光照对蛇足石杉某些生理生化指标的影响

光照对蛇足石杉某些生理生化指标的影响 植物资源与环境2009,18(3):88—90 JournalofPlantResourcesandEnvironment 光照对蛇足石杉某些生理生化指标的影响 韩邦兴,陈乃富,代剑平,姚勇,朱大元,陈钧,? (1.植物细胞工程安徽省工程技术研究中心,安徽六安237012;2.江苏大学药学院, 江苏镇江212013; 3.宣城市金泉生态农业有限责任公司,安徽宣城242000;4.中国科学院上海药物研 究所新药研究国家重点实验室,上海201023) Effectsofilluminationonsomephysiological— biochemicalindexesofHuperziaserrataHANBang—xing'.CHEN Nai-fu,DAIJian—ping2,YAOYong,ZHUDa— yuan,CHENJun(1.EngineeringTechnologyResearchCenterof PlantCellEngineering,AnhuiProvince,Lu'an237012,China;2.SchoolofPharmacy,JiangsuUniversity,Zhenjiang 212013,China;3.XuanchengJinquanEcologicalAgricuhureCo.Ltd.,Xuancheng242000,China;4.StateKey LaboratoryofDrugResearch.ShanghaiInstituteofMedicines,theChineseAcademyofSciences,Shanghai20lo23, China),.,.P2ontResour.&Environ.2009,18(3):88—90 Abstract:ThecontentsofsolublesugarandsolubleproteinaswellasPPO.PODandCATactivitiesinabove-groundpart ofHuperz/aserrata(Thunb.exMurray)Trev.underdifferentilluminationconditionswereanalyzed.Theresultsshowthat withthetreatingtime(18d)prolonging,theseindexesappeardifferentchangingtrendsunderdifferentillumination conditions,andmostof山 emarehigherthanthosebeforetreating.Solublesugarcontent.solubleproteincontent,PPo activityandPODactivityofHserratain24O0and3600lxgroupsareobviouslyhigherthanthat inl20oIxgroup.but CATactivityamongthethreeilluminationgroupshasnosignificantdifference.ItiSconclude dthattherelativehigh illuminationhasacertaininfluenceonsomephysiological—biochemicalindexesofHserrata.1owillumination(120olx)is relativelysuitableforH.serratagrowth. 关键词:蛇足石杉;光照度;生理生化指标 Keywords:Huperziaserrata(Thunb.exMurray)Trev.;illumination;physiological—biochemicalindex 中图分类号:Q948.112.1;$567.239文献标志码:A文章编号:1004—0978(2009)03-0088-03 蛇足石杉[Huperziaserrata(Thunb.exMurray)Trev.]是 石杉科(Huperziaceae)石杉属(HuperziaBernh.)植物,其含有 的药用成分石杉碱甲是一种高效胆碱酯酶抑制剂,可用于治 疗老年人记忆减退,早老性痴呆症及重症肌无力症等…,目 前,已有学者将石杉碱甲开发成治疗早老性痴呆症的一类新 药.由于石杉碱甲的合成步骤繁琐,成本高,因此,主要从石 杉科少数几种植物中提取获得石杉碱甲.J.由于过度采 挖,加之繁殖困难,生长缓慢及对环境要求苛刻等原因,蛇足 石杉已濒临灭绝,资源极为有限.因此,开展蛇足石杉资 源学及其基础研究迫在眉睫.为了解蛇足石杉生长过程中 对光照的需求,作者对不同光照条件下蛇足石杉部分生理生 化指标的变化进行了研究,以期为蛇足石杉的化种植 (GAP)及建立优质的蛇足石杉药材生产基地提供参考. 1和 1.1材料 蛇足石杉引自安徽省宣城市溪口镇,由陈钧教授鉴定. 1.2方法 将蛇足石杉随机分成3组并置于不同光照度的MGC一 300H人工气候箱(上海一恒科技有限公司)中,参照文献 [5]及根据野外考察数据,将光照度分别设置为1200,2400 和3600lx,光照时间10h?d,,昼夜温度分别为22?和 14?,空气相对湿度90%. 分别于处理前及处理的第5天,第9天,第14天和第l8 天取蛇足石杉地上部分,洗净泥土后剪碎,每处理组平行取 样5次.