全 文 ：文章编号:1000-2286(2003)05-0652-04
几种槭树科植物叶蛋白酶活性的季节变化
邱业先1 ,陈尚钅开1 ,杜天真2 ,王 飞1 ,杨进军1
(1.江西农业大学 理学院 ,江西 南昌 330045;2.江西农业大学 园林与艺术学院 ,江西 南昌 330045)
摘要:以分布在江西农业大学校园 20 种槭树科植物叶为研究材料 , 测定分析了其叶蛋白酶的活性。结果发
现:槭树科植物叶蛋白酶活性年变化规律 , 在年生长期内 , 大部分树种从 4月份到 10 月份 ,叶蛋白酶活性一直
在增大 ,至 10 月份达到最大 , 11 月份急剧下降。还发现 ,所选的 20 种树种以元宝槭在相应的生长期内叶蛋白
酶活性最高 ,青榨槭次之 , 岭南槭最小。通过研究从而揭示了人类利用槭树科植物蛋白酶的最佳树种和提取
蛋白酶的最佳时期。
关键词:槭树科植物;叶浓缩物;蛋白酶;活性;季节变化
中图分类号:Q946.5　　文献标识码:A
Seasonal Changes of Leaf Protease Activity in
Several Varieties of Maple Family
QIU Ye-xian1 ,CHEN Shang-xing1
DU Tian-zhen2 , WANG Fei1 ,YANG Jin-jun1
　　(1.College of Science , JAU ,Nanchang 330045 , China;2.College of Forestry and Art , JAU , Nanchang
330045 , China)
　　Abstract:The plant leaf protease activity of 20 varieties of maple family in the campus of Jiangxi Agricultural
University was determined and analized.The results showed that the plant leaf protease activity of the maple family
changes with seasons:Within the annual growth period , the leaf protease activity of the most varieties increase grad-
ually from April to October , and reaches maximum by October , drops suddenly in November.The leaf protease ac-
tivity of Truncatum Bunge is the highest in the 20 varieties within the corresponding growth period , that of Acer da-
vidii Franch takes the second place , and that of Acer tutcheri Duthie is the lowest.The study has revealed the best
plant variety of the maple family and the best period to abstract leaf protease.
Key words:Acer;leaf condensate;protease;activity;seasonal change
蛋白酶是一种能催化蛋白质水解成小肽或氨基酸的水解酶[ 1] 。它是一种重要的工业酶 ,需求量大 ,
随着现代化工业的发展 ,蛋白酶供不应求。蛋白酶来源于动物 、植物和微生物 ,目前所采用的蛋白酶制
剂主要为微生物来源的蛋白酶 。然而 ,动植物蛋白酶的制备比起微生物酶的生产有着不可低估的优越
性 ,因此人们历来重视动植物蛋白酶资源的开发利用。
目前人们已利用的植物蛋白酶主要有木瓜蛋白酶 、菠萝蛋白酶 、无花果蛋白酶 、剑麻蛋白酶和骆驼
刺蛋白酶 ,但这些酶大多产自热带 ,产地温度高 ,从生产地到销售地往往需经长距离运输 ,这都对保持酶
的活性极为不利 ,因而在热带以外地区寻找新的蛋白酶资源极为重要 。我们曾对 200余种亚热带森林
收稿日期:2003-06-10
基金项目:国家自然科学基金项目(30060010)和江西省自然科学基金项目(963623)
作者简介:邱业先(1954-),男 ,教授 ,博士 , 从事生物学与生物技术研究。
第 25卷第 5期 江 西 农 业 大 学 学 报 Vol.25 ,No.5
2003年 10月 Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis Oct.,2003
DOI :10.13836/j.j jau.2003149
植物进行蛋白酶分析[ 2 ,3] ,发现槭树科 、壳斗科 、杜英科等科植物蛋白酶活性均高于其它科植物 ,尤其以
槭树科植物蛋白酶活性最高。槭树科植物是世界最著名的观叶植物之一 ,具有很多种经济用途 ,在欧美
