全 文 ：广西 植 物 G ui ha ia (2 3) : 1 37一 1 4 3. 2 9 5 31 3了
几种氧化酶活性与植物对二氧化硫抗性的研究
植物本底及受污染后酶活性大小与抗性的关系
邓 立 杰
(广西植物研究所 )
S T U D I ES O NS V R L OX I D S A A A E E EC T IV I T Y D A N
R S IS T C O A N E EF P L T S T O SU L F U I A N之D I OX I D E
R e la tio n s hip b e tw e e n e n z ym e a e tiv i tya n d r e si s ta n e e o f
n o n 一p o l l u te d a n d P o l l u te d P la n ts to 50 :
D e n gL i
一
j ie
(G ua n gx i I n s ti tu te o f Bo ta n y)
摘要 : 对27 种不同抗性等级植物本底 (未经污染处理的正常植物 ) 多酚氧化酶 、 抗坏血酸氧
化酶和过氧化物酶活性测定结果 , 植物本底多酚氧化酶活性与抗性有呈负相关的趋势 , 抗坏血酸
氧化酶和过氧化物酶活性大小与抗性不具规律性 。
对植物受不 同浓度 5 0 : 污染后酶活性变化分析结果看出 , 现木 ( 抗性植物 ) 和汗斑草 ( 敏感
植物 ) 在浓度达受阐前 , 多酚氧化酶 、 抗坏血酸氧化酶和过氧化物酶均有随浓度的升高而酶活性
逐渐增大的趋势 , 仅是不同的酶其活性高峰在不 同浓度梯度中出现迟早不同而己 。 在污染浓度达
受伤闭后 , 随着浓度的继续增大 , 酶活性逐渐下降 。 而白蝉 ( 抗性植物 ) 和大猪屎青 ( 敏感植
物 ) 有的酶具有规律性 , 有的酶不具有这种规律性 。
用使可见伤害达 50 %的 5 0 : 污染汗斑草后 4 小时 (一次污染 ) , 过氧化物酶活性为 0 . 3 4 ( 未受
污染的为 12 . 6 9 ) , 仅为未受污染的 2 . 68 % , 降低了 9 7 . 3 2 % , 但 24 小时后为了. 68 , 为未受污染的
6 0
.
5 2%
, 比受污染后 4 小时提高了 5 7 . 8 4 % , 72 小时后 为 8 . 52 , 为未受污染的67 . 13 % , 比受污染
后 4小时提高了6 5 . 叹5 % 。 多酚氧化酶亦具有这种规律性 。 说明二氧化硫对这两种酶的抑制作用是
可逆的 。
引 言
关于酶活性与植物对 5 0 2抗性的关系 , 苏联 H 二 、 : 夕。 对欧洲松 等13 种植物过氧化氢酶 、
过氧化物酶和多酚氧化酶以及植物对 C l : 、 5 0 2 和 N O Z 的抗性进行 了研 究 , 据 认 为 5 0 : 、
. 王奕正同志参加 1 9 8。年工作 , 陆菱妹同志参加 1 9 8。 、 1 9 8 1年和 1 9 8 2年部分工作 , 李西丽和广西师院
生物系 79 级黄乘明 、 范振芳同学参加 1 9 2 2年工作 , 本文承陈锐章同志提出修改意见 , 均此致谢 ,
~ .
-
.一- . . . . . . . . . . . . . . . . .目 . . . . . . . . . .曰 . . . . . . .
