不同油茶品种叶片3种保护酶活性分析.pdf

南方农业学报 o u m a o f S o u t h e r nA g r icu l t u r e2 0 1 6 4 7 5 6 8 6 6 8 9 I S S N2 0 9 5 11 9 1 C O D E NN N X A A Bh t t p w w w f n y b co m D O I 1 0 3 9 6 9 0 is s n 2 0 9 5 11 9 1 2 0 1 6 0 5 6 8 6 不同油茶品种叶片3 种保护酶活性分析 邓艳 常明山 朱英芝 李德伟 吴耀军 蒋学建 广西林业科学研究院 广西特色经济林培育与利用重点实验室 南宁5 3 0 0 0 2 摘要 目的 测定不同油茶品种健康叶片中的3 种保护酶活性 为油茶抗病性 抗逆性机理研究提供参考依据 方法 采用紫外一可见分光光度计法 测定岑软3 号油茶 博白大果油茶 普通油茶 岑软2 号油茶 香花油茶和陆川油 茶6 个油茶品种叶片的过氧化物酶 P O D 过氧化氢酶 C A T 和超氧化物歧化酶 S O D 活性 结果 6 个品种油茶叶 片的P O D 活性排序为普通油茶 博白大果油茶和岑软3 号油茶 岑软2 号油茶 香花油茶和陆川油茶 C A T 活性排 序为岑软3 号油茶 普通油茶 博白大果油茶和岑软2 号油茶 香花油茶和陆川油茶 S O D 活性排序为陆川油茶 岑 软3 号油茶 博白大果油茶 普通油茶 岑软2 号油茶和香花油茶 结论 以油茶健康叶片中P O D C A T 和S O D 活性高 低可判断油茶的抗病性或抗逆性强弱 关键词 油茶 过氧化物酶 P O D 过氧化氢酶酶 C A T 超氧化物歧化酶 S O D 活性分析 中图分类号 7 9 4 4文献标志码 A文章编号 2 0 9 5 一1 1 9 1 2 0 1 6 0 5 0 6 8 6 0 4 P r o t e ct iv ee n z y m ea ct iv it yinl e a v e so fd if f e r e n t C a m e l l iao l e if e r acu l t iv a r s D E N GY a n C H A N GM in g s h a n Z H UY in g z h i L ID e w e i W UY a o j u n J I A N GX u e j ia n G u a n g x iF o r e s t r yR e s e a r chI n s t it u t e G u a n g x iK e yL a b o r a t o r yo f S p e ciMN o n w o o dF o r e s tC u l t iv a t io n U t il iz a t io n N a n n in g5 3 0 0 0 2 C h in a A b s t r a ct O b j e ct iv e T h ea ct iv it ie so f3p r o t e ct iv ee n z y m e sinh e a l t h yl e a v e so fC a m e l l iao l e if e r aw e r ed e t e r m in e d in o r d e rt op r o v id er e f e r e n ce sf o rs t u d y in gd is e a s e r e s is t a n tm e ch a n is mo fC o l e if e r a M e t h o d1 W it hs ixC a m e l l iao l e if e r a cu l t iv a r sa st e s t e dm a t e r ia l s t h ee n z y m ea ct iv it yo fp e r o x id a s e P O D ca t a l a s e C A T a n ds u p e r o x id ed is m u t a s e S O D w e r ed e t e r m in e du s in gU V v iss p e ct m p h o t o g r a p h y R e s u l t D if f e r e n tco l e if e mcu l t iv a r sw e r er a n k e db a s e do nt h e irP O D a ct iv it ie sa sf o l l o w s co m m o nCo l e if e r acu h iv a r C g ig a n t o ca r p aa n dC e n r u a n3 C e n g r u a n2 c o s m