及日本已得到很好的利用 。该科植物是江西省常绿阔叶林 、常绿-落阔叶混交林和针阔叶混交林中常
见的类群 ,种类丰富 , 该属植物在江西省分布广泛 ,种类繁多 。江西省共有 31 种 1 个亚种 15 个变
种[ 4 ,5] ,具有极大的开发潜力 。
我们从江西省槭树科植物中分布在江西农业大学及周边地区选取了 20种不同种树种 ,进行了其叶
蛋白酶活性的测定分析 ,探明了其年变化规律 ,从而为我们开发利用其蛋白酶提供了可靠的依据[ 6] 。
1　材料与方法
1.1　研究材料
选取 20种槭树科植物为研究材料 ,所选槭树科植物树种学名(见表 1)。
表 1　槭树科植物叶蛋白酶活性活力 u·mg -1
树　种 学　　名 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9月 10月 11月
1.长柄槭 Acer longipes Franch.ex Rehd 228 300 357 365 439 466 567 230
2.阔叶槭 Acer amplum Rehd.var.amplum 225 291 364 358 402 456 589 197
3.鸡爪槭 Acer palmatum Thunb.var.palmatum 194 245 296 308 366 422 517 210
4.小鸡爪槭 Acer palmatum Thunb.var.thunbergii Pax 198 237 287 312 358 401 512 244
5.中华槭 Acer sinense Pax 250 295 308 345 370 400 574 229
6.毛脉槭 Acer pubinerve Rehd.var.pubinerve 230 268 300 312 335 380 551 297
7.秀丽槭 Acer elegantulum Fang et P.L.Chiu 244 280 299 315 349 394 576 231
8.三峡槭 Acer wilsonii Rehd.var.wilsonii 224 260 278 306 329 372 490 210
9.岭南槭 Acer tutcheri Duthie 221 257 275 302 326 361 483 199
10.三角槭 Acer buergerianum Miq.var.buergerianum 190 268 307 442 486 573 501 179
11.厚叶飞蛾槭 Acer oblongum Wall.ex DC.var.pachy-
phyllum Fang et Wu
287 350 366 398 400 430 556 254
12.紫果槭 Acer cordatum Pax var.cordatum 198 304 312 356 377 418 500 180
13.井冈山紫果槭 Acer cordatum Pax var.jinggangshanense Z.
X.Yu 210 294 332 381 406 400 529 235
14.罗浮槭 Acer fabri Hance var.fabri 255 387 398 400 467 498 592 244
15.红果罗浮槭 Acer fabri Hance var.rubrocarpum Metc. 224 265 300 385 475 510 578 203
16.青榨槭 Acer davidii Franch. 304 399 407 460 530 601 537 294
17.建始槭 Acer henryi Pax 245 285 374 388 420 451 570 260
18.将乐槭 Acer laikuanii Ling 201 308 324 381 398 466 555 287
19.元宝槭 Acer truncatum Bunge 342 420 450 487 495 530 654 320
20.羽扇槭 Acer japonicum Thunb 190 218 250 340 400 471 507 186
　　采样时期:2002 年 4月至 11 月;时间:每月上旬;采样地点:江西农业大学校园。
1.2　试剂
磷酸氢二钠 、磷酸二氢钠 、半胱氨酸 、EDTA二钠 、干酪素 、三氯乙酸 、醋酸 、醋酸钠 ,其中干酪素为进
口产品 ,其它药品为国产分析纯品 。
1.3　实验仪器及设备
研钵 、电子天平 、移液管(微量)、水浴锅 、冷冻离心机 、751分光光度计 。
1.4　测定方法
1.4.1　酶制剂　样品的采集与处理:从植物不同部位随机采集叶样 ,用水洗干净 ,吸干水滴 ,切碎并混
合均匀。精确称取 1g样品于研钵中 ,加入少许石英砂以及 2 mL 0.1 mol/LpH7.8的磷酸缓冲液研碎 ,
经研磨至匀浆状态 ,再加入 3 mL 同样的磷酸缓冲液 ,继续研磨至匀浆 ,此为酶液 ,备用。
·653·第 5期 邱业先等:几种槭树科植物叶蛋白酶活性的季节变化
1.4.2　酶活力的测定　按改进的Kunit法[ 7 , 8]测定酶的活性 。取上述 0.1 mL 酶液加入 0.9 mL 激活剂
