全 文 ：第 22卷　第 6期
2004年 12月
石河子大学学报(自然科学版)
Journal of Shihezi University(Natural Science) Vol.22　No.6Dec.2004
文章编号:1007-7383(2004)06-0500-04
藜科 12种盐生植物 SOD活性及其同工酶
的 初 步 研 究
孙　黎 , 肖　璐 , 阎　平 , 陈季恂
(石河子大学生物工程学院 , 新疆 石河子 832003)
摘要:对藜科 10 属 12种盐生植物超氧化物歧化酶(SOD)进行了活性测定和同工酶电泳分析。结果表明:供试盐生
植物的SOD活性均较高 , 普遍高于中生植物;幼嫩组织和生长量大的器官中的 SOD活性高于衰老组织和生长量小
的器官;同工酶电泳分析表明 , 供试藜科植物的 SOD 同工酶主要集中在 B区和 C 区 , 且相对活性较高 , B9 带为多数
植物共有 ,活性最高 , 并根据 SOD谱带的相似性进行了聚类分析 ,初步探讨了各属之间的亲缘关系。
关键词:藜科植物;SOD活性;同工酶;聚类分析
中图分类号:Q554+.6　　　　文献标识码:A　　　　
　　新疆地处欧亚大陆腹地 ,具有“三山夹两盆”的
地貌特征。荒漠占疆土面积的 50%以上 , 环境干
燥 ,土壤盐渍化重。因此 ,新疆的荒漠盐生植物较为
丰富 ,其中以藜科(Chenopodiaceae)植物最多 ,部分种
类在盐碱土上形成了特殊的多汁盐生植被[ 1] 。超氧
化物歧化酶(简称SOD)是生物保护酶系统的重要成
员 ,在植物处于低温 、干旱 、衰老和盐害等逆境胁迫
时 ,SOD 对维持 O2-·的平衡起重要作用 。Asada K
等[ 2]联系生物进化作过研究 ,认为不同进化程度生
物中 SOD的组成与生物进化程度有关 。
我们对生长在新疆典型荒漠和盐碱地的藜科
10属 12 种植物的 SOD活性及其同工酶作初步报
道 ,探讨SOD同工酶与植物耐盐性的关系 ,为研究
盐生植物的抗盐机理 ,开发抗盐碱种质资源提供理
论依据 。
1　材料与方法
1.1　材料　　
供试材料采自石河子市郊老沙湾 、蘑菇湖的盐
碱荒漠 。供试植物种类见表 1。
表 1　实验植物的名称
　　　种　　　　名 属　　名 生　活　型　　
盐爪爪 Kalidium foliatum (Pall.)Moq.
里海盐爪爪 Kalidium caspicum (L.)Ung.-Sternb.
盐节木 Halocnermum strobilaceum (Pall.)Bieb.
盐穗木 Halostacbys caspica(M.B.)C.A.Mey.
盐角草 Salicornia europaea L.
盐生草 Halogeton glometatus(Bieb.)C.A.Mey.var.glomeratus
鞑靼滨藜 Atriplex tatarica L.
高枝假木贼 Anabasis elatior(C.A.Mey.)Schischk
费尔干猪毛菜 Salsola ferganica Drob.
星花碱蓬 Suaeda stellatifolia G.L.Chu
小叶碱蓬 Suaeda microphylla (C.A.Mey.)Pall.
异子蓬 Borszczowia aralocaspica Bge.