a n t h aY eC Xa n d Cv ie t n a m e n s is d if f e r e n tc o l e i e r acu h iv a r sw e r er a n k e db a s e do nt h e irC A Ta ct iv it ie s a sf o l l o w s C e n r u a n3 co r n m o r tC o l e if e r acu h iv a r Cg ig a n t o ca r p aa n dC e n g r u a n2 Co s m a n d l aY eC Xa n dCv ie t n a m e n s is d if f e r e n tC o l e if e mcu h iv a r sw e r er a n k e db a s e do nt l l e irS O Da ct iv it ie s a sf o l l o w s Cv ie t n a m e n s is C e n r u a n3 Cg ig a n t o ca r p a C o l e if e r a C e n g r u a n2a n dCo s m a n t h aY eC X C o n cl u s io n P O Da ct iv it yo fc o l e if e ma n dcA Ta ct iv it yo fC e n r u a n3a r e h ig h e r w h ichp l a yim p o r t a n tr o l e inr e s is t a n cet od is e a s e T h eS O Da ct iv it yo fCv ie t n a m e n s isish ig h e r a n dim p r o v e d b io t ict o l e r a n ceo fp l a n t s K e yw o r d s C a m e l l iao l e if e m p e r o x id a s e P O D ca t a l a s e C A T s u p e m x id ed is m u t a s e S O D a ct iv it ya n a l y s is O引言 研究意义 油茶 C a m e l l iao l e if e mA b e l 在我国 湖南 广西及江西均有大面积分布 是我国南方特有 的重要木本油料树种 其主产品茶油素具有理想的保 健 医药及化妆等功效 有 东方橄榄油 的美誉 油茶 根系发达 能保持水土 抗污染能力强 但近年来油茶 炭疽病的发生已严重威胁油茶林的健康生长 病原菌 侵染导致植株体内活性氧迸发 夏民旋等 2 0 1 5 而 活性氧的平衡与自由基的清除均需要植物过氧化物 酶 P O D 过氧化氢酶 C A T 超氧化物歧化酶 S O D 收稿日期 2 0 1 5 0 4 0 1 基金项目 广西林业科技项目 桂林科字 2 0 1 2 第9 号 广西特色经济林培养与利用重点实验室自主项目 1 5 一A 0 3 一0 2 广西林 业科学院基本科研业务费项目 林科2 0 1 4 2 0 号 作者简介 邓艳 1 9 7 3 一 教授级高级工程师 主要从事林业有害生物综合控制技术研究工作 E m a il d y g x 2 0 0 5 s o h u co r n 5 期 邓艳等 不同油茶品种叶片3 种保护酶活性分析 6 8 7 等保护酶来调控 因此 分析不同油茶品种叶片的 P O D C A T 和S O D 活性 对油茶抗感炭疽病鉴定和抗 性机制研究具有重要意义 前人研究进展 cA T 能催 化细胞内过氧化氢 与植物的抗逆性和氧化衰老等生 理代谢过程有关 南芝润和范月仙 2 0 0 8 S O D 是广 泛存在于植物 微生物等生物体内的一类金属酶 能 专一清除植物体内的超氧阴离子自由基 减轻细胞膜 脂的损伤 董传媛 2 0 0 9 前人对油茶保护酶活性的 研究多集中于抗感病机制方面 朱建华和叶国藩 1 9 9 0 通过开展油茶P O D 时相变化研究 结果表明 接种4 8h 前 酶活性与抗病性呈正相关 接种4 8h 后 酶活性与感病性呈正相关 且感病后P O D 活性均升 高 邢会琴等 2 0 0 7 研究认为 P O D 具有增强植物抵 抗病原菌的能力 束庆龙和张良富 2 0 0 9 董传媛等 2 0 1 3 测定分析不同抗感油茶植株酶活性和内含物 结果表明 酶活性与发病率呈正相关 杨光道 2 0 11 研究发现 油茶P O D 与抗炭疽病的相关性较弱 本研 究切入点 目前 已有大量研究表明P O D C A T 和S O D 作为植物细胞保护酶相互协调可清除植物体内过剩 的自由基 