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Relationship between phosphopentose pathway and seed dormancyr eleasing of Panax quinquefolius

西洋参种子休眠解除与磷酸戊糖途径关系的研究



全 文 :t icum pteridophyllum Franch.。
据《植物名实图考》滇藁本的说明及附图 ,《滇南
本草》记载的藁本与我们实地考察所采得的滇芹标
本的植物形态、药材性状和功效相同。由此证实过去
和现在昆明及滇中地区使用的黄藁本是《滇南本草》
上记载的藁本 ,也是《植物名实图考》上记载的滇藁
本。
现代文献记载云南使用的“黄藁本”有 2种基
源。我们初步分析 ,造成上述情况的主要原因可能
是:滇芹做“藁本”使用历史较长 ,最初只在滇中昆明
地区使用 ,由于滇芹根一般呈棕黄色 ,故名“黄藁
本”;后来随着使用范围的逐渐扩大 ,在滇西、滇西北
地区也开始使用 ,但是由于在滇西、滇西北分布的丽
江藁本 ,其根的外形与滇芹根相似 ,难以区别 ,所以
将这两种植物的根都作“黄藁本”使用。目前由于丽
江藁本分布区域狭窄 ,资源量也相对较少 ,所以市场
上流通的大宗商品药材基本上是滇芹 ,丽江藁本只
在产地民间局部使用。 黄藁本作为云南地方性习用
药 ,其基源植物又有 2种 ,它们的药理、药效作用是
否一致 ,与药典收载的正品藁本有何异同 ,都是值得
进一步研究的问题。
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西洋参种子休眠解除与磷酸戊糖途径关系的研究
赵永华 ,杨世林 ,刘惠卿 ,刘铁城
(中国医学科学院协和医科大学药用植物研究所 ,北京  100094)
摘 要: 目的 探讨磷酸戊糖代谢途径与西洋参种子休眠解除的关系。 方法 用紫外分光光度法测定葡萄糖 -6-磷
酸脱氢酶 ( G6PDH)的活性 ,在 340 nm处测定吸光度 ,以每克鲜重 5 min吸光度的变化△ D340 /g fw· 5 min表示酶
活性的大小。结果 层积初期 ,西洋参种子 G6PDH活性水平很低 ;进入生理后熟期后 , G6PDH活性迅速持续升高。
G6PDH是磷酸戊糖途径 ( PPP)的关键酶 , G6PDH的活性大小是 PPP的限制因子。仅仅从 G6PDH酶活性的变化尚
不能肯定 PPP就与参洋参种子休眠的解除有关。 进一步的实验表明 ,呼吸抑制剂 NaN3可以增加西洋参种子萌发
过程中 G6PDH的活性 ,加速西洋参种子休眠的解除 ,且低温能促进 NaN3的这种作用。 结论 西洋参种胚后熟过
程中 ,随着种胚的迅速生长 , PPP在糖代谢途径中的作用越来越大 ,最终导致休眠的解除。
关键词: 西洋参 ;种子 ;休眠解除 ;磷酸戊糖途径
中图分类号: S567   文献标识码: B   文章编号: 0253 2670( 2001) 03 0259 03
Relationship between phosphopentose pathway and seed dormancy releasing of
Panax quinquefolius
ZHAO Yong-h ua , YAN G Shi-lin, L IU Hui-qing , L IU Tie-cheng
   ( Institute of Medicinal Plant , Chinese Academy o f M edical Sciences and Peking Union Medica l Colleg e, Beijing 100094,
China)
Key words: Panax quinquefolius L. ; seed; dormancy releasing; phosphopentose pathway
  西洋参 Panax quinquefolius L. 果实成熟时种 胚属于不完全类型 ,国内外对种胚滞育和休眠的原
·259·中草药  Chinese T raditional and Herbal Drug s  2001年第 32卷第 3期
收稿日期: 2000-01-12
因进行了大量研究 ,认为西洋参种胚的发育需要经
过层积才能完成后熟 ,而且层积需要暖 (≥ 15℃ ) -
冷 ( 0~ 5℃ )模式 [2, 3 ]。 进一步研究得知这两个过程
