不同油茶品種葉片3種保護酶活性分析

鄧艷　常明山　朱英芝　李德偉　吳耀軍　蔣學建

摘要：【目的】測定不同油茶品種健康葉片中的3種保護酶活性，為油茶抗病性、抗逆性機理研究提供參考依據(jù)?！痉椒ā坎捎米贤狻梢姺止夤舛扔嫹?，測定岑軟3號油茶、博白大果油茶、普通油茶、岑軟2號油茶、香花油茶和陸川油茶6個油茶品種葉片的過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性。【結果】6個品種油茶葉片的POD活性排序為普通油茶>（博白大果油茶和岑軟3號油茶）>（岑軟2號油茶、香花油茶和陸川油茶），CAT活性排序為岑軟3號油茶>（普通油茶、博白大果油茶和岑軟2號油茶）>（香花油茶和陸川油茶），SOD活性排序為陸川油茶>岑軟3號油茶>（博白大果油茶、普通油茶、岑軟2號油茶和香花油茶）?！窘Y論】以油茶健康葉片中POD、CAT和SOD活性高低可判斷油茶的抗病性或抗逆性強弱。

關鍵詞： 油茶；過氧化物酶（POD）；過氧化氫酶酶（CAT）；超氧化物歧化酶（SOD）；活性分析

中圖分類號： S794.4 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1191（2016）05-0686-04

Abstract：【Objective】The activities of 3 protective enzymes in healthy leaves of Camellia oleifera were determined， in order to provide references for studying disease-resistant mechanism of C. oleifera. 【Method】With six Camellia oleifera cultivars as tested materials， the enzyme activity of peroxidase（POD）， catalase（CAT） and superoxide dismutase（SOD） were determined using UV-vis spectrophotography. 【Result】Different C. oleifera cultivars were ranked based on their POD activities as follows： common C. oleifera cultivar>（C. gigantocarpa and Cenruan 3）>（Cengruan 2， C. osmantha Ye CX and C. vietnamensis）； different C. oleifera cultivars were ranked based on their CAT activities， as follows： Cenruan 3>（common C. oleifera cultivar， C. gigantocarpa and Cengruan 2）>（C. osmantha Ye CX and C. vietnamensis）； different C. oleifera cultivars were ranked based on their SOD activities， as follows： C. vietnamensis>Cenruan 3>（C. gigantocarpa， C. oleifera， Cengruan 2 and C. osmantha Ye CX）. 【Conclusion】POD activity of C. oleifera and CAT activity of Cenruan 3 are higher， which play important role in resistance to disease. The SOD activity of C. vietnamensis is higher， and improved biotic tolerance of plants.

Key words： Camellia oleifera； peroxidase（POD）； catalase（CAT）； superoxide dismutase（SOD）； activity analysis

0 引言

【研究意義】油茶（Camellia oleifera Abel.）在我國湖南、廣西及江西均有大面積分布，是我國南方特有的重要木本油料樹種，其主產(chǎn)品茶油素具有理想的保健、醫(yī)藥及化妝等功效，有“東方橄欖油”的美譽。油茶根系發(fā)達，能保持水土，抗污染能力強，但近年來油茶炭疽病的發(fā)生已嚴重威脅油茶林的健康生長。病原菌侵染導致植株體內(nèi)活性氧迸發(fā)（夏民旋等，2015），而活性氧的平衡與自由基的清除均需要植物過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）等保護酶來調(diào)控。因此，分析不同油茶品種葉片的POD、CAT和SOD活性，對油茶抗感炭疽病鑒定和抗性機制研究具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】CAT能催化細胞內(nèi)過氧化氫，與植物的抗逆性和氧化衰老等生理代謝過程有關（南芝潤和范月仙，2008）。SOD是廣泛存在于植物、微生物等生物體內(nèi)的一類金屬酶，能專一清除植物體內(nèi)的超氧陰離子自由基，減輕細胞膜脂的損傷（董傳媛，2009）。前人對油茶保護酶活性的研究多集中于抗感病機制方面。朱建華和葉國藩（1990）通過開展油茶POD時相變化研究，結果表明，接種48 h前，酶活性與抗病性呈正相關，接種48 h后，酶活性與感病性呈正相關，且感病后POD活性均升高。邢會琴等（2007）研究認為，POD具有增強植物抵抗病原菌的能力。束慶龍和張良富（2009）、董傳媛等（2013）測定分析不同抗感油茶植株酶活性和內(nèi)含物，結果表明，酶活性與發(fā)病率呈正相關。楊光道（2011）研究發(fā)現(xiàn)，油茶POD與抗炭疽病的相關性較弱?！颈狙芯壳腥朦c】目前，已有大量研究表明POD、CAT和SOD作為植物細胞保護酶相互協(xié)調(diào)可清除植物體內(nèi)過剩的自由基，維持植物體內(nèi)動態(tài)平衡，其活性高低與植物防御代謝及抵抗能力均有一定關聯(lián)（梁艷榮等，2003），但對健康油茶葉片中該3種酶活性高低的研究鮮見報道?！緮M解決的關鍵問題】分析6個油茶品種健康葉片的POD、CAT和SOD活性，旨在為油茶抗病性機理研究提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗林概況