(0.1 mol/LpH7.8磷酸缓冲液 ,内含 20 mmol/L CYS ,1 mmol/L EDTA),于水浴锅中 37 ℃预热 10 min ,加
入37 ℃预热的 1%干酪素溶液 1 mL(0.1 mol/LpH7.8磷酸缓冲液配制),反应 10 min ,立即加入三氯乙
酸(TCA)3 mL(内含 0.11 mol/LTCA ,0.22 mol/LNaAc ,0.33 mol/LHAC)终止反应(对照先加入 TCA ,后加
底物干酪素),静置 30 min ,以 8 000 r/min离心 10 min ,上清液在 275 nm波长(751 分光光度计)测定光
密度值。每个样品重复 3次 ,以平均值求得酶活力 ,以每 10 mL增加 0.001个光吸收单位的酶量为一个
酶活单位(u)[ 9] 。
2　测定的结果与分析
2.1　测定结果(见表 1)。
2.2　结果分析
为了更好地分析植物生长期间叶中蛋白酶活性的变化规律 ,将表 1的数据以图的形式表达如下(见
图1 、图 2 、图 3 、图 4):
(1)由 4个图我们可以看出 ,年生长过程中 ,在相应的时期内都是元宝槭的叶蛋白酶活性最大 ,其次
是青榨槭 ,岭南槭最小。
(2)由图 1 、图 2 、图 3 、图 4我们可知 ,除了三角槭和青榨槭外 ,其余的槭树科植物叶蛋白酶活性年变
化规律[ 10 ,11]都是从 4月份到 10月份逐渐增大 ,至 10月份达最大 ,而 11月份以后急剧下降 ,且多数植物
的叶蛋白酶活性在最高峰时超过了 500 u/mg 。并可大致分为四个阶段:第一阶段从 4月份到6月份 ,此
·654· 　江 西 农 业 大 学 学 报 第 25卷
间气温不断上升 ,植物从生理休眠状态进入生理活跃期 ,其酶被激活 ,生理活动加强;第二阶段 6月份到
9月份有一个相对较平缓的过渡期;第三阶段9月份到10月份蛋白酶活性又有一个较快的增大期;第四
阶段从10月份开始 ,植物开始转入休眠状态 ,酶活性急剧下降 。
(3)从图 2 、图 4又可以看出 ,三角槭和青榨槭从 4月份开始其蛋白酶的活性逐渐增大到 9月份就达
到最大值 ,到 10月份又有一个相对较平缓的过渡 ,至 11月份急剧下降。
3　讨　论
由图 1 、图 2可看出 ,中华槭 、毛脉槭 、秀丽槭 、三峡槭 、岭南槭都是槭树科植物的小果槭组中的中华
槭系[ 5] ,而他们的叶浓缩物蛋白酶活性及其变化规律非常相似 ,其它同一组系的植物也有类似的结果 ,
表明其蛋白酶可能是受叶内某些基因控制的 ,与 有关文献报道的观点[ 12]吻合 。
本研究有几点须指出的是:一是我们所选的槭树科植物树种大部分为人工移栽的树种 ,生境的变化
是否对其蛋白酶活性及内含物变化有影响不得而知;二是由于条件所限 ,我们均是采集生长在江西农业
大学及周边地区的树种 ,因而所选的树种不全 ,槭树科植物中是否还有比元宝槭的叶蛋白酶活性更大的
树种我们暂时难以下结论 。
从上述结果看出 ,我们所研究的槭树科不同树种植物 ,其蛋白酶含量都在 8 ～ 10月份较高 ,因而在
开发利用该蛋白酶资源时 ,要充分考虑采摘期 。
参考文献:
[ 1] 陈石根 ,周润琪.酶学[ M] .长沙:湖南科技出版社 , 1987.
[ 2] 宋葆华 ,李法曾 , 贺新强.107 种植物叶蛋白及其蛋白质含量比较[ J] .植物资源与环境 , 1999 , 8(4):52 ～ 54.
[ 3] 刘晓庚 ,邱业先 , 蒋伦伟 ,等.133种植物叶蛋白质的分析研究[ J] .粮食与饮料工业 , 1995(7):32 ～ 35.
[ 4] 裘利洪.江西槭属植物的分类研究及其评价[ 硕士学位论文] [ D] .南昌:江西农业大学 , 1998.
[ 5] 中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志(第 46 卷)[ M] .北京:科学出版社 , 1981.
[ 6] 钱俊青 ,何国庆.植物蛋白的开发利用[ J] .中国食物与营养 , 2000(2):23～ 26.
[ 7] Teal A R.Enzymes and Their Role in Biochem Soc[ J] .London , 1988(3):10 .
[ 8] Spies J R.Methods in Enzymol , 3 , Acad , protein in C[ J] .Newyork , 1975.72～ 77.
[ 9] 邱业先 ,汪金莲 , 邹长媛 ,等.胰蛋白酶对叶蛋白水解作用的研究[ J] .江西农业大学学报 , 1998 , 20(4):514～ 517.
[ 10] 冷平生 ,王天华 , 苏淑钗 ,等.银杏黄酮苷和萜类内酯含量的季节变化[ J] .植物资源与环境学报 , 2001 , 10(3):15～ 18.
[ 11] 杨暹 ,李德明.青花菜生育过程中叶片的几种酶活性变化(简报)[ J] .植物生理学通讯 , 2001 , 37(5):408～ 410.
[ 12] 袁建刚 ,周严 , 强伯勤主译.基因组[ M] .北京:科学出版社 , 2002.
·655·第 5期 邱业先等:几种槭树科植物叶蛋白酶活性的季节变化