分别为西洋参种胚的形态后熟和生理后熟阶段 ,而
生理后熟阶段才是西洋参种胚休眠期。本文拟通过
对葡萄糖 -6-磷酸脱氢酶 ( G6PDH)活性和呼吸抑制
剂对 G6PDH活性影响的分析 ,阐述代谢途径的变
化与西洋参种胚休眠解除的关系。
1 材料与方法
1. 1 材料与处理:实验于 1995~ 1997年进行。所用
材料全部取自北京市怀柔西洋参联合开发总公司所
属参场种植的 3年生西洋参果实。在红果期取果实
样品 ,除去外果皮和中果皮后晾干进行层积处理。种
子和层积用的砂子均用 400倍液多菌灵消毒 ,层积
时种子∶砂子= 1∶ 3;层积温度为 ( 17± 2)℃。 层积
于 1995年 9月 25日开始。在层积过程中每隔 20 d
取样 1次 ,样品用液氮冷冻后贮于低温冰箱中以备
分析。
对完成形态后熟的种子 (胚率达到 90%以上 ) ,
用 0. 1 mol /L NaN3浸泡 ( 36 h)后 ,每种处理均在
4℃和 15℃两种条件下进行层积实验。在层积开始
和层积开始后第 5, 10, 15天各取 1次样 ,测定
G6PDH活性 ,在层积开始后第 10, 15, 20, 25, 30天
观察各处理种子的萌发情况。实验同时用蒸馏水处
理做为对照。
1. 2  G6PDH活性的测定:参照蒋传葵 [1 ]的方法。取
0. 5 g鲜材料加 1 mL pH 8. 5的 0. 1 mo l /L Tris-
HCl缓冲液和少量石英砂 ,于研钵中磨成匀浆 ,在 0
℃~ 4℃下离心 30 min( 10 000 r /min) ,取 0. 1 mL
上清液分析。 以反应液 (包括 0. 50 mL 0. 1 mol /L
Tris-HCl , 0. 30 mL 0. 1 mol /L MgCl2 , 0. 20 mL
4. 0 mg /L的 NADPH, 1. 7 m L重蒸水和 0. 1 mL
0. 1 mol /L葡萄糖 -6-磷酸钠盐 )为对照校零 ,以 2. 9
m L反应液加 0. 1 mL酶液立即用紫外分光光度计
在 340 nm处测定吸光度 , 5 min后再测吸光度的变
化 ,以△ D340 /g fw· 5 min表示酶活性的大小。
2 结果与分析
2. 1  G6PDH活性的变化动态与种子休眠解除过
程中 PPP的关系: 西洋参种胚后熟过程中 ,种子
G6PDH活性的变化动态见图 1。
从图 1可以看出 ,层积开始的前 120 d,种子
G6PDH活性水平很低 ,变化较平稳或缓慢上升 ;至
第 140天 (形态后熟结束 ,进入生理后熟期 )以后 ,
G6PDH活性迅速持续升高。 作为磷酸戊糖途径
图 1 西洋参种胚后熟期种子 G6PDH活性变化
( PPP)中的关键酶 , G6PDH的活性大小是 PPP的
限制因子。西洋参种胚后熟过程中种子 G6PDH活
性的变化动态似乎说明在种胚发育初期阶段糖代谢
是以糖酵解和三羧酸循环 ( EM P/ TCA)途径为主 ;
至种子裂口期种胚分化完全后 ,随着种胚的迅速生
长 , PPP在糖代谢途径中的作用越来越大 ,最终导
致休眠的解除。 这说明 G6PDH活性与西洋参种胚
前期发育 (形态后熟 )的关系不大 ,而对种胚休眠的
解除和种子萌发至关重要。
2. 2  NaN3处理对西洋参种子萌发率和 G6PDH酶
活性的影响:仅仅从 G6PDH酶活性的变化尚不能
肯定 PPP就与西洋参种胚休眠的解除有关。从呼吸
抑制剂 NaN3处理对休眠西洋参种子萌发率和
G6PDH活性的影响可进一步确定 PPP与西洋参种
胚休眠解除的关系。
2. 2. 1  NaN3对西洋参种子萌发率的影响:结果见
表 1。
表 1  NaN3对西洋参种子萌发率的影响* (% )
温度 (℃ ) 处理天数
10 15 20 25 30
CK 4 0 5 17 26 44
15 0 0 1 7 12
NaN3 4 1 46 67 85 91
15 0 38 55 70 82
  * 表中数据为 100粒种子 3次重复的平均值。
从表 1可以看出 ,低温有助于西洋参种子休眠
的解除 ,但需要相当长的时间 ( 1个月后的萌发率仅
达到 44% )。 NaN3都能有效地促进西洋参种子的萌
发 ,结合低温处理效果更好 ;室温下 NaN3处理效果
差一些 ( 1个月后萌发率达到 82% ) ,但比对照处理
萌发率要高得多。统计分析表明 , NaN3处理与对照
处理相比 ,差异达显著水平 (P < 0. 05)。
2. 2. 2  NaN3处理对西洋参种子萌发过程中