J~ 西 植 物 息奋 ~
1 C
2 和N OZ使过氧化氢酶钝化 , 污染物浓度越高 , 叶片受害越严重 , 酶活性降低越大 。 ·一多酚氧化酶活性变化情况和过氧化氢酶差不 多 , 但变化幅度没有那么大 〔` 〕 。 N i e n 、 t u r , S ,
( 1 9 7 9 ) 对波兰 Z y g l i n e k炼锌厂附近 6 个不同产地的 3 4个品系的苏格兰松针叶测定过氧化物
酶活性结果指出 , 以过氧化物酶活性作为污染伤害指标是有缺陷性的 〔。 〕 。 K i y o s ih , T . ,
等 ( 19 8 0 ) 报导 ,叶中 S O D ( 超氧 一化物歧化酶 ) 活性提高与增加对 5 0 : 毒性的抗性有关 〔 . 〕 ,
李振国等 ( 19 8 1 ) , 用 5 0 2对小麦叶片熏气 , 结果认为 , 同一叶片的前半叶 伤 害 比 后半叶
重 , 过氧化物酶也以前半叶为大 , 说明过氧化物酶活 阵提高与伤害有 一定的关系 4 〕 。
本文报导植物本底多酚氧化酶 、 过氧化物酶和抗坏血酸化酶活性大小及植物受 二氧化羲
污染后酶活性的变化与抗性的关系 。
材 料 和 方 法
1
. 植物对二氧化硫抗性的筛选
供试植物为栽培在广西植物研究所标本同内的各种不同龄的成年树 。
筛选方法 : 将含 6 %二氧化硫的亚硫酸配成等级差为 2 5 0 p p m 各级浓度 , 将植物叶片在
其中浸 30 秒 , 取 出 , 待其自然干燥 , 4 小时和 2 4小时后分别记录受害症状 。 经 10 0 o p p m浓度
处理 , 24 小时后不 出现可见伤害症状的列为抗性植物 , 75 O p p m 不出现可见伤害症状的为次
抗植物 , 5 0 0 p p m不出现可见伤害症状的为弱抗性物 , 2 50 p p m 4 小时出现可见伤害症状的为
敏感植物 。
2
. 酶活性测定方法
按 1沁 1年武汉大学植物生理学实验讲义实验十 二方法进行 , 稍有变动 。 p H一 7 ,反应佩
度为20 ℃ , 抗坏血酸为 4 m g / m l 。
1 ) 酶液制备方法
被测植物均为清味约当年 一长成叶 , 按 1 克叶片4 0毫升提取液 ( p H ~ 7 磷酸盐缓冲彼 )
的比例称取叶片 , 冰上研磨 , 冰箱中 ( 3 一 5 ℃ ) 提取 3。分钟 , 然后用尾分 3。。 。转离心每分
钟 , 取上清液作酶活性测定 。
2 ) 酶活性大小及植物伤害程度的表示方法
酶活性以每小时每克叶片 ( 鲜重 ) 含抗坏血酸毫克数 友示 ( 毫克抗坏血酸 /克 /小时 ) 。
伤害程度的表示方法 , “ 。 ” 为叶·片未出现可见伤害症状 , “ ` ” 为叶片出现 可见份害彝林
在25 %以下 , “ + 斗 ” 为叶片伤害达 50 %左右 , ,4t + 十 ” 为叶片伤害达 75 %以上 。
酶活性测定从 1 9 8 0一 1 9 8 2年重复了 3一 6次 。
实 验 结 果
一 、 植物本底酶活性大小与杭二氧化硫的关系 。 _丫 _
一 对 27 种不同伉性等级植物多酚氧化酶 、 抗坏血酸氧化酶和过氧化物酶活性测定结果蜒表
l 一 4 。
么期 邓立杰 : 儿种氧化酶活性与植物对二氧化硫抗性的研究 1 3仑
表 1 抗 性 植 物 本 底 酶 活 性
植 物 名 称 多 酚 氧 化 酶 抗坏血酸氧化酶 过 氧 化 物 醉
0曰厅了j工,几门r俘矛内O升了n丹,翻内JOó
.
-
:
n`八U几舀一0几QOU
O曰1上ù .孟
0
_
88
介J块月八舀O八曰沼组Q口Oé
:
ó
叮自,土九h,二
一 0 . 2 8
0
_
46
裙
心 卫
]
.
2 4
3
.
4
3
.
g J
4
.
0 6 6 9 8
麻木带蝉子矛
协l 黄 杨畔 ! ` · 89 一升” 一 卜 . 、一 ” 一 i甲生一
剑规罗橙金自大
表 2 次 抗 植 物 本 底 酶 活 性
一
_
_ _植 ’ …物 · _ _ ’ _: _ } _ _ _协 _亨_化 _犷_…一 _ _她妙 , _ _ _ _介’袜裱” 一’
1
.
