茶藨子扦插生根過程中多酚氧化酶的變化

李旭霞,馬明呈,李學(xué)蘋

(1.青海省門源縣林業(yè)技術(shù)推廣中心,青海海北810300,2.青海大學(xué),青海西寧810016)

茶藨子扦插生根過程中多酚氧化酶的變化

李旭霞1,馬明呈2,李學(xué)蘋2

(1.青海省門源縣林業(yè)技術(shù)推廣中心,青海海北810300,2.青海大學(xué),青海西寧810016)

通過測定茶藨子扦插生根過程中多酚氧化酶(PPO)的活性,找出氧化酶活性變化與生根的聯(lián)系。結(jié)果表明,插條扦插生根與酶有密切的關(guān)系;不同處理的五裂茶藨子插條的PPO活性均呈極顯著差異,五裂茶藨子插條和狹果茶藨子插條的PPO活性均呈上升-下降-上升的趨勢,且狹果茶藨子的PPO活性均高于五裂茶藨子。

茶藨子;扦插生根;多酚氧化酶

五裂茶藨子(Ribes meyeri Maxim.),又叫麥粒醋栗,屬虎耳草科茶藨子屬,落葉灌木,高1～2 m;幼枝光滑帶紅色,老枝灰黑色;葉多掌狀五裂,邊緣有單鋸齒或重鋸齒,基部心形,葉柄紫紅色;總狀花序直立,后下垂,花兩性,漿果球形,黑色,無毛,有光澤。分布于青海、四川、甘肅、新疆等省區(qū),青海產(chǎn)于樂都、互助、大通、祁連、門源、興海等地。狹果茶藨子(Ribes stenocarpum Maxim.)又名長果醋栗,落葉灌木,高1～2 m;老枝灰色或灰褐色,小枝棕色,幼時(shí)具柔毛;花兩性,果實(shí)長圓形淺綠色有紅暈或紅色。分布于甘肅、四川、陜西、青海等地,青海分布于尖扎、同仁、湟源、循化、互助、門源等地[1]。

茶藨子屬植物屬漿果資源,被稱為第三代新型果樹[2]。具有很高的營養(yǎng)和藥用價(jià)值。茶藨子屬植物果實(shí),富含維生素A、B、C、D,可用來制造飲料及釀酒[3]。果實(shí)也可入藥,具有解表之功能,水煎服,主治感冒,除此之外,它還有治療月經(jīng)不調(diào),補(bǔ)血補(bǔ)腦,活血,降血脂等作用,并且對(duì)治療赤白痢疾,關(guān)節(jié)炎,腎炎,維生素缺乏癥效果較好[4]。茶藨子的芽、花和嫩葉用沸水沖飲,可代茶用,具有清熱、明目、潤肝、利尿、強(qiáng)心、抗菌之功能[5]。茶藨子的根、葉、果實(shí)中含有的黃酮類活性成分具有軟化血管、降血脂、調(diào)血壓的功能[6]。張桂蘭[7]對(duì)茶藨子中的總黃酮量進(jìn)行了測定,結(jié)果顯示,茶藨子中總黃酮含量最高達(dá)74 mg/100g,具有軟化血管、降血脂、調(diào)血壓作用。另外,茶藨子中所富含的香豆素類化合物及黃酮類化合物在農(nóng)藥領(lǐng)域可用作殺蟲劑、殺菌劑、植物生長調(diào)節(jié)劑等[8]。茶藨子種子所含的不飽和脂肪酸有降低膽固醇、防止動(dòng)脈硬化、增強(qiáng)免疫力、延緩衰老等藥理作用[9]。種子含油16%以上,還可榨油[10]。同時(shí)茶藨子屬植物冠形整齊,花朵小巧嬌艷,葉色嫩綠,葉形多樣,果實(shí)晶瑩剔透、顏色豐富,加之具有較強(qiáng)的抗寒、抗病、抗蟲能力,栽培成本低,因此具有很好的觀賞價(jià)值[11],也被用做園林綠化樹種。可見茶藨屬植物具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和顯著的生態(tài)價(jià)值,開發(fā)和應(yīng)用茶藨子野生植物資源具有重要的意義。

酶在植物體的生長、發(fā)育以及組織器官分化中起著重要的作用。Haissig[12]和Bouillenne等[13]的研究結(jié)果都表明,PPO與植物根的形成也有著非常密切的聯(lián)系。黃卓烈[14]等對(duì)桉樹等樹的研究表明,容易生根的植物體內(nèi)吲哚乙酸氧化酶(IAAO)活性較低,難生根的植物IAAO活性都較高。宋金耀[15]等試驗(yàn)結(jié)果表明,POD、IAAO活性及酚類物質(zhì)含量與樹種枝條生根有密切關(guān)系。曹幫華[16]等對(duì)桑樹硬枝扦插過程中的插穗基部的過氧化物酶、多酚氧化酶、吲哚乙酸氧化酶的動(dòng)態(tài)活性變化進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)這3種酶活性的動(dòng)態(tài)變化與生根過程密切相關(guān)。此外植物體內(nèi)其他酶類如過氧化氫酶、超氧化物歧化酶等與插穗的生根能力存在一定相關(guān)性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