油茶葉片采樣于廣西林業(yè)科學研究院南寧市老虎嶺試驗林區(qū)，油茶平均高度1.5～1.8 m，生長健康。樣地位于東經(jīng)108°18′、北緯22°55′，屬亞熱帶海洋性季風氣候，年均溫度21.6 ℃，相對濕度79.0%，年均降水量1304.2 mm。林區(qū)主要種植油茶、桉樹、松樹等，林下植被較少。6個油茶品種均為2011～2012年種植，各品系單獨、行狀種植。

1. 2 試驗材料

供試油茶品種為岑軟3號油茶、博白大果油茶、普通油茶、岑軟2號油茶、香花油茶和陸川油茶。

1. 3 試驗方法

1. 3. 1 取樣及樣品處理 選擇未受病蟲為害的油茶植株作樣株，6個品種油茶葉片同時取樣，自其嫩芽向下50 cm采集新鮮完整、大小基本一致的葉片，將相同品種葉片裝入同一自封袋中并標記，迅速帶回實驗室，-20 ℃保存，測前取出剪碎。

1. 3. 2 樣品測定 POD活性采用愈創(chuàng)木酚氧化分光光度法進行測定（陳建勛和王曉峰，2006；劉萍和李明軍，2007；張以順等，2009），以每分鐘光密度變化值（△OD470/gFW·min）表示酶活力。CAT活性參照陳建勛和王曉峰（2006）、劉萍和李明軍（2007）、張以順等（2009）的方法進行測定，略有改動，以每分鐘光密度變化值（△OD240/gFW·min）表示酶活力。SOD活性采用氮藍四唑（NBT）光化還原法進行測定（陳建勛和王曉峰，2006；邵登魁等，2006；劉萍和李明軍，2007；張以順等，2009）。

1. 4 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SPSS 13.0進行統(tǒng)計分析，并以單因素方差分析比較不同油茶品種酶活性差異。

2 結果與分析

2. 1 6個油茶品種葉片的POD活性

從圖1可以看出，普通油茶葉片的POD活性最高，為0.023 U/gFW·min，其次為岑軟3號油茶和博白大果油茶，分別為0.017和0.013 U/gFW·min，二者均顯著小于普通油茶（P<0.05，下同）；岑軟2號油茶、香花油茶和陸川油茶葉片的POD活性分別為0.008、0.008和0.007 U/gFW·min，三者均顯著小于普通油茶、岑軟3號油茶和博白大果油茶。由此可見，上述6個油茶品種催化過氧化物的能力排序為：普通油茶>（博白大果油茶、岑軟3號油茶）>（岑軟2號油茶、香花油茶和陸川油茶）。由于POD活性越高的品種具有越強的抵抗病原菌能力，因此表明普通油茶、博白大果油茶和岑軟3號油茶抗病能力較其他油茶品種強。

2. 2 6個油茶品種葉片的CAT活性

從圖2可以看出，岑軟3號油茶葉片的CAT活性最高，為0.427 U/gFW·min；博白大果油茶、普通油茶和岑軟2號油茶的CAT活性分別為0.327、0.292和0.240 U/gFW·min，顯著低于岑軟3號油茶；香花油茶和陸川油茶葉片的CAT活性最低，分別為0.188和0.187 U/gFW·min，與岑軟3號油茶、博白大果油茶、普通油茶和岑軟2號油茶差異顯著。由此可見，6種油茶催化過氧化氫的能力排序為：岑軟3號油茶>（普通油茶、博白大果油茶和岑軟2號油茶）>（香花油茶和陸川油茶）。由于CAT活性高的品種可更好地避免細胞受損，因此表明岑軟3號油茶普通油茶、博白大果油茶和岑軟2號油茶的抗逆性較其他油茶品種強。

