野生与栽培穿龙薯蓣保护酶活性研究

野生与栽培穿龙薯蓣保护酶活性研究

刘丽华，秦佳梅*

(通化师范学院，吉林 通化 134002)

摘要：采用分光光度法研究了不同生长年限(1～3年生)野生穿龙薯蓣与栽培穿龙薯蓣保护酶系统活性变化。结果显示，随着生长年限的增加，栽培穿龙薯蓣SOD、CAT、POD活性均显著高于野生穿龙薯蓣，说明在适度的光照胁迫下,栽培穿龙薯蓣可以提高保护酶活性，增强其抗逆性。研究结果为野生穿龙薯蓣的驯化栽培提供理论依据。

关键词：穿龙薯蓣；保护酶；抗逆性;活性研究

DOI:10.13463/j.cnki.jlzyy.2015.10.022

中图分类号：R282.71文献标志码： A

文章编号：1003-5699(2015)10-1043-03

基金项目:吉林省科技发展计划项目(201205081)；通化师范学院博士

作者简介:刘丽华(1972- )，女，博士，副教授，主要从事植物资源与功能基因组研究。

收稿日期:(责任编辑：王丹2015-07-06)

*通信作者:秦佳梅，教授，电话-(0451)3208073，电子信箱-th-Qjm@163.com

Activities of protective enzymes in Dioscorea nipponica under wild and tame

LIU Lihua,QIN Jiamei*

(Tonghua Normal University,Tonghua 134002,Jilin Province,China)

Abstract:To study activities variation tendency of protective enzymes systemin Dioscorea nipponica under wild and tame of growth 1-3 years,that spectrophotometry adopted.Result shows SOD,CAT,POD activities under tame rank above under wild,increase with growth years.State clearly,in moderate illumination stress,activities of protective enzymes have deen increased in Dioscorea nipponica under tame.Plant resistance has been increased and providing theoretical basis with Dioscorea nipponica omestication and breeding.

Keywords:Dioscorea nipponica;protective enzymes;resistance;activities study

植物在自然环境条件下，会受到如高温、干旱、光照过强等多种逆境胁迫，使植物直接或间接形成过量的活性氧自由基，引发膜脂过氧化作用，导致膜系统损伤和细胞伤害[1]。为了平衡植物体内的活性氧，植物体在长期进化过程中形成了以超氧化物歧化酶(superoxide,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)为主导的保护酶系统，可有效地清除代谢过程中产生的活性氧，从而防止活性氧引起的膜脂氧化及其他伤害过程[2]。

穿龙薯蓣(DioscoreanipponicaMakino.)为薯蓣科多年生缠绕草本植物，以根茎入药，有效成分主要为薯蓣皂苷元，是合成各种甾体药物的重要原料[3]。因此,具有极高的药用价值。由于长期采挖野生资源，储量锐减，远远不能满足生产需求，导致人工栽培的穿龙薯蓣面积逐年扩大。目前对野生及栽培的穿龙薯蓣研究主要集中在栽培技术、药理及药化等方面，尚未见对其保护酶活性比较的研究报道。因此，本实验对不同生长年限(1～3年生)栽培与野生穿龙薯蓣的保护酶活力变化比较，以进一步了解穿龙薯蓣生长发育状况，为采取合理栽培措施提供理论依据。

1材料与方法

1.1材料穿龙薯蓣根茎，栽培样品采自通化师范学院无公害规范化种植实验田，野生样品采自通化市东昌区江东乡头道沟。按根茎上根迹环痕区分不同生长年限(1～3年生)。

1.2酶液提取将预先处理好的穿龙薯蓣置于预冷的研钵中，加入PBS(0.05 mol/L,PH=7.0)缓冲液和少许石英砂，在冰浴下研磨成匀浆，4 ℃离心10 min ，10 000 r/min，上清液即为酶液，贮于4 ℃下备用。