30
7 3
.
0 5
1
.
4 1
2 7
.
3
0咋 QJ口 6 I占1八 D,ó .入`亡曰尸舀
.…口从月了八J比」nJ曰 .18
一 O
一 O
0
2
2
3
5
9
} “
· ” 7
{
“ · “ 7
} ]
.
5 3
}
3
·塑… 祥
: 1
·
0 6
1 0
·
c l
{ 1
.
7
{ “
·
1 3
月`5no曰子nQJé1立行`Jn一11曰Ió“odù
.
.…茶梅油汕腊拈柿果叶亮小中
2
:
葵柏树笑蒲竹铁含
表 3 几 种 弱 抗 性 植 物 本 底 酶 活 性
抗 坏 血 酸 氧 化 酶酶 过 氧 化 物 酶
2
.
3 1
0 1 3
1 3
.
52
木 笔 9 8 3 3 5
0
.
2 0
J2 2 8
深 山 含 笑 } 89 { 2 4
.
4 0
表 4 敏 感 植 物 本 底 酶 活 性
植 物 名 称 多 酚 氧 化 酶 抗 坏 血 酸 氧 化 酶 过 氧 化 物 酶
2 】1 3 _ 二6 6 ` 0 3
只Ult`O
三尖 叶 猪 屎 豆
大 猪 屎 青
糯 米 草
假 兰 靛
8 O
名 5
3
.
6 7
1 2 6 一 6
4 3透 9 . 0 4
子 草 3 2 7 一 2 5 _ 16
八“汀了O丹11
J.Jn`1
ǎ践11.工J任
斑 草 「 4 8 · 0 0 3 、 0 2 一 7 · 5 1
廊汗
14 0 广 西 杠 台卷
从表 l 和表 4 比较看出 , 抗性植物多酚氧化酶活性较小 , 在 一 0 . 28 至 4 . 89 之间 , 敏感植
物酶活性较大 , 在 2 . 1 至 4 8之间 。 而抗坏血酸氧化酶和过氧化物酶活性大小与抗性不具规律
性 。
二 、 植物受不同浓度二氧化硫污染后酶活性变化
将现木 B u r r e t i o d e n d r o n 五s i e n m u 、 白蝉 G a r d C : l i a j a s m i n o id e S v a r . f o r t u n i a -
n a ( 抗性植物 ) 和汗斑草 S t r o b i l a n t h e s m a e l u r e i 、 大猪屎青 C r o r a l a r i a a s s a m i o .
B e 爪h . ( 敏感植物 ) 叶片浸泡于不同浓度 5 0 2中 30 秒 , 取出 , 待其自然干燥 , 24 小时后诃
定酶活性 , 结果如下 :
1
. 植物受不同浓度 5 0 : 污染后多
酚氧化酶活性的变化
从图 1 一 2 看出 , 现木 ( 抗性植
物 ) 和汗斑草 ( 敏感植物 ) 受不同浓 划
度 5 0 : 污染后随着污染浓度的增大 , 舰
多酚氧化酶活性逐渐上升 , 在污染浓 邀
度达受伤阂前酶活性达最高峰 , 在受
伤阑后 , 浓度继续增大 , 酶活性逐渐
下降 。
白蝉受不同浓度 5 0 : 污染后 , 多
酚氧化酶活性与污染浓度呈负相关。
大猪屎青受不同浓度 5 0 : 污染后 , 多
酚氧化酶有所下降 。 但浓 度继 续 增
大 , 酶活性又逐渐上升 。
r o - 一不 、一I 色 -— △
/
/ 一。
O
碑
态
O O一 - - - 一 - - 一 -一 一饭。 \ 一叹 。、
\ 10〔〕 0 1。 仁 0 2 C0 0 2口 (10
。 汗一 什 川 -
。 少0 . , ” .( )
冷幸十 `二 、
图 1 不同浓度 5 0 : 污染抗性植物后多酚氧化