2. 3 6個油茶品種葉片的SOD活性

從圖3可以看出，陸川油茶葉片的SOD活性最高，為92.57 U/gFW，其次為岑軟3號油茶，為35.16 U/gFW，二者差異顯著；博白大果油茶、普通油茶、岑軟2號油茶和香花油茶葉片的SOD活性分別為8.00、21.00、9.33和14.13 U/gFW，均與陸川油茶及岑軟3號油茶存在顯著差異?？梢?，6種油茶清除自由基的能力排序為：陸川油茶>岑軟3號油茶>（博白大果油茶，普通油茶，岑軟2號油茶、香花油茶）。由于SOD活性高的品種可有效減輕細胞膜脂損傷，因此說明陸川油茶、岑軟3號油茶抵抗生物脅迫能力較其他油茶品種強。

3 討論

本研究分別分析了6個品種油茶葉片中的POD、CAT及SOD活性，并對比了3種酶活性高低與6個油茶品種抗病性及抗逆性強弱的關系。

POD是植物體內(nèi)重要的呼吸酶類，具有催化過氧化物的能力，其活性與酚類物質(zhì)代謝及抗性有關（朱建華和葉國藩，1990；郭文碩和黃宗安，2000；邵登魁等，2006；陳慧珍，2013）。朱建華和葉國藩（1990）研究發(fā)現(xiàn)，油茶POD酶活性與油茶抗、感病有關聯(lián)性，且存在時相變化規(guī)律。本研究發(fā)現(xiàn)普通油茶葉片的POD酶活性最高，且與其他供試品種差異顯著，說明普通油茶正常植株具有較強的抗病原菌侵染能力，而其他供試品種的抗病原菌侵染能力相對較弱。本研究未進行酶活性的動態(tài)變化測試，如果后期的研究對健康 油茶植株進行病菌侵染、逆境等生物與非生物脅迫后跟蹤測試POD活性的時相變化，將能更準確判斷不同油茶品種在不同生長時期的抗病性和抗逆性強弱。

CAT是POD體系中重要的標志性酶，由于本研究僅測試了健康油茶植株葉片酶活性，尚未進行酶活性動態(tài)變化測定，因此，CAT、POD、SOD 3種酶活性間的相關性無法確定，下一步將重點進行油茶品種間酶活性的相關分析。

SOD作為一種抗氧化酶，能有效清除生物體內(nèi)的自由基，修復受損細胞核，起保護細胞的作用（邵登魁等，2006；陳慧珍，2013）。本研究中發(fā)現(xiàn)SOD活性最高的為陸川油茶，說明陸川油茶清除自由基的能力較其他品種強，具有較強的修復細胞和抵抗逆境脅迫能力。

4 結論

本研究結果表明，以油茶健康葉片中3種酶活性的高低可判斷油茶抗病性或抗逆性的強弱，其中，普通油茶的POD和岑軟3號油茶CAT活性較高，抗病能力較強；陸川油茶的SOD活性較高，抵抗生物脅迫能力較強。

參考文獻：

陳慧珍. 2013. 不同葉色、株型、粒型和抽穗期水稻突變體的生理特性研究[D]. 南昌：江西農(nóng)業(yè)大學.

Chen H Z. 2013. Studies on the physiological characteristics in rice mutants of different leaf coloration，plant type，grain shape and heading stage[D]. Nanchang：Jiangxi Agricultural University.

陳建勛，王曉峰. 2006. 植物生理學實驗指導[M]. 廣州：華南理工大學出版社.

Chen J X，Wang X F. 2006. Experiment Instruction of Plant Phy-

siology[M]. Guangzhou： South China University of Technolo-

gy Press.

董傳媛. 2009. 油茶炭疽病的發(fā)生與植株內(nèi)含物和酶活性的關系研究[D]. 合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學.

Dong C Y. 2009. Relationship between the anthracnose development of oiltea camellia and its inclutions and enzymatic activity[D]. Hefei：Anhui Agricultural University.