维持植物体内动态平衡 其活性高低与植 物防御代谢及抵抗能力均有一定关联 梁艳荣等 2 0 0 3 但对健康油茶叶片中该3 种酶活性高低的研究 鲜见报道 拟解决的关键问题 分析6 个油茶品种健 康叶片的P O D C A T 和S O D 活性 旨在为油茶抗病性 机理研究提供参考依据 1 材料与方法 1 1 试验林概况 油茶叶片采样于广西林业科学研究院南宁市老 虎岭试验林区 油茶平均高度1 5 1 8m 生长健康 样 地位于东经1 0 8 01 8 北纬2 2 0 5 5 属亚热带海洋性季 风气候 年均温度2 1 6o C 相对湿度7 9 O 年均降水 量1 3 0 4 2m m 林区主要种植油茶 桉树 松树等 林下 植被较少 6 j 油茶品种均为2 0 1 1 2 0 1 2 年种植 各品 系单独 行状种植 1 2 试验材料 供试油茶品种为岑软3 号油茶 博白大果油茶 普 通油茶 岑软2 号油茶 香花油茶和陆川油茶 1 3 试验方法 1 3 1 取样及样品处理选择未受病虫为害的油茶 植株作样株 6 j 品种油茶叶片同时取样 自其嫩芽向 下5 0cm 采集新鲜完整 大小基本一致的叶片 将相同 品种叶片装入同一自封袋中并标记 迅速带回实验 室 一2 0 保存 测前取出剪碎 1 3 2 样品测定P O D 活性采用愈创木酚氧化分光 光度法进行测定 陈建勋和王晓峰 2 0 0 6 刘萍和 李明军 2 0 0 7 张以顺等 2 0 0 9 以每分钟光密度变 化值 A O D 4 v 0 g F W m in 表示酶活力 C A T 活性参照 陈建勋和王晓峰 2 0 0 6 刘萍和李明军 2 0 0 7 张以顺 等 2 0 0 9 的方法进行测定 略有改动 以每分钟光密 度变化值 A O D 2 艇 7 9 F W m in 表示酶活力 S O D 活性 采用氮蓝四唑 N B T 光化还原法进行测定 陈建勋和 王晓峰 2 0 0 6 邵登魁等 2 0 0 6 刘萍和李明军 2 0 0 7 张以顺等 2 0 0 9 1 4 统计分析 试验数据采用E x ce l2 0 0 3 和S P S S1 3 0 进行统计 分析 并以单因素方差分析比较不同油茶品种酶活性 差异 2 结果与分析 2 16 个油茶品种叶片的P O D 活性 从图1 可以看出 普通油茶叶片的P O D 活性最高 为0 0 2 3U g F W m in 其次为岑软3 号油茶和博白大果 油茶 分别为0 0 1 7 和0 0 1 3U g F W m in 二者均显著小 于普通油茶 P 博白大果油茶 岑 软3 号油茶 岑软2 号油茶 香花油茶和陆川油茶 由于P O D 活性越高的品种具有越强的抵抗病原菌能 力 因此表明普通油茶 博白大果油茶和岑软3 号油茶 抗病能力较其他油茶品种强 兰 塾专 38 通墨 艇一 垛磲垛 曩曩要 咿撑三 暴 收耋 羚 图l 不同品种油茶叶片的P O D 活性 F ig 1 P O Da ct iv it ie so f d if f e r e n tCo l e if e r acu l t iv a r s 2 26 个油茶品种叶片的C A T 活性 从图2 可以看出 岑软3 号油茶叶片的C A T 活性最 高 为0 4 2 7U g F W r a in 博白大果油茶 普通油茶和 岑软2 号油茶的C A T 活性分别为0 3 2 7 0 2 9 2 和0 2 4 0 U g F W r a in 显著低于岑软3 号油茶 香花油茶和陆川 油茶叶片的C A T 活性最低 分别为0 1 8 8 和0 1 8 7 O 5 0 5 0 5 0 吩 吆 吆 叭 叭 0 0 0 0 0 0 O 6 8 8 南方农业学报 4 7 卷 u 矿W r a in 与岑软3 号油茶 博白大果油茶 普通油 茶和岑软2 号油茶差异显著 由此可见 6 种油茶催化 过氧化氢的能力排序为 岑软3 号油茶 普通油茶 博 白大果油茶和岑软2 号油茶 香花油茶和陆川油 茶 由于C A T 活性高的品种可更好地避免细胞受损 因此表明岑软3 号油茶普通油茶 博白大果油茶和岑 软2 号油茶的抗逆性较其他油茶品种强 三 三 L 掣 3 塑 烬 囊 媒媒 二U 他盎 图2 不同品种油茶叶片的C A T 活性 F ig 2C A Ta ct iv it ie so f d if f e r e n tCo l e if e r acu l t iv a r s 2 36 个油茶品种叶片的S O D 活性 从图3 可以看出 陆川油茶叶片的S O D 活性最高 为9 2 5 7U g F W 其次为岑软3 号油茶 为3 5 1 6U g F W 二者差异显著 博白大果油茶 普通油茶 岑软2 号油 茶和香花油茶叶片的S O D 活性分别为8 0 0 2 1 0 0 9 3 3 和1 4 1 3U g F W 