全 文 ：桩肠 *减等通鹅物 。 ,外 ga 加加夕。 加用 , 。密。 t i o , 1 9 8 8 ( 5 ) : 2 8~ 3 1
览菜叶片和叶绿体消除活性氧能力的变化 `
林植芳 林桂珠 李双顺 (中国科学院华南植物研究所 , 广州 51 01 6 6 )
C h a n g e s o f A ib li t y o f S c a v e n 砂n g A e t i v e o xy g e n i n L e a v e s a n d hC lo r o p la s t 。
o f A m a r a n t h
L I N 乞h i一 P a o g , L I N G u i一 z b u , L l s h u a n g闷 h u a 。 (召。 ,`公h C h `朋 了拟“ 右`幼 of B o如刀夕, 刁阅山 , ` a s`~
, 口似口汽夕必hO 肠
5 1 0 1 5 6 )
提要 从觉菜成熟叶和老叶分离的叶绿体中加入外源 H , O , 和盯 , 发现前者对这两种活性 氧
的消减速率比后者高 1 . 5 、 1 . 0 倍 , 而形成的丙二醛则低 3 0% ~ 70 % 。 同一植株的下部老叶中 S O D 、
G丑 活性 、 G SH 、 A S A 及类胡萝 卜素等抵御活性氧的清除剂水平显著比中部的成熟叶片低。 老叶中
消除活性氧能力的降低是导致膜损伤的原因 。
光照叶绿体中形成的超氧阴离子 自由基
( O封和 H , O , 可 由抵御活性氧的酶系 统 (超
氧物歧化酶 S O D 、 过氧化物酶 P O D 、 过氧化
氢酶 O A T ) 和 抗 坏 血 酸 ( A S A卜谷耽 甘肤
( G S H卜N A D P H 循环等加 以消 除〔1, 主幻 , 其
作用过程可综合图示如下 :
正常条件下 , 体内 O万和 H必 , 的产生和
消除处于平衡 , 使细胞组织免受损伤。 衰老
的叶片及由其分离的叶绿体中发 现有 E :仇
的明显积累 , 且由光引发的氏 和有机自由基
(R
`
)增多 , 反映了活性氧代谢的失调 (待 发
表 ) 。 然而 , 这个论点尚需通过多方面的实验
ōNDA义尸 一一心` Ri 潜在损伤` V it E A S A修复 R H关
V it E
关A S A
N A D P戌
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AD P
清除
敬稿 1 9 8 7 年 1 0 月 1 6 日
缩写 8 0 D O su 详 r ox id e
环曳 fo n d i a l d e hy d e
.
图 1 超氧阴离子自由基和 H :仇 消除的过程
1 本文为国家科学基金资助项目
d i3 m u at 阳 ; G R ~ g lu 七a 七h i的e r e d u e坛 s e ; 泊习A . a s e o 了 b i o ac jd ; G日H ~ 沙。纽 tih如 口; 从刀人 .
DOI : 10. 13592 /j . cnki . ppj . 1988. 05. 007
加以验证 。 本文利用外加 0 歹及 n 习O : 以比较
成熟叶和老叶叶绿体直接对其消除能力的差
异 , 并分析 了不同叶位叶片的内源 SO D 、 G R
活性及 A S A 、 还原型 G S H 、 类胡萝 卜素含量 ,
为阐明光合器衰老的生理机 理 提供 一 些 证
据。
材 料 和 方 法
芜菜 ( A , 。 , 。 “ h 、 s 才而co z。 · )栽于本所温
室 , 植株长至 1 9 片叶时 , 取几个叶位叶片分
析 S O D 、 G R 活性及 G S H 、 A SA 和色素含量 。
外源活性氧试验取从上向下数第 5~ 6 片 成
熟叶及第 1 4 ~ 1 5 片表观 已开始褪绿 的 老 叶
(含叶绿素约为成熟叶的 77 多左右 ) 以分 离
叶绿体 。
G R 活 性 及 G S H 含 量 参 照 G u ir
法 〔。〕。
A S A 含量 按 F o y er 等 〔8〕法提取后 , 参