酶活性变化情况
I 蜕木 ; 1 白蝉 . 污染浓度 ; 二 伤害程度
综上所述 , 植物受不同浓度 5 0 : 污染后 , 多酚氧化酶活性变化规律不一致 。
2
。 植物受不同浓度 5 0 : 污染后抗坏血酸氧化酶活性的变化 。
从比较规木 、 白蝉、 汗斑草和大猪屎青受不同浓度 5 0 : 污染后 ,
变化看出 ( 图 3 , 4
抗坏血酸氧化酶活性的
)
, 现木 、 汗斑草和大
0 1 。 一一一 . 0一
~
一 _ _
I △ 一 一 公
、
(、
吞
一、 _ _ _ 乙 一 八 火
_ J
- ~
-
J - ~ 工~ ~ ~昌~ 一 _ _一
_
_, 2 0 0 洲0 0 j o o 5 0 0 哥 } 凡` ( . 夕
件 十 什 村十 f * 母 )
,几O 夕自 0 2舀0 3 0 0 1、【卜 1
口 〔) 什 州呻
猪屎青在受伤阂前 , 随浓度的增高而酶活性
逐渐增大 。 观木在浓度达受伤闽时酶活性达
最高峰 , 而汗斑草和大猪屎青则在受伤闭前
达最高峰 。 白蝉不具此规律性 , 而是在受伤
闽后 , 抗坏血酸氧化酶仍有增大的现象。
3
. 植物受不同浓度 5 0 2 污染后过氧化物
酶活性的变化 。 -
图 5 、 6 表明 , 不同浓度 5 0 2 污染坑性
植物观木 、 白蝉和敏感植物汗斑草后 , 在受
伤闽前 , 过氧化物酶活性随污染浓度的增高
酶活性逐渐增大 , 在受伤闽后 , 浓度继续潜
高 , 酶活性逐渐下降 。 但不同植物酶活性高
.
Les
二
les于lesLJ气es卜Zl廿11I护
划华灌
( 权 ` O )
t l、 ( 今 )
图 2 不同浓度 5 0 : 污染敏感植物后 多酚
氧化酶活性变化情况
I 汗斑草 ; n 大猪屎青 。
. 污染浓度 ; 二 伤害程度
2 期 邓立杰 : 几 种氧化酶活性与植物对二氧化硫抗性的研究
峰出现迟早不同 。 而大猪屎青的过氧化物酶不具上述规律性 , 在受伤阂后 ,
高 , 酶活性仍有增大的现象 。
1 4 1
污染浓度继续增
七守,一分.r
.百皿
\ \少二犷二一《 交 图 3 不同浓度 5 0
: 污染抗性植物
后抗坏血酸氧化酶活
、
划鹅
灌
J o 0 0 r r M ( . )
.
性变化情况 ( I 规木 , 1 白
蝉 )
竺二兰二J
1仍 一 一一 e
几. 一 一书
纽、华谧图 4 不同浓度 5 0 : 污染敏感植物后抗坏
血酸氧化酶活性变化情况 火
( I 汗斑草 ; n大猪屎青 )
. ~ ` ~ ~ 一日` ~ 一曰
-
~ -一一一 J一~ - -~ ~ -~ ~ 占~ ~
2 0〕 ; 。气J 确 0 0 。。 。 护 . M ( 一 夕
t份
M印
十30份
黝 .什
。伽o
t o
-
劝
I 口
e
份
介砂,寸
一一一~ ~ 场盯二夕厂丁-了 一 \ O
\ 。
图 5 不同浓度 5 0 : 污染抗性植物后
过氧化物酶活性变化情况
一一一月军一—
刘胆滋
〔 K 乙。 0 1心 0 0 : 。 \ : 0 00
十
\ 、
_ 1 」 _ _
O
2三一00 30 0 0 r r“
:: {
,
( I 规木 ; 1 白蝉 )
华1叮|十件|计J上湘本Jlù,斗土
不
图 6 不同浓度 5 0 : 污染敏感植物后
过氧化物酶活性变化情况
屹I 汗斑草 ; n大猪屎青 )
C K (O ) ! 5 0 3 0 0
~ 0 0
C以公 ) 1 0口 15 0 夕 O介 尸几 0 3O J
.卜11`
!