均与陆川油茶及岑软3 号油茶存在显 著差异 可见 6 种油茶清除自由基的能力排序为 陆 川油茶 岑软3 号油茶 博白大果油茶 普通油茶 岑 软2 号油茶 香花油茶 由于S O D 活性高的品种可有 效减轻细胞膜脂损伤 因此说明陆川油茶 岑软3 号油 茶抵抗生物胁迫能力较其他油茶品种强 1 2 0 0 1 0 0 0 0 兰 8 0 0 0 三 通童6 0 0 0 摆妻4 0 0 0 Z 2 0 0 0 0 0 0 媒媒 二3 J 收 点 图3 不同品种油茶叶片的S O D 活性 F ig 3S O Da ct iv it ie so f d if f e r e n tC o l e if e r acu l t iv a r s 3 讨论 本研究分别分析了6 个品种油茶叶片中的P O D C A T 及S O D 活性 并对比了3 种酶活性高低与6 个油茶 品种抗病性及抗逆性强弱的关系 P O D 是植物体内重要的呼吸酶类 具有催化过氧 化物的能力 其活性与酚类物质代谢及抗性有关 朱 建华和叶国藩 1 9 9 0 郭文硕和黄宗安 2 0 0 0 邵登魁 等 2 0 0 6 陈慧珍 2 0 1 3o 朱建华和叶国藩 1 9 9 0 研究 发现 油茶P O D 酶活性与油茶抗 感病有关联性 且存 在时相变化规律 本研究发现普通油茶叶片的P O D 酶 活性最高 且与其他供试品种差异显著 说明普通油 茶正常植株具有较强的抗病原菌侵染能力 而其他供 试品种的抗病原菌侵染能力相对较弱 本研究未进行 酶活性的动态变化测试 如果后期的研究对健康油 茶植株进行病菌侵染 逆境等生物与非生物胁迫后跟 踪测试P O D 活性的时相变化 将能更准确判断不同油 茶品种在不同生长时期的抗病性和抗逆性强弱 C A T 是P O D 体系中重要的标志性酶 由于本研究 仅测试了健康油茶植株叶片酶活性 尚未进行酶活性 动态变化测定 因此 C A T P O D S O D3 种酶活性间的 相关性无法确定 下一步将重点进行油茶品种间酶活 性的相关分析 S O D 作为一种抗氧化酶 能有效清除生物体内的 自由基 修复受损细胞核 起保护细胞的作用 邵登魁 等 2 0 0 6 陈慧珍 2 0 1 3o 本研究中发现S O D 活性最高 的为陆川油茶 说明陆川油茶清除自由基的能力较 其他品种强 具有较强的修复细胞和抵抗逆境胁迫 能力 4 结论 本研究结果表明 以油茶健康叶片中3 种酶活性 的高低可判断油茶抗病性或抗逆性的强弱 其中 普 通油茶的P O D 和岑软3 号油茶C A T 活性较高 抗病能 力较强 陆川油茶的S O D 活性较高 抵抗生物胁迫能 力较强 参考文献 陈慧珍 2 0 1 3 不同叶色 株型 粒型和抽穗期水稻突变体的 生理特性研究 D 南昌 江西农业大学 C h e nHZ 2 013 S t u d ie so nt h ep h y s io l o g ica lch a r a ct e r is t icsin r icem u t a n t so fd if f e r e n tl e a f co l o r a t io n p l a n tt y p e g r a in s h a p ea n dh e a d in gs t a g e DJ N a n ch a n g J ia n g x iA 荫cu l t u r a lU n iv e r s it y 陈建勋 王晓峰 2 0 0 6 植物生理学实验指导 M 广州 华南 理工大学出版社 C h e nJX W a n gXF 2 0 0 6 E x p e r im e n tI n s t r u ct io no fP l a n tP h y 如 如 如 如 如 5 期邓艳等 不同油荼品种叶片3 种保护酶活性分析 6 8 9 s io l o g y M G u a n g z h o u S o u t hC h in aU n iv e r s it yo f T e ch n o l o g YP r e s s 董传媛 2 0 0 9 油茶炭疽病的发生与植株内含物和酶活性的 关系研究 D 合肥 安徽农业大学 D o n gCY 2 0 0 9 R e l a t io n s h ipb e t w e e nt h ea n t h r a cn o s ed e v e l o p m e n to fo ih e aca m e l l iaa n dit Sin cl u t io n sa n de n z y m a t ic a ct iv it y DJ H e f e i A n h u iA g r icu l t u r a lU n iv e r s it y 董传媛 曹志华 束庆龙 胡娟娟 刘洪剑 2 0 1 3 油茶炭疽病 与果皮中酶活性及糖类含量的关系 