G6PDH酶活性的影响:结果见图 2。
从图 2可以看出 ,呼吸抑制剂 NaN3可以增加
西洋参种子萌发过程中 G6PDH的活性 ,与对照处
·260· 中草药  Chinese T raditional and Herbal Drug s  2001年第 32卷第 3期
图 2 不同温度条件下 NaN3处理对西洋参
种子萌发过程 G6PDH活性的影响
理相比 ,在室温和低温下 NaN3都提高了 G6PDH
酶的活性 ,而且后者效果比前者稍强 ,与对种子萌发
率的影响类似。这初步说明呼吸抑制剂 NaN3通过
增加 PPP的作用而促进西洋参种子萌发。
3 讨论
关于 PPP途径在解除种子休眠中的可能作用
首先是由 Majo r[4 ]提出的 , Gaber在研究了休眠和不
休眠的大麦中 PPP的相对活性后证实了这种观点。
随后 Simmonds和 Simpson[ 5]以及 Black[ 6]对野燕
麦休眠过程中糖代谢途径由 EMP /TCA到 PPP的
转变和 G6PDH活性的测试都证明 ,在休眠和不休
眠的大麦品种中 ,氧消耗量和脂肪含量均近似 ,所以
代谢途径由 EMP /TCA转向 PPP才是休眠解除的
原因。其他许多研究用呼吸抑制剂处理种子 ,都加速
了种子休眠的解除。这说明了种子休眠的解除取决
于某些氧化反应而不是通常的呼吸作用。 以上这些
研究结果成为 PPP解除休眠机制学说“休眠的打破
是糖代谢方式从 EM P /TCA转向 PPP的结果”的
基础。
本研究的结果表明 , G6PDH活性与西洋参种
胚前期发育 (形态后熟 )的关系不大 ,而对种胚休眠
的解除和种子萌发至关重要。呼吸抑制剂 NaN3可
以增加西洋参种子萌发过程中 G6PDH的活性 ,与
对照处理相比 ,在室温和低温下 NaN3都提高了
G6PDH酶的活性和种子萌发率 ,而且 NaN3和低温
存在协同作用。 有关外源激素对西洋参种子萌发过
程中 G6PDH的活性的调节作用我们将做进一步
研究。
参考文献:
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La(NO3 ) 3对猴头菌生长的影响
何冬兰 ,石其德
(中南民族学院化学系 ,湖北 武汉  430074)
摘 要 :目的 为探索 La ( NO3 )3对猴头菌 Hericium erinaceum ( Bull. ) Pe rs. 菌丝生长的影响及其生化机制。方法
 在猴头菌菌丝发酵液中 ,加入不同浓度的 La( NO3 ) 3 ,接种培养 7 d后 ,测定菌丝生长量及菌丝生长期间胞外酶的
活性。 结果  0. 75~ 1. 5 mmo l / L的 La( NO3 ) 3可显著提高猴头菌丝的生长 ; 0. 005~ 2. 0 mmo l /L的 La( NO3 )3可
提高猴头菌丝生长期间胞外蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶的活性及蛋白质的含量 ,且当 La( NO3 ) 3浓度为 1. 0 m mol /
L、 0. 75 mmo l /L时 ,这 3种酶的活性及蛋白质含量分别达到最高。结论  0. 75~ 1. 5 mmol /L的 La ( NO3 )3促进菌
丝分泌胞外蛋白 ,从而提高了猴头菌丝胞外蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶的活性 ,酶活性的提高又促进菌丝的生长。因
此 ,在培养猴头菌丝时 ,可在培养液中加入 0. 75~ 1. 5 mmol /L的 La( NO3 )3以促进菌丝的生长。
关键词: La ( NO3) 3;猴头菌 ;生长 ;胞外酶
中图分类号: S567   文献标识码: B   文章编号: 0253 2670( 2001) 03 0261 03
·261·中草药  Chinese T raditional and Herbal Drug s  2001年第 32卷第 3期
收稿日期: 2000-02-25;修回日期: 2000-07-17基金项目:国家民委资助项目 ,批准号: M 2Y98001作者简介:何冬兰 ( 1964-) ,女 ,湖北孝感人 ,硕士研究生 ,中南民族学院化学系副教授。 现从事微生物方面的教学与科研 ,主要致力于稀土对微生物的生物学效应及机制研究 ,已发表科研论文 19篇。 E-mail: hed onglan@ hotmai l. com