照 G u r i 法 , 加 D C P I P 于 6 0 0 n o l 测定吸光
度的减少 。
叶绿体分离 按胡友纪法图 , 但不加 异
抗坏血酸 。
外源活性氧处理及检测 O子由 黄 漂 吟
及黄嗓吟氧化酶系统 产 生即 。 反 应 总 体 积
3 二 l , 含约 1 0 0 灿g 叶绿素的叶绿体 , 黄嘿吟
1 0 灿 m ol / L , 黄嚓吟氧化酶 0 . 5 6 u n 此 , 磷酸
缓冲液 o . l m m ol / L , p H 6 . 8 。 反应由加入
黄嗓吟开始 , 于 240 n m 测定光吸收的 降低
(eB 血m an D U 一7 H S 紫外分光光度计 , 1 c m
光径石英杯 , 七i m e d r计 e 功能 自动记录 , 反应
2 分钟 , 间隔 3 0 秒取一数据 ) , 以 △O D 24 0
m g 一
I c hl m in 砚 表示 叶 绿 体 消 除 O歹 的 速
率 。 H : O 。 浓度 3 0 0 灿 m仅 / L , 叶绿体及缓冲
液同 _ L , 也于 2叨 n m 测定 , 以加入 H必 , 时
的 O D 值作反应起始值 。 对照 为 磷 酸 缓 冲
液 。 其他附加处理详见实验结果 。
丙 二醛 (M D A ) 含量 另取部分叶绿 体
以 O牙及 H : O: 处理 20 分钟后 , 按前 法山测
定 。
结 果 和 讨 论
1
. 成熟叶和老叶叶绿体 对 外 源 O歹和
H必。 消除能力 的 比较 C z a p s ik 6j[ 曾指 出
O二 及 H 。仇 都于 24 0 n m 处有吸收 , 其克 分
子消光系 数各 为 氏一 E 。 。 一 2 4 0 m ol 一工 o m 一气
H
:
O
,
E
, 4o 一 3 9 . 4 m o l一 1 0m 一 1 , O H ’ E ,们 一 6 0 0
m o l
一 1 o m
一 1 。 B , n n s加 r 等仁4 ,也谈及分光光度
计于 2 5 0 n m 处测定 0歹的吸光度 变 化 是 监
测 O牙的最简易方法 。看来 , 在 240 n m 吸光度
的变化对于各种活性氧种类不是特 异 性 的 ,
但用于单种和外加活性氧变化的测定却是可
行的 。
黄嗓吟氧化酶作用于黄嚓吟可 形 成 O了
和尿酸 。 加入叶绿体后 , 在同等叶绿素含量
的叶绿体制备物中 , 成熟叶叶绿体对 O牙的消
除能力明显大于老叶的叶绿体 (表 1 ) 。 外 加
H o O , 也有相似的结果 。 成熟叶叶绿体对 氏`
和 H : O , 的消减速率比老叶叶绿体分别高近
1 倍和 1 . 5 倍 。 而 由这两种活性氧的作用通
过次级 自由基反应诱发的膜 脂 过 氧 化产 物
M D A 则比老叶叶绿体少 。
若于加入 0万前 , `补充可消除 O J 毒性的
SO D ( l o o u n i t s )
, 则 2 40 n m 光吸收的 消 减
速率增大 , 但成熟叶叶绿体的消减速率仍为
老叶叶绿体的 2 倍 (表 2 ) 。 黄嗓 吟一黄 嗓 吟
氧化酶系统也能产生 O H ` , 如果添加甘露醇
(O H
` 淬灭剂 , 1 0 0 仲 m o l / L )于叶绿体加 O歹
的反应系统中 , 同样看到成热叶对 0 歹和 O H `
的高消除能力 。 只加黄漂吟于叶绿体中 , 2 40
n1 二 处也有明显的吸收下降 , 且成熟叶 叶 绿
体吸光度降低比老叶叶绿体快 。 是否叶绿体
中含有黄凛 吟 氧 化 酶 尚 需 今 后 进 一 步 研
究 。
2
. 内源清除 H : O。 和 0歹的酶活性与非
酶抗氧化剂含量变化与叶位的关系 同一植
株上不同叶位叶片的生理功能受植株发育状
况和叶片自身年龄的影响 。 觅莱下部叶片的
光合速率 , 卫E P 羲化酶活性及气孔传导性下
表 l 叶绿体对O 石和日, O , 的消减速率和形成的 M O A 的相对含量
活性氧消减速率 M D A 相对叶绿体来源 处理 二还万瓦蔽屯一 l e il l 二 in 一 1 含量 (% )
成 熟 叶
老 叶
O万
n 20 2
O万
H刃 2
0
.