盐爪爪属
盐爪爪属
盐节木属
盐穗木属
盐角草属
盐生草属
滨藜属
假木贼属
猪毛菜属
碱蓬属
碱蓬属
异子蓬属
半灌木
半灌木
半灌木
灌木
1 年生草本
1 年生草本
1 年生草本
半灌木
1 年生草本
1 年生草本
半灌木
1 年生草本
收稿日期:2004-03-25
作者简介:孙　黎(1971-), 女 ,讲师 , 硕士 ,从事生物化学及分子生物学方向的研究。
1.2　SOD活性测定
按文献[ 3]方法进行 。即测定 SOD对氮蓝四唑
(NBT)光还原反应的抑制作用 ,以抑制 NBT 光化还
原50%为 1个酶活力单位。
1.3　酶的凝胶电泳
1.3.1　酶液制备　试材离体后 ,立即置于冰块(0 ～
4℃)条件下保存 。制样时分别取尖端肉质叶和花为
研究对象。称取样品 0.3g ,加入 1.2mL预冷的 Tris-
HCl缓冲液(pH 8.0),冰浴研磨成匀浆 ,滤液 8000r/
min离心 10min ,取上清液 0.5mL ,加入等量的 40%
蔗糖 ,4℃冰箱中保存备用。
1.3.2　电泳　SOD同工酶聚丙烯酰胺凝胶电泳参
照文献[ 4] ,电泳进样量为 50μL。
2　结果与分析
2.1　不同植物 SOD活性的比较
通过测定 12种盐生植物花和叶片中的 SOD活
性表明 ,供试藜科盐生植物的 SOD活力均较高 ,普
遍高于中生植物 。姚允聪[ 5]报道 ,小麦叶片 SOD活
力高时约为 800(酶单位/g 鲜重),野生型大豆种皮
SOD活力约为 4000(酶单位/g 鲜重)[ 6] ,而高枝假木
贼的花中 SOD 活力可达 10000 以上(酶单位/g 鲜
重)(表2)。比较同一植物叶与花的SOD活性 ,发现
花的 SOD活力普遍高于叶 ,但也有相反的结果 ,如
里海盐爪爪 、星花碱蓬。
表 2　不同植物花与叶片的 SOD活性的比较
植物名称 SOD活性/酶单位·(g鲜重)-1花 叶
盐爪爪 3639 3608
里海盐爪爪 1571 4391
盐节木 3285
盐角草 3540
盐穗木 5157
盐生草 4426
鞑靼滨藜 5478 4357
高枝假木贼 10947 8157
费尔干猪毛菜 6688 4131
星花碱蓬 1325 2100
小叶碱蓬 3214
异子蓬 4426
2.2　不同植物花的 SOD同工酶谱型的比较
共采集 9种藜科盐生植物的花 ,不同植物花的
SOD同工酶的谱型见图 1a ,各谱带的相对迁移率 R f
值与酶带出现的植物名称见表 3。
表 3　各酶带的迁移率与酶带出现的植物名称比较
酶带 迁移率/ R f 酶带出现的植物名称
A1 0.17 小叶碱蓬
A2 0.21 鞑靼滨藜
A3 0.24 小叶碱蓬
A4 0.30 盐节木
A5 0.36 盐角草
A6 0.40 盐角草 、星花碱蓬 、异子蓬
A7 0.44 星花碱蓬
B1 0.49 星花碱蓬
B2 0.51 盐爪爪
B3 0.53 盐爪爪 、高枝假木贼 、星花碱蓬 、盐
生草
B4 0.56 盐爪爪 、小叶碱蓬
B5 0.59 盐爪爪 、高枝假木贼 、小叶碱蓬
B6 0.62 里海盐爪爪 、鞑靼滨藜 、费尔干猪
毛菜 、星花碱蓬 、盐生草 、异子蓬
B7 0.65 里海盐爪爪
B8 0.68 鞑靼滨藜 、盐生草
B9 0.73
盐爪爪 、里海盐爪爪 、盐角草 、盐穗
木 、鞑靼滨藜 、 高枝假木贼 、费尔
干猪毛菜 、小叶碱蓬
C1 0.81 鞑靼滨藜
C2 0.83 里海盐爪爪 、盐节木 、星花碱蓬 、异
子蓬
C3 0.86 盐爪爪 、里海盐爪爪 、盐角草 、星花
碱蓬
C4 0.89 里海盐爪爪 、盐角草 、星花碱蓬
C5 0.92 盐节木 、盐角草 、盐穗木
C6 0.95 盐节木 、盐穗木
C7 0.97 盐节木 、盐穗木
　　谱带由正极向负极方向可分为 A 区(慢)、B区
(中)和 C区(快)3个区带。酶带主要集中在 B 区和
C区。A区(R f=0.17 ～ 0.44)活性较弱 ,酶带数少;
B区(R f=0.47 ～ 0.73)酶带数目较多 ,不同植物的
共有带也较多 ,活性最强;C 区(R f=0.81 ～ 0.97),
活性次强。
B9带为多数植物所共有(表 3),且相对活性最
强 ,可视为所测试的藜科盐生植物的特征带 。C 区
中的 C2 、C3 、C4为里海盐爪爪和星花碱篷所共有 ,
C5 、C6 、C7为盐节木和盐穗木共有 ,酶带的相对活性
也较强 。
比较不同植物花的一级带的数目 ,发现盐节木
