-5下降到 # 8处的 25+5-、L# 从 4#+76降到 23+$4），然后缓慢升高，但总的趋
势比较平稳，活性强度变化幅度不大；K淀粉酶（!）的活性变化相对较明显，在 # 8、
#3 8处酶活性降低到十分微弱的程度（# 8处的活性强度只有 #+-3，#3 8处为 #+32），接
65 云 南 植 物 研 究 #7卷
着缓慢升高，在 ! #处达到最高酶活性（活性强度值达 $%&’’）。从坐标图看出，() *+,
对 -种淀粉酶作用的趋势仍然是基本一致的。
图 . $ 经不同时间 /)的 *+,处理的愈伤组织
淀粉酶活性的变化
$—0道：愈伤组织经 /) *+,处理 ’、$、%、-1、
%(、1’、!、(%、01 #
2345 . $ 6#7 89:7;8:3<= <> 8?@98A7’8B:3C3:@ D3:# /)
*+, E3AF
G8=7A $—0 +H:;8B:A <> B8993 D3:# /) *+, 8: :#7 :3?7 <>
’、$、%、-1、%(、1’、!、(%、01 #
图 - . $ 经不同时间段 ()的 *+,处理的愈伤组织
淀粉酶活性的变化
$—0道：愈伤组织经 () *+,处理 ’、$、%、-1、
%(、1’、!、(%、01 #
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’、$、%、-1、%(、1’、!、(%、01 #
图 . /) *+,处理愈伤组织淀粉酶活性变化曲线
!：I$ ：I #：J$
2345 . 6#7 89:7;8:3<= <> 8?@98A7’8B:3C3:@ D3:# /)
*+, E3AF
!：I$ ：I #：J$
2345 - . 6#7 89:7;8:3<= <> 8?@98A7’8B:3C3:@ D3:# ()
*+, E3AF
淀粉酶是水解淀粉的酶类，在植物、动物和微生物中都有表达。由于淀粉酶水解淀粉
的差异，可分为!K淀粉酶和K淀粉酶。!K淀粉酶在植物、动物和微生物中普遍存在，而K
淀粉酶却只存在于植物和少数微生物中（L8M8?N;8等，$00$）。甘薯愈伤组织中的淀粉酶
又不同于块根中的淀粉酶（张勇为等，’’）。甘薯块根K淀粉酶基因表达受蔗糖（O8::<;3
等，$00$）、多聚半乳糖醛酸、机械损伤和 IJI（P#:<等，$00）等的诱导。
*+,对植物的处理类似于人工条件下的干旱胁迫，从本实验分析的数据及其坐标图可
01$期 龚子端等：*+,对甘薯愈伤组织淀粉酶活性的影响
以看出：! 同一浓度 !#处理愈伤组织引起的淀粉酶活性变化趋势都十分接近，只是酶
活性变化的幅度有差异，其中低浓度的 !#（$%&’）所引起酶活性变化的幅度较小（图
()*坐标图），而 !#浓度越高，淀粉酶活性变化的幅度就更大（图 *)(、图 +)(及其坐标
图），这说明 !#的处理的确影响了甘薯愈伤组织三种淀粉酶活性的变化而且其变化的趋
势基本一致； !#处理愈伤组织所引起的#)淀粉酶活性强度变化相对于$)淀粉酶更为
显著。,’ !#处理的结果是在 (* -、*. -处淀粉酶的活性强度接近失活，尔后活性强度
开始恢复，在 /* -处达最高强度值（图 +)*）；$%&’、&’的 !#处理的结果同样引起#)淀
粉酶活性强度变化的幅度大于$)淀粉酶（图 ()(、图 *)(及其坐标图）。
#)淀粉酶能从淀粉的非还原性末端分解每两个葡萄糖单位的$)(，.糖苷键生成麦芽糖
而被广泛运用于饴糖、啤酒和高麦芽糖的生产（吕俊年，(0,.），由于 $%&’、&’的 !#
处理甘薯愈伤组织在 *. -处都引起#)淀粉酶活性的升高，而且处理后的酶活性比未经 !#
处理的酶活性更高。除 !#影响甘薯愈伤组织#)淀粉酶活性以外，蔗糖、光照、121也
同样引起#)淀粉酶活性的变化（34546784等，(00(）。因此我们可以通过 !#9$$$、蔗糖、
适当的光照对甘薯愈伤组织的处理来提取制备具有更高活性的#)淀粉酶制剂寻求一条有效
的途径。关于各种激素、蔗糖、光照对甘薯愈伤组织淀粉酶的调节作用的研究是本课题今
后所做的重点。
〔参 考 文 献〕
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$/ 云 南 植 物 研 究 */卷