.`1卫r L月,.于
加肠。均
ó
翅职谧
45 0 6 00
十 什 菜
。 0 0 什 件
3 卷物植一
ì
西一广一
一一一
三 、 植物受 5 0 : 污染后酶活性恢复的能力
l
!
卜. 1, 11
.
t
.
1
卜tlf l
}
谧划艇
小』淤二~ 一于三李
二二一一 -之J 4 吕
图 7 用 4 5 O p p m 5 0 习 ( 可见伤害达 50 % ) 污染汗斑草后 不同时间酶活性恢复能力
多酚氧化酶 , I 抗坏血 酸氧化酶 , I 过氧化物阵
图 7 指出 , 受使可见伤害达50 % 的5 0 2浓度 ( 理s o p p m ) 污染汗斑草后 4 小 时 , 过 氧化
物酶活性为 0 . 34 ( 未受污染的为 12 . 69 ) , 仅为未受污染的 2 . 68 % , 降低了 9 7 . 3 2% , 但 2 4小
时后为7 . 6 8 , 为未受污染的 6 0 . 52 % , 比受污染后 4 小时提高了 5 7 . 8 4 % , 72 小时后为 8 . 5夕,
为未受污染的 6 7 . 13 % , 比受污染后 4 小时提高了 6 5 . 4 5% 。 多酚氧化酶亦具有这种规律性 。
说明二氧化硫对这两种酶的抑制作用是可逆的 。 抗坏血酸氧化酶不具有这种规律性 。
讨 论
本文的目的之 一是试图通过酶活性大小的测定 , 寻求是否可以植物本底氧化酶活性大小
作为筛选植物抗 5 0 。的指标 。 但从表卜 4 比较看出 , 仅 多酚氧化酶活性与抗性有呈负相关的
趋势 , 而抗坏血酸氧化酶和过氧化物酶与抗性不具规律性 。 因此 , 不能用氧化酶活性的大小
来筛选植物对 5 0 。的抗性等级 。
据报导 , “ 抗坏血酸氧化酶和脱氢酶的钝化 , 将显著地提高二氧化硫对叶的伤害 ” 〔 乞 ) 。
我们观察到只有当污染浓度达受伤闽后 , 抗坏血酸氧化酶活性变化情况才 一与_上述报导相符。
同时我们还观察到 , 在受伤阂前 , 抗坏血酸氧化酶活性则随浓度的升高而增大 。
苏联 ( H 。 、 R y H ) 对欧洲松 、 胡桃 、 丁香和花秋等 13 种植物研究结果认为: “ 氯 、 二笔
化硫和二氧化氮进人叶片后 , 使过氧化氢酶钝化 , 污染浓度越高 , 酶的活性降低越大 , 甚至
在还没有出现可见伤害的情况下 , 过氧化氢酶活性就降低了 30 % , 过氧化物酶的情况就末同
了 , 在没有出现可见伤害时 , 活性就提高 , 很少仁`留在嗓有水平的 , 这证明酸性气休有促进
2 期 邓立杰 : 儿种氧化酶活性与植物对二氧化硫抗性的研究
过氧化物酶合成的作用 。 多酚氧化酶活性变化的情况和过氧化氢酶差不多 , 但变化幅度没有
那么大 , 〔 ` 〕 。
关于多酚氧化酶活性 ,我们实验的结果 ,仅有白蝉和在 5 0 : 浓度达受伤阂后的蛆木 、 汗斑
草酶的变化才与 H IJ 峨 y H 的结果相符 。 现木和汗斑草 , 在受伤阑前 , 5 0 : 浓度增高 , 酶活
性增大 , 而不像 H 二以 y H 所描述那样 , 甚至在还没有出现可贝`伤害症状的情况下 , 酶活性
就降低了 30 % 。 我们实验的结果说明 , 受 5 0 2 污染后 , 不同植物多酚氧化酶活性变化规律
不同 。 至于酶的变化幅度 , H 二 、 K y 二 说 : “ 多酚氧化酶活性变化幅度没有那么大 。 ” 我们观