最多 ,共有 5条一级带;出现 4条一级带的有里海盐
爪爪 、盐穗木 、鞑鞑滨藜 、星花碱篷;一级带有 3条的
植物为盐角草和高枝假木贼;盐爪爪 、费尔干猪毛
菜 、盐生草和小叶碱篷只出现 1条一级带。
501第 6期　　　　　　　　　　孙　黎 , 等:藜科 12种盐生植物 SOD活性及其同工酶的初步研究　　　　　　　　　　　
2.3　不同植物叶片 SOD同工酶谱型的比较
共采集到 9种藜科盐生植物的叶 ,同一植物的
叶与花的 SOD同工酶谱型基本相同(图 1b),但也有
差异 ,表现在酶带条数和酶带相对活性上 ,普遍是花
的SOD酶带相对活性高于叶片(图 2)。高枝假木贼
的叶中没有 B9带 ,B3在叶中为二级带 ,在花中为一
级带;B6和 B8在鞑靼滨藜的花中为一级带 ,在叶中
为二级带;A6 、A7在星花碱蓬的叶中为一级带 ,在花
中为三级带;C2 、C3 、C4在星花碱蓬的花中为一级
带 ,叶中为二级带;盐爪爪的B5在花中为二级带 ,叶
中为三级带;C7在里海盐爪爪的花中为一级带 ,叶
中为二级带。
　　a:花的 SOD同工酶谱　　　b:叶片SOD同工酶谱
1:盐爪爪;2:里海盐爪爪;3:盐节木;4:盐角草;5:盐穗木;
6:鞑靼滨藜;7:高枝假木贼;8:费尔干猪毛菜;
9:星花碱蓬;10:盐生草;11:小叶碱蓬;12:异子蓬
图 1　不同植物 SOD同工酶谱
1:高枝假木贼(叶);2:鞑靼滨藜(叶);3:盐生草(叶);
4:里海盐爪爪(叶);5:盐爪爪(叶);6:高枝假木贼(花);
7:盐节木(花);8:星花碱篷(花);9:费尔干猪毛菜(花);
10:鞑靼滨藜(花);11:盐穗木(花);12:盐角草(花);
13:里海盐爪爪(花);14:盐爪爪(花)
图 2　SOD同工酶谱
2.4　聚类分析
供试植物 SOD同工酶酶谱间的相似系数(C),
参照文献[ 8]计算:C=[ 2w/(a+b)] ×100。式中 ,
a 为种 A的酶谱带数 ,b为种 B的酶谱带数 , w 为种
A和种 B两种酶谱的相同区带数 。计算结果经 UP-
GMA软件的聚类分析 ,得到聚类图(图 3)。
1:盐爪爪;2:里海盐爪爪;3:盐节木;4:盐角草;
5:盐穗木;6:鞑靼滨藜;7:高枝假木贼;8:费尔干猪毛菜;
9:星花碱蓬;10:盐生草;11:小叶碱蓬;12:异子蓬
图 3　供试植物的聚类分析树状图
3　讨论
1)姚允聪[ 5]研究结果表明 , SOD同工酶能催化
O2
-·发生歧化反应 ,使其活性降低 ,对细胞膜具有一
定的保护作用 ,因而有增强抵御某些不良条件的能
力 ,如在抗SO2 、抗热和抗盐及延迟叶片和器官的衰
老等方面具有一定的作用。徐豹[ 6]研究表明 ,由于
自然条件恶劣 ,生长条件差 ,在盐碱荒地上生长的植
物适应性较强 ,因而 SOD活性普遍高于中生植物 ,
这与前人的研究结果一致。
　　2)一般说来 ,植物处于幼年期 SOD 活性较强 ,
处于衰老期时 ,SOD活性较低;植物生长量较大的器
官 SOD活性较高 ,生长量较小的器官活性较低。因
此 ,有的植物花 SOD活性高于叶 ,是因为此时植物
处于盛花期 ,此时 ,花比叶更易受到高盐的伤害 。而
有的植物叶片SOD活性高于花 ,这是由于植物已进
入衰老期。
3)对不同植物 SOD 同工酶基本谱型的比较分
析表明 ,不同植物虽然在酶带条数和酶带迁移率上
有其特异性 ,但多数植物存在共有带 ,由于 SOD是
进化上高度保守的酶 ,因此酶谱相似程度越高的植
物 ,其亲缘关系越近 ,如盐节木和盐穗木。多数植物
有 B9带且相对活性最强 ,说明这种 SOD同工酶在
藜科盐生植物中的含量较大 ,活性较高 。目前已知
502　　　　　　　　　　　　　　　　　　　石河子大学学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　　　　　第 22卷
有3种 SOD同工酶:Cu-Zn-SOD 、Mn-SOD和 Fe-SOD ,
对于各谱带属于何种类型尚需进一步研究。
4)酶是基因的产物 ,它的电泳谱带 、表型 、区带
的数目及强弱程度的不同 ,在一定程度上表现出生
物进化的关系。但是酶谱分析结论的可靠性易受分
析酶种类数目 、取样时间以及实验分离方法等多种
因素的影响。本研究仅对 SOD同工酶作了聚类分
析 ,为了使植物的分类更加符合客观实际 ,尚需结合
其它同工酶进行分析 。