1.3保护酶活性测定方法

1.3.1SOD酶活力测定采用氮蓝四唑光化学还原法测定[4]。

1.3.2POD酶活力测定采用Bestwick等的愈创木酚法测定[5]。

1.3.3CAT酶活力测定采用Chance等方法测定[6]。

2结果与分析

2.1SOD活性变化SOD是活性氧清除系统中第一个发挥作用的抗氧化酶，催化超氧物阴离子自由基发生歧化反应，产生氧和H2O2，保护生物体免受活性氧伤害[7]。由图1可知，随着生长年限的增加，栽培穿龙薯蓣SOD活性变化呈逐年升高,而野生穿龙薯蓣则呈逐年降低的趋势。但在不同生长年限，栽培穿龙薯蓣SOD活性均高于野生穿龙薯蓣,尤其是2、3年生栽培穿龙薯蓣SOD活性显著高于野生穿龙薯蓣。表明环境中光照及温度变化对植物生长构成胁迫，使SOD活性增高，以抵抗不良外界环境条件。

图1　1～3年生栽培与野生穿龙薯蓣SOD活性变化

2.2CAT活性变化CAT是生物氧化过程中一系列抗氧化酶的终端，能够有效清除植物体内多余的H2O2，保护膜结构。使细胞免于遭受H2O2的毒害[8]。由图2看出，随着生长年限的增加，CAT与SOD活性变化趋于一致，即栽培穿龙薯蓣呈逐年升高，而野生穿龙薯蓣呈逐年降低的趋势。但不同的是，1年生穿龙薯蓣CAT活性表现为野生品种高于栽培品种，而2、3年生则是栽培穿龙薯蓣CAT活性变化显著高于野生穿龙薯蓣。

图2　1～3年生栽培与野生穿龙薯蓣CAT活性变化

2.3POD活性变化POD是以H2O2为电子受体催化底物氧化的酶，具有清除H2O2和酚类、胺类毒性的作用[9]。图3表明，随着生长年限的增加，栽培与野生穿龙薯蓣POD活性均降低，但在不同生长年限，栽培穿龙薯蓣POD酶活性均高于野生穿龙薯蓣。

图3　1～3年生栽培与野生穿龙薯蓣POD活性变化

3结论

植物细胞在长期进化过程中形成了包括SOD、POD、CAT等各类清除活性氧的保护酶系统,这些保护酶在清除超氧自由基、H2O2、过氧化物以及阻止或减少羟基自由基形成等方面起重要作用[10]。

穿龙薯蓣为藤本植物，生长在林下或林周，需要攀援在其他植物上生长，在自然环境下光照较弱，而栽培植物则在全光照条件下生长，并且温度较高。环境变化导致植物产生新的适应方式，不同的光照强度及温度会使植物产生生理、形态、解剖和营养等方面的一系列变化。抗氧化酶活性变化也是植物遭受逆境胁迫程度的反映[11]。

已有研究表明，植物体内保护酶活性随光照条件变化而不同，弱光能降低活性氧产生速率，保护酶系统活性降低[12]，这与笔者研究结果相同。本实验研究结果表明，随着生长年限的增加，栽培穿龙薯蓣SOD、POD、CAT活性均高于野生穿龙薯蓣,可能是由于地上部分剧烈生长，在全光照条件下，光合作用产生大量的活性氧自由基，使整个植株的活性氧达到平衡，导致保护酶系活性升高。这与孟祥海[13]、周兴元[14]等的研究结果一致。但1年生野生与栽培穿龙薯蓣保护酶活性差异不显著,可能是环境因子尚不能引起植物细胞内活性氧代谢平衡的紊乱与启动膜的过氧化所致。

本实验研究同时表明,3种保护酶的活性变化在栽培与野生穿龙薯蓣中有所不同，随着生长年限的增加，栽培穿龙薯蓣中SOD、CAT活性均呈现逐年增高,POD活性则是呈现下降趋势，可能是光合作用增强所致。而野生穿龙薯蓣中SOD、CAT、POD活性均呈现下降趋势,这与魏淑珍等[15]的研究结果相同，植物处于幼年期，保护酶活性较强，保护酶活性高低与植物器官生长量的大小密切相关。

由于保护酶系统在不同植物之间变化较为复杂[16]，在本实验中,POD活性表现不同于CAT，可能与POD酶的性质有关。一方面由通过H2O2来氧化基质的过氧化物酶组成，其功能是生理性的;另一方面由主要功能是清除H2O2的酶组成。本实验中POD活性变化可能是这两种性质共同作用的结果。但关于这两种酶作用的关联性还有待于进一步深入研究。

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