董傳媛，曹志華，束慶龍，胡娟娟，劉洪劍. 2013. 油茶炭疽病與果皮中酶活性及糖類含量的關系[J]. 經(jīng)濟林研究，31（4）：165-169.

Dong C Y，Cao Z H，Shu Q L，Hu J J，Liu H J. 2013. Relationship between anthracnose and enzyme activity & sugar content in Camellia oleifera[J]. Nonwood Forest Research，31（4）：165-169.

郭文碩，黃宗安. 2000. 錐栗對栗疫病抗性與過氧化物酶的關系[J]. 福建林學院學報，20（1）：5-8.

Guo W S，Huang Z A. 2000. The relationship between the resistance of chestnut varieties to blight and peroxidase[J]. Journal of Fujian College of Forestry，20（1）：5-8.

梁艷榮，胡曉紅，張潁力，劉湘萍. 2003. 植物過氧化物酶生理功能研究進展[J]. 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學版），24（2）：241-247.

Liang Y R，Hu X H，Zhang Y L，Liu X P. 2003. Progress on physiological function research of plant peroxidase[J]. Journal of Inner Mongolia Agricultural University（Natural Scien-

ce Edition），24（2）：241-247.

劉萍，李明軍. 2007. 植物生理學實驗技術[M]. 北京：科學出版社.

Liu P，Li M J. 2007. Experiment Technology of Plant Physiology[M]. Beijing：Science Press.

南芝潤，范月仙. 2008. 植物過氧化氫酶的研究進展[J]. 安徽農(nóng)學通報， 14（5）：27-29.

Nan Z R，F(xiàn)an Y X. 2008. Advance of researches on Catalase in plants[J]. Anhui Agricultural Science Bull，14（5）：27-29.

邵登魁，裴建文，雷建明，龐進平，孫萬倉. 2006. 白菜型冬油菜白粉病病程中超氧化物岐化酶和過氧化物酶及多酚氧化酶的變化[J]. 西北農(nóng)業(yè)學報，15（5）：118-122.

Shao D K，Pei J W，Lei J M，Pang J P，Sun W C. 2006. Changes of SOD，POD and PPO of B. campestis L. infected by erysiphe in total growth period[J]. Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica，15（5）：118-122.

束慶龍，張良富. 2009. 中國油茶栽培與病蟲害防治[M]. 北京：中國林業(yè)出版社.

Shu Q L，Zhang L F. 2009. Camellia oleifera Cultivation and Pest Control in China[M]. Beijing：China Forestry Publi-

shing.

夏民旋，王維，袁瑞，鄧粉妮，沈法富. 2015. 超氧化物歧化酶與植物抗逆性[J]. 分子植物育種，13（11）：2633-2646.

Xia M X，Wang W，Yuan R，Deng F N，Shen F F. 2015. Supero-

xide dismutase and its research in plant stress-tolerance[J]. Molecular Plant Breeding，13（11）：2633-2646.

邢會琴，李敏權，徐秉良. 2007. 過氧化物酶和苯丙氨酸解氨酶與苜蓿白粉病抗性的關系[J]. 草地學報，15（4）：376-380.

Xing H Q，Li M Q，Xu B L. 2007. Relationships between leaf POD and PAL and the resistance of Alfalfa cultivars against Powdery mildew[J]. Acta Agrestia Sinica，15（4）：376-380.

楊光道. 2011. 油茶品種對炭疽病酶活性的生理生化抗性研究[J]. 安徽農(nóng)學通報，17（9）：19-22.

Yang G D. 2011. Resistance mechanism of oil tea tree cultivars to Colletotrichum gloeosporioides[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin，17（9）：19-22.

張以順，黃霞，陳云鳳. 2009. 植物生理學實驗教程[M]. 北京：高等教育出版社.

Zhang Y S，Huang X，Chen Y F. 2009. Experiment Tutorial of Plant Physiology[M]. Beijing：Higher Education Press.

朱建華，葉國藩. 1990. 油茶物種過氧化物酶與炭疽病抗性[J]. 福建林學院學報，10（4）：368-375.

Zhu J H，Ye G F. 1990. A study on the peroxidase in camellia species and their resistance to anthracnose causing fungus[J]. Journal of Fujian College of Forestry，10（4）：368-375.

（責任編輯 思利華）