5)植物的耐盐机制十分复杂 ,涉及到一系列形
态和代谢过程的变化 ,如脯氨酸 、甘氨酸甜菜碱 、调
渗蛋白 、脱落酸 、耐盐相关基因等 ,植物的耐盐性是
多种抗盐生理性状的综合表现[ 8] 。我们的研究结果
只是从抗盐机制的一个方面进行了初步研究 ,对于
抗盐机制涉及的其它方面还有待于深入研究 。
参考文献:
[ 1] 邓彦斌 , 姜彦成 , 刘　健.新疆 10 种藜科植物叶片和同
化枝的旱生和盐生结构的研究[ J] .植物生态学报 , 1998 ,
22(2):164-170.
[ 2] Asada K , S Kanematsu , K Uchida.Superoxide dismultase in pho-
tosynthetic organisms:absence of the Cu-prozince in eucaryotic
aigae[ J] .Arch Biochem Biophys , 1997 , 179:243-256.
[ 3] 罗广华 ,王爱国.几种检测超氧化物歧化酶活性反应的
比较[ J] .植物物理学通讯 , 1983 ,(5):46-49.
[ 4] 罗广华 , 王爱国.植物 SOD的凝胶电泳及活性显示[ J] .
植物生理学通讯 , 1983 , (6):44-45.
[ 5] 姚允聪.植物过氧化物歧化酶(SOD)[ J] .北京农学院学
报 , 1987 ,(1):100-109.
[ 6] 徐　豹 ,庄炳昌 , 路玲华.不同进化类型大豆种子超氧化
物歧化酶的比较[ J] .植物学报 , 1989 , 31(7):517-522.
[ 7] 王义弘.介绍几种植被分析方法[ J] .东北林学院学报 ,
1982 ,(1):152-159.
[ 8] 林栖凤 , 李冠一.植物耐盐性研究进展[ J] .生物工程进
展 , 2000 , 20(2):20-25.
Studies on the Activity and Isozyme of Superoxide Dismutase
in Chenopodiacea Soline Species
SUN Li , XIAO Lu , YAN Ping , CHENG Ji-xun
(College of Biological Engineering , Shihezi University , Shihezi , Xinjiang 832003 , China)
Abstract:The activity and isozymes of SOD in twelve kinds of chenopodiaceae soline plants were studied and the results
showed that:the SOD activity of these chenopodiaceae soline plants were higher than neutral plants;the SOD activity of
younger organization and faster growth organ were higher than older ones and slower growth ones;Polyacrylamide gel elec-
trophoresis showed that:SOD bands in leaves and flowers of the same plant were similar but not identical.SOD bands were
largely in B area and C aeea.Most bands activity in these two areas was high.Most plants have B9 band and it s SOD ac-
tivity was the highest.The results indicated the relationship between these chenopodiaceae plants in the evolutionary pro-
cess.
Key words:chenopodiaceae species;SOD activity;isozyme;cluster analysis
503第 6期　　　　　　　　　　孙　黎 , 等:藜科 12种盐生植物 SOD活性及其同工酶的初步研究