察结果 , 现木和大猪屎青酶的变化幅度 一与 H 二 ; 二 y 二 所得结果相符 。 而白蝉和汗斑草 , 酶的
变化幅度则较大 。 如图 1 的白蝉 。 在未受 5 0 2污染时 , 酶 活性为 9 ( 毫克抗坏血酸 /克鲜重
/小时 ) , 而受到 Z o o o p p m 5 0 2 污染后 ( 可见伤害达50 % ) , 酶活性仅为 2 , 相差 4 . 5倍 ,
图 2 的汗斑草亦然 , 未受 5 0 : 污染时 , 酶活性为 5 3 . 7 4 , 而受到 5 0 0 p p m 5 0 2污染后 ( 可见
伤害达 1 0 0% ) , 酶活性仅为 1 2 . 22 , 相差 4 . 5 3倍 。
关于过氧化物酶活性 , H 二 、 二 y H 的描述没有指出受伤闭前后酶活性的变化情况 , 这是
不足之处 , 而 H 二砍 y H 所述的变化 , 我们实验的结果仅在受伤闽前才与其报导相符 。 但在
受伤闭后 , 随着 5 0 2浓度的增高 , 过氧化酶活性逐渐减小 , 而不像 H IJ 、 K y H 所述那样 , 酸
性气体有促进过氧化物酶合成的作用 。
关于 T h o m a s , M . D . ( 1 9 6 1 ) 和 B r a n d t , C . 5 . , e t a l ( 1 9 6 5 ) 提出的有关植物
对 5 0 : 的反应中是否存在所谓不可见伤害或隐藏伤害问题 , 余叔文 等 ( 1 9 7 9 ) 研究植物受
5 0
: 污染后质膜透性变化规律 , 结果认为: “植物对 5 0 : 的反应中 , 可能 不存 在所谓不
可见伤害或隐藏伤害 ” 〔” 〕 。 我们用不同浓度 5 0 2 ( 含 5 0 : 的亚硫酸溶液 )污染植物后 ,
研究酶活性变化规律 , 结果现木和汗斑草的多酚氧化酶 、 抗坏血酸氧化酶和过 氧 化 物 酶活
性 , 在受伤阑前随着浓度的升高 , 酶活性逐渐增大 ; 在受伤闭后 , 浓度继续增大 , 酶活性逐
渐下降 。 根据这一结果 , 我们认为 , 植物在受到低于可见伤害的 5 0 : 污染后 , 酶活性的增
高 ( 或下降 ) , 都说明这是植物受不良的外界因素影响后的不正常的反应 , 是伤害的内在标
志 , 仅是 由于程度尚低 , 还未至于引起可见伤害而已 。 因此 , 植物受 5 0 2 污染后 , 不 可见
伤害或隐藏伤害可能是 存在的 。
参 考 文 献
〔 1 〕 北京林学院主 编 , 1 9 7 9 : 植物生理学 , 农业 出版社 , 3 1 6一 3 27
〔 2 〕 余叔 文等 , 1 9 7 9 : 植物对二氧化硫 的反应和抗性机理 的研究一质膜透性的变化和 二 氧化硫伤害 ,
报 , 6 ( 4 ) : 4 0忍一 4 1 0
〔 3 〕 李振国等 , 19 8 1 : 植物对二氧化硫 的反应和抗 性的研究一 5 0 2熏气对小麦叶片过氧化物酶的影响 ,
学报 , 7 ( 4 ) : 3 6 3一 3 7 1
〔 4 〕 F . A . , 1 9 8 2 , 4 1 ( 2 ) : 76 ’
〔 5 〕 T a n a k a , K . e t a l , 1 9 8 0 : P l a n t a n d C e l l P h y , 宜o l o g y 2 1 ( 4 ) : 6 0 1一 6 2 1
植物生理学
植 物生理