用硫酸蒽酮比色法测定可溶性糖含量;用考马 斯亮蓝显色法[61190测定可溶性蛋白质含量;用邻苯二酚自氧 化法J2测定多酚氧化酶(PPO)活性,以1rain内A变化 0.1为1个酶活性单位;用愈创木酚法"测定过氧化物酶 (POD)活性,以1min内变化0.1为1个酶活性单位;用 KMnO滴定法.测定过氧化氢酶(CAT)活性,以1g鲜样 1min内分解H:O的质量(mg)为1个酶活性单位. 1.3数据处理 以蛇足石杉地上部分的可溶性糖和可溶性蛋白质含量 以及PPO,POD和CAT活性为参考序列,采用SPSS13.oSt 收稿日期:2009—02—2O 基金项目:中国科学院知识创新工程重大项目(KSCXL—SW一11—6) 作者简介:韩邦兴(1978一),男,安徽安庆人,博士研究生,讲师,主要从事中药及中药资源学研究. ?通信作者E-mail:syxchenjun@126.con 第3期韩邦兴等:光照对蛇足石杉某些生理生化指标的影响89 件对数据进行均值化和差异显着性分析. 2结果和分析 2.1不同光照度对蛇足石杉地上部分可溶性糖和可溶性蛋 白质含量的影响 可溶性糖与光合速率,植物抗逆性及植物生长发育过程 关系密切,在一定程度上反映了植物的碳素代谢水平与营养 状况,并可从侧面反映植物的生存环境…;而植物体内的可 溶性蛋白质含量是了解植物体代谢水平的重要指标之一,在 逆境条件下,植物体内的可溶性蛋白质含量水平会发生变 化.不同光照度条件下蛇足石杉地上部分可溶性糖和可 溶性蛋白质含量均随处理时间呈现一定的变化趋势,结果见 1. 由表1可以看出,在处理的18d内,可溶性糖含量呈先 升高后降低再升高的变化趋势.没有经过光照处理的蛇足 石杉地上部分可溶性糖含量为4.7%;在1200lx光照条件 下,可溶性糖含量为2.7%,5.3%;在2400lx光照条件下, 可溶性糖含量为4.4%,7.3%;在3600lx光照条件下,可溶 性糖含量最高,为4.4%,9.7%.综合分析表明,1200lx光 照条件下蛇足石杉的可溶性糖含量变化不明显;2400和 3600lx光照条件下可溶性糖含量明显提高,且与起始含量 差异显着. 表1不同光照条件下蛇足石杉地上部分可溶性糖和可溶性蛋白质含量的变化) Table1Contentchangeofsolublesugarandsolubleproteininabove-groundpartofHuperzias errata(Thunb.exMurray)Trev.under different珊uminafionconditions 同列中不同的字母表示在5%水平上差异显着Thedifferentlettersinthesamecolumnindicatethesignificantdifferenceat5%leve1. 经过不同光照处理,蛇足石杉的可溶性蛋白质含量均高 于处理前(8.9mg?g).不同光照条件下,在处理的18d 内,可溶性蛋白质含量均呈先逐渐升高而后逐渐下降的变化 趋势,不同处理组可溶性蛋白质含量峰值出现的时间略有不 同(表1).1200和3600lx光照条件下可溶性蛋白质含 量峰值出现在实验的第9天,分别为18.0和30.1mg?g,; 2400lx光照条件下可溶性蛋白质含量的峰值(24.4 mg?g..)出现在第14天.在2400和3600lx光照条件下, 蛇足石杉的可溶性蛋白质含量明显升高,尤其是3600lx处 理组的可溶性蛋白质含量显着高于1200Ix处理组,说明 2400和3600Ix的光照度对蛇足石杉的影响较大. 2.2不同光照度对蛇足石杉地上部分PPO,POD和CAT 活性的影响 植物体内的多酚氧化酶(PPO),过氧化物酶(POD)和过 氧化氢酶(CAT)活性与逆境条件下植物的抗逆性及防御体 系密切相关I9J,是逆境胁迫条件下的重要生理指标.不同 光照条件下,在处理的18d内,蛇足石杉地上部分PPO,POD 和CAT活性变化状况各不相同,实验结果见表2. 由表2可以看出,在l200lx光照条件下,蛇足石杉的 PPO活性呈先上升后下降的变化趋势,并在第9天达到峰值 (101.9U?g);而在2400lx光照条件下,PPO活性则基本 呈上升趋势,第18天达到最高(113.5U?g);在3600lx 光照条件下,PPO活性也呈先上升后下降的变化趋势,但是 变化的幅度小于1200lx处理组. 经过不同光照处理后,蛇足石杉地上部分的POD活性均 较起始时大幅度升高(表2).在2400lx光照条件下,蛇足 表2不同光照条件下蛇足石杉地上部分PPO,POD和CAT活性的 变化) Table2ChangesofenzymeactivitiesofPPO.PODandCATin above-groundpartofHuperziaserrata(Thunb.exMurray)Trev. underdifferentilluminationconditions) PPO活性PP0activity 12oo 2400 3600 POD活性PODactivity 120061.8135.4a215.6a2o9.1a207.6a 240061.8185.1a192.5a219.3a261.4b 360061.8228.3b148.6b264.6b198.3a CAT活性CATactivity 同列中不同的字母表示在5%水平上差异显着11}ledifferent lettersinthesamecolumnindicatethesignificantdifferenceat5% leve1. 铝 舳 % ? 666 } hh 222 h 222 h踮 332 666 0OO ??? 