J 经济林研究 3 l 4 1 6 5 一1 6 9 D o n gCY C a oZH S h uQL H uJJ L iuHJ 2 0 1 3 R e l a t io n s h ipb e t w e e na n t h r a cn o s ea n de n z y m ea ct iv it y s u g a rco n t e n tinC a m e l l iao l e f f e r a J N o n w o o dF o r e s tR e s e a r ch 3 1 4 1 6 5 1 6 9 郭文硕 黄宗安 2 0 0 0 锥栗对栗疫病抗性与过氧化物酶的关 系 J 福建林学院学报 2 0 1 5 8 G u oW S H u a n gZA 2 0 0 0 T h er e l a t io n s h ipb e t w e e nt h er e s is t a n ceo fch e s t n u tv a r ie t ie st ob l ig h ta n dp e r o x id a s e J J 叫卜 n a lo fF u j ia nC o H e g eo fF o r e s 时 2 0 1 5 8 梁艳荣 胡晓红 张颍力 刘湘萍 2 0 0 3 植物过氧化物酶生理 功能研究进展 J 内蒙古农业大学学报 自然科学版 2 4 2 2 4 1 2 4 7 L ia n gYR H uXH Z h a n gYL L iuXP 2 0 0 3 P r o g r e s so n p h y s io l o g ica lf u n ct io nr e s e a r cho fp l a n tp e r o x id a s e J J o u r n a lo fI n n e rM o n g o h aA g r icu l t u r a lU n iv e r s it y N a t u r a lS cie n r eE d it io n 2 4 2 2 4 1 2 4 7 刘萍 李明军 2 0 0 7 植物生理学实验技术 M 北京 科学出 版社 L iuP L iMJ 2 0 0 7 E x p e r im e n tT e ch n o l o g yo fP l a n tP h y s io l o g y MJ B e ij in g S cie n ceP r e s s 南芝润 范月仙 2 0 0 8 植物过氧化氢酶的研究进展 J 安徽 农学通报 1 4 5 2 7 2 9 N a nZR F a nYX 2 0 0 8 A d v a n ceo fI e s e a I ch e so nC a t a l a s ein p l a n t s J A n h u iA g r icu l t u r a lS cie n ceB u 1 4 5 2 7 2 9 邵登魁 裴建文 雷建明 庞进平 孙万仓 2 0 0 6 白菜型冬油 菜白粉病病程中超氧化物岐化酶和过氧化物酶及多酚氧 化酶的变化 J 西北农业学报 1 5 5 1 1 8 1 2 2 S h a oDK P e iJW L e iJM P a n gJP S u nWC 2 0 0 6 C h a n g e s o fS O D P O Da n dP P Oo f 丑ca m p e s t isL in f e ct e db y e r y s ip h eint o t a lg r o w t hp e r io d JJ A e t aA g r icu l t u r a eB o r e a l i o ccid e n t a l isS in ica 1 5 5 11 8 1 2 2 束庆龙 张良富 2 0 0 9 中国油茶栽培与病虫害防治 M 北 京 中国林业出版社 S h uQL Z h a n gLF 2 0 0 9 C a m e l l iao l e if e r aC u l t iv a t io na n d P e s tC o n t r o linC h in a MJ B e ij in g C h in aF o r e s t r yP u b l i s h in g 夏民旋 王维 袁瑞 邓粉妮 沈法富 2 0 1 5 超氧化物歧化酶 与植物抗逆性 J 分子植物育种 1 3 1 1 2 6 3 3 2 6 4 6 X iaMX W a n gW Y u a nR D e n gFN S h e nFF 2 0 1 5 S u p e m x id ed is m u t a s ea n dit sr e s e a r chin p l a n ts t r e s s t o l e r a n ce JJ