3 6生士 0 . 0 7 9
0
.住 6 7士 0 . 1 0 0
0
.
1 8 6士 0 . 0 16
0
.
1 8 3士 0 . 0 8 5
2 5 5 2
1 0 0
.
0
1 0 0
.
0
1 0 0
,
0
10 0
.
0
1 6 9
.
8
1 3 3 1
表中每个数据为 3 批实验共 9 个重复测定的平均值 。 表 2 同 。
表 2 50 0 , 甘露醇和黄漂吟对叶绿体消减 O J 速率的影响
叶绿体来源 一△ O D 240 m g
一 I c h l m i n
一 1
沂+ S O D 份
O 子+ S O D 佣
叽十甘露醇
O歹+ 甘露醇
0
.
65 6
0
.
3 1 6
0
.
5 9 3土 0 0 9 8
0
.
2 6 1士 0 , 0 5 7
0
.
4 2 9士 0 0 3 7
0
.
3 1 8士 0 0生3
吟岭嚷镖黄
斧 一次实验
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3025
昌斑旨书
污毕;切劲日取山添写峨娜浙一。
挥10叶位 (自上而下 )
图 1 不同叶位中叶绿素 、 类胡萝 卜素和
抗坏血酸含量的变化
渗ō…8日国。了一缨`
谷肤甘肤
~ ~ ~ .
原`…` 。
)
“ 。
曰 2 0
10 1 3 16
叶位
O
之口,.,层日唱仁婚.`切旦飞找H的O)
长组国HSQ
图 2 不同叶位叶片的 G R 活性和 G SH
含量的变化
降 (待发表 ) , 说明其处子衰老过程中 。 同样 ,
下部叶位的叶片中抗坏血酸含量急 剧 降低 ,
与叶绿素的降解趋 势 相 近 (图 1) 。 与 此 相
应 , 具悴灭单线态氧 ( lO : )作用的类胡萝 卜素
含量也随之减少 。
抗坏血酸可直接 与 O牙, H刃 : 及 心 , 反
应 , G S H 除了还原脱氢抗坏血酸外 , 也能与
1 0 , 及 O牙起作用仁“ , 7 , 工幻 。 两者是维持细胞的
还原势 、 消除活性氧毒害系统中的重要组分 。
谷胧甘肤还原酶在叶绿体中利用 N A D P H 由
G S R (氧化型谷胧甘肤 )再生 G S H 。 从图 2
可见 , 叶片衰老时 , G S H 含量减少 , 但 G R 活
性在中部第 7 及 1 片叶 (自上往下数 ) 中较
高 , 在老叶中降低。 G吕H 含量随叶位而下降
不如 A S A 的变化大 , 且与 G R 活性没有同步
的变化 , 反映了代谢活动的复杂关系 , 可能也
是叶片衰老深化前的代谢调节 , 从而维持一
定水平的 G S H , 或是衰老中的组织细胞中局
部的高 仇 与低 N A D P 诱发其有较 高活 性
之故 。
SO D 的变化趋势与 G R 相似 。 植株中部
的叶片提取液或叶绿体膜结合的 S O D 活 性
较高 , 下部老叶的活性降低 (表 3) 。 衰老叶
表 3 觉菜不同叶位叶片的5 0 0 活性 的衰老过程中。
叶位 叶片提取液活性单位 xn g一 l蛋 白 %叶
绿体膜止 :的活性
(单位 。 g一主蛋白 )
3 4 6
.
0
6 5 7
.
9
96 0
.
7
1 2 5 5
.
2
1 5 5 2
.
2
1 3 9 9
.
5
7 5
.
8
95
.
3
1 0 0
.
0
0 9
.
9
8 匕 . 0
6 5
.
1
1 3
.
2
2 2
.
7
2 5
.
6
1 9
.
4
的低 S O D活性与生长后期水稻老叶所 得 的
结果一致12 [。
上述结果表明芡菜老叶中低的S O D, G R
话性及低水平 的 G S H 、 SA A 和类胡萝 卜素是
导致其对 O歹、 H : O : 及 1 0 , 消除能力下降 的
原因 。 活性氧消除速率低于其形成的速 率 ,
引发了老叶的膜脂过氧化作用与膜的不可逆
损伤 。 而 O牙加速转化 A C C 为 乙烯 , 以及
H必 , 对一些 CO : 固定酶类活性的抑 制仁10, 1 4 ,
等 , 都说明了活性氧的毒性作用 出现于叶片
参 考 文 献
1 林植芳等 , 植物学报 1 9 8住, 2 ` : 6 0 5 .