246 l23 植物资源与环境第18卷 石杉的POD活性呈持续上升的趋势;在3600lx光照条件 下,蛇足石杉POD活性的变化呈波动状,但明显高于处理前; 在1200lx光照条件下,POD活性呈先急剧升高再缓慢降低 的变化趋势,但变化幅度相对小于2400和3600lx处理组, 对蛇足石杉生长的影响较小. 经过不同光照处理后,蛇足石杉地上部分CAT活性均显 着高于处理前(表2),且各处理组的变化趋势基本相同,在 处理前期急剧上升,而后逐渐下降;不同光照处理组间CAT 活性差异不显着. 3结论和讨论 当植物处于逆境条件(高光强,高温,干旱,盐渍,冷冻及 营养元素缺乏)下或衰老状态时,体内都会发生氧化胁迫并 由此引发或加剧细胞的膜脂过氧化,使膜系统的结构和功能 受到损伤,对植物细胞造成伤害I9.PPO,POD和CAT是 植物体清除活性氧系统中非常重要的末端氧化酶,这些酶活 性高则预示着植物体内活性氧大量积累,表明植物正遭受逆 境或步入衰老阶段.可溶性糖含量可在一定程度上反映植 物碳素代谢水平与营养状况,而可溶性蛋白质含量则是了解 植物体代谢水平的一个重要指标,在逆境条件下,植物 体内的可溶性蛋白质含量水平将发生变化,可溶性糖含量也 会增加.因此,可溶性糖和可溶性蛋白质含量可间接反映植 物的生存环境.本研究结果表明,较高的光照度破坏了蛇足 石杉体内PPO,POD和CAT活性的平衡,同时导致蛇足石杉 体内可溶性糖和可溶性蛋白含量发生大幅度变化,因此,较 低的光照度(1200ix)比较适合蛇足石杉的生长,这与相关 文献川报道的蛇足石杉喜阴的结果基本一致. 由于本实验是在人工气候箱内进行,环境条件相对封 闭,实验结果能否准确反映蛇足石杉对光照的响应,还有待 进一步的田间实验研究. 参考文献: [1]MaXQ,TanCH,ZhuDY,eta1.Asurveyofpotentialhu? perzineAnaturalresourcesinChina:theHupor'zia~eae[J]. JoumalofEthnopharmaeology,2006,104(1/2):54—67. [2]MaXQ,TanCH,ZhuDY,eta1.Isthereabetter$oureeof huperzineAthanHuperziaserrata?HuporzineAcontentof HuperziaceaespeciesinChina[J].JoumalofAculturaland FoodChemistry,2005,53(5):1393—1398. [3]XiaoXQ,YangJW.TanXC.HuporzineAprotectsrat pheochromocytomacellsagainsthydrogenpomxide—inducedinjut [J].NeuroscienceLetters,1999,275(2):73—76. [4]吴荭,庄平,冯正波,等.中国蛇足石杉资源调查与评估 [J].自然资源,2005,20(1):59-67. [5]王志安,徐建中,俞旭平,等.生态环境因子对千层塔生长发 育的影响研究[J].中国中药杂志,2008,33(15):1814一 l8l6. [6]王学奎.植物生理生化实验原理和技术[M].2版.北京:高 等教育出版社,2006. [7]童方平,方伟,马履一,等.湿地松优良半同胞家系蛋白质 及糖类对水分胁迫的生理响应[J].中国农学通报,2006,22 (12):459—464. [8]PriceAH,HendryGAF.Drought?inducedoxidativestre8sin wheat[J].BiochemicalSocietyTransactions,1989,17:493— 494. [9]李娜,陈钧,承曦,等.微生物对蛇足石杉扦插生根及 若干生理生化指标的影响[J].中国中药杂志,2008,33(8): 873—877. [10]彭方仁,杨玉珍,朱振贤.干旱胁迫对不同种源香椿叶片膜 脂过氧化和保护酶系统的影响[J].植物资源与环境, 2007,16(2):44—47. [11]石玮,罗建平,赵晓丹.影响九华山千层塔石杉碱甲含量 的主要环境因子分析[J].植物资源与环境,2008,17 (3):58—62. 欢迎订阅2010年《特产研究》 《特产研究》(原名《特产科学实验》)是由中华人民共和国农业部主管,中国农业 科学院特产研究所和中国农学会特产学 会联合主办的国家级农牧特产业学术期刊,为中国科技核心期刊,RCCSE中国核心学术期刊,《cAJ—CD规范》执行优秀期 刊.1962年创刊.国内统一连续出版物号:CN一1154/S.主要报道野生经济动,植物的引种驯化,遗传育种,饲养繁殖,栽培 管理,病虫害防治,产品加工,贮藏保鲜等方面的最新科研成果;指导前沿研究,科学与实践,发现与探讨;介绍农牧特产业的 新技术,新方法,新经验等.主要栏目有,应用技术,测试分析,专论综述等.适合各级从事特产科技工作的院校师 生,科研人员,生产技术人员及广大农村种植业和养殖业专业户参阅. 季刊,大16开本,8O页,公开发行.每期定价5.00元,全年价20.oo元(含邮费).全国各地邮局(所)均可订阅,邮发代 号12—182,也可随时通过邮局汇款至编辑部订阅.编辑部地址:吉林省吉林市左家镇鹿鸣大街15号(邮编132109);单位:中 国农业科学院特产研究所《特产研究》编辑部;联系人:包秀芳;电话:0432—6513069(传真),0432—6513067(发行);E.mail: tcyjbjb@126.com.