2 上海植物生理学会编 , 植物生理学实验手册 , 上海科学
技术出版社 , 1 9 8 5 , 1 0 页 .
3 A跳 da K , K a n e m a七g u 5 . 月 g 厂艺刀艺o Z C加饥 1 9 7 6 , 46 ,
1 9 8 1
.
盛 B a n n i s t e r J V ` I 兑 B a n 丑 i s t e r J V , B a n 土l i s t仑r W H
(
e d s ) T h
e B 主。 ZOg y a n d C五e m i s t r y o f A o t i祀 O 二 y g e ” ·
N e W Y o 了k E I S e v i吐 , 1 9 8 4 , P . 1 4 6 .
5 B o d a n n e s R S
,
C h a n P C
. 夕 E B S 肠云才1 9 7 , , 10 5: 1 9 5·
朽 C Z a P抓 G . 皿时九。面 丑朋乡饥 1 9 8 4 , 1 0 5: 2 0 9·
7 F oy
e r C H
,
H
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.
P 协刀勿 1 9 7 6 , 1 33 : 2 1 .
8 P o y e r C e云a 乙. P 乙a 介云a 1 9 8 3 , 1 57 吧2 39 .
9 G u r i 人 . C a 界 J 尸 Za 兄云名。名1 9 8 3 , 6 3 : 73 3 .
1 0 M e k阳 D G e公a Z. P l a 刀公eC ZZ P h娜 0 1 1 9 8 2 , 2 3 : 3 7 5 ·
1 1 N a k a n o Y
,
A 日叻a K . P 协刃才 C 己l乙 P h州。乙 1 99 1 , S士
8 6了.
1 2 N i s h ik i m i M
. 刀艺叱肋仇 B娜h脚 双召名 C伽饥 u , 1 9 7 5 ,
6 3 : 4 6 3
-
1 3 P a c k e r J E e亡a 乙. 万。才, 尸已 19 79 , 2 7 8 : 7 3 7 ·
1 4 R Ob i
n o o n J M e云 a Z. 尸她兄` 尸 h夕面0 2 1 9 8 0 , 6弓份 7 5 5 .
桂拐 t 理李山认 尸la o t 外 , s i o l ao , co m m u n i e。 t i o sn 1 9 8 5 ( 5 ) : 3 1~ 涎
油菜素内醋对棉花幼铃中 IA A , A B A 水平变化和棉铃脱落的
影响
璐炳山 余德谦 周德翼(华中农业大学农学系 , 武昌 43 0 70 )
E f e e t s o f B r a s s in o lid e o n t h e C h a n g e s in IA A
,
A BA L e v e l s i n Y o u n g C o t t o n
B o ll s a n d B o l l S h e d d i n g
乞U O B in g 一 S ha 刀 , Y U D于 i(2 al , Z H O U D e 一戮 (刀电刃犷才伽耐 of 通口 z。加仇 , , H呱油。叩 gA 灯洲计~ z U丽~ “ 夕
, 万优ha 叩
4 3X() 70 )
提要 油菜素内醋 ( B R )处理棉花幼铃和去叶之叶柄 , 无减少脱落的效应 , B R 对离层的形成不
起阻抑作用 。 追究其原因 , 可能与 B R 可促进 A B A 的产生 , 并改变器官内 工A A 与 人 B A 的平衡关
系有关。 棉花幼铃的脱落与其 A B人 含量呈显著正相关 , 与其 工人 A 与 A B A 之比值呈极显著负相
关 ,而与其 工A A 含量无相关。
棉花幼铃脱落是一种复杂的生 理 现 象。
众多报道表明 , 植物激素对棉花幼铃的生长
和脱落过程起着重要的调节作用 〔1一们 。 油 菜
素内醋 ( B R )是新近发现 , 在植物界广泛存在
收稿
致谢
1 9 8 7 年 1 1 月 5 日陈布圣先生提供宝贵意见 ,吴谋成 、 李文斌同志参加
部分工作 。