狹果茶藨子和五裂茶藨子的插條均來自青海互助土族自治縣北山林區(qū)。統(tǒng)一在生長健壯的8年生母樹上選取2年生硬枝插條,插條長度為10～15 cm左右。插條保留3～4個(gè)健壯芽,上切口距上芽約1 cm,下切口在芽下方0.5～1 cm處,插條采集時(shí)要完好無損。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了進(jìn)一步的探究五裂茶藨子與茶藨子屬其他種生根方面的異同,生根機(jī)理研究分為同一樹種不同處理和不同樹種同一處理的試驗(yàn)設(shè)計(jì)。同一樹種不同處理:選用五裂茶藨子插條,在60 mg L-1的GGR中浸泡基部8 h,每個(gè)處理為30根,重復(fù)3次,并設(shè)清水作對(duì)照(CK)。不同樹種同一處理:統(tǒng)一選用不作任何處理的五裂茶藨子和狹果茶藨子插條,每個(gè)樹種分3次重復(fù),每個(gè)重復(fù)為30根。統(tǒng)一扦插于園土(栗鈣土)的苗床上。

1.3 扦插管理

苗床準(zhǔn)備:首先對(duì)育苗地進(jìn)行平整,深翻25～36 cm,施足底肥尿素150 kg hm-2,二銨187.5 kg hm-2,麻渣975 kg hm-2,然后用硫酸亞鐵(300 kg hm-2)對(duì)土壤消毒,最后淺翻一遍,除去雜物、石塊、殘根等,進(jìn)行整地,做成長10 m,寬7 m的畦田,畦田要細(xì)致平整,土壤松軟度適宜。

插后管理:插完后應(yīng)立即灌水或澆透水使插條與土壤緊密接觸,有利于插條的成活。當(dāng)土壤干燥時(shí)應(yīng)及時(shí)澆水,每隔半月或1月進(jìn)行中耕鋤草。

1.4 指標(biāo)測定及方法

扦插后,插條每隔14 d取樣1次,每種處理每次隨機(jī)選取10～12根,共取6次。取樣時(shí)間為8:00—10:00,每次取樣后放入冰盒帶回實(shí)驗(yàn)室。觀察后把插條清洗擦干,然后迅速刮取插條基部的韌皮部和少量木質(zhì),剪碎放至超低溫冰箱中保存?zhèn)溆?。由于大量的研究表?PPO等酶的活性與插條生根過程有關(guān),所以依據(jù)實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)條件,本研究測定多酚氧化酶活性,同時(shí)進(jìn)行相關(guān)形態(tài)觀察。

采用鄰苯二酚比色法測定:取植物材料0.2 g,加少量不溶性聚乙烯吡咯烷酮(事先用蒸餾水浸洗,然后過濾以除去雜質(zhì)),加入預(yù)冷的磷酸緩沖液(p H6.5)10 m L,在冰浴中研磨成勻漿,在4℃下離心10 min,收集上清液保存在冷處,并用磷酸緩沖液定容,即為粗制酶液。

PPO活性測定:將1 m L(0.1 mol L-1)鄰苯二酚加入4 m L磷酸緩沖液(p H6.5)中,加入1 m L酶液,迅速搖勻,立即于波長420 nm下測定吸光度的變化,每隔30 s記錄1次,共記錄3 min。以不加酶提取液的反應(yīng)液做對(duì)照,以每分鐘吸光度變化0.01為1個(gè)PPO酶活性單位。(注意空白為:2.5 m L磷酸緩沖液和0.5 m L 0.01 mol L-1鄰苯二酚溶液)

酶活性(U g-1min-1)=(ΔA420×VT)/(0.01 ×W×VS×T)

ΔA420—反應(yīng)時(shí)間內(nèi)吸光度的變化;

VT—提取液總體積(m L);

W—為樣品鮮質(zhì)量(g);

VS—為測定時(shí)取用酶液體積(m L);

T—反應(yīng)時(shí)間(min)。

1.5 數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel和DPS統(tǒng)計(jì)軟件分析處理。Microsoft Excel對(duì)原始數(shù)據(jù)處理,并繪制相關(guān)圖表,用DPS對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差和顯著性分析,同時(shí)繪制有關(guān)圖表。

2 結(jié)果與分析

五裂茶藨子不同處理后其扦插過程中插條PPO活性變化情況見表1。

不同樹種同一處理扦插過程中插條PPO活性變化見表2。

對(duì)表1數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析,結(jié)果見表3。

由表3可以看出:五裂茶藨子插條在插后不同時(shí)間PPO活性的方差分析表明:不同時(shí)間之間, GGR處理和清水對(duì)照的五裂茶藨子插條的PPO活性均呈極顯著差異(P＜0.01)

表1 五裂茶藨子扦插過程中插條PPO活性變化

表2 五裂茶藨子和狹果茶藨子扦插過程中插條PPO活性變化 U g-1min-1

表3 五裂茶藨子插條插后不同時(shí)間PPO活性的方差分析結(jié)果

由圖1知,對(duì)照和處理的五裂茶藨子插條內(nèi)的PPO活性在生根過程中的變化趨勢一致,都是升高-降低-升高,且整個(gè)過程GGR處理的PPO活性要高于清水對(duì)照。0～28 d對(duì)照與處理PPO活性顯著升高,表明PPO活性升高能促進(jìn)愈傷組織的發(fā)育,不同的是處理PPO活性在14～28 d期間略有降低,而對(duì)照持續(xù)顯著升高。28～42 d,隨著插條大量組織的形成,PPO活性都開始下降且趨勢一致,這可能與插條的愈傷組織基本形成且根還處于突破皮層的階段有關(guān)。42～70 d期間,插條內(nèi)PPO活性均不斷升高。此外,插條生根過程中,處理插條的PPO活性一直高于對(duì)照,說明GGR處理較早的激活了插條PPO的活性,形成較多的“IAA-酚酸復(fù)合物”,提高生根率。

圖1 五裂茶藨子扦插后插條PPO活性變化

對(duì)表2的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析,結(jié)果見表4。

表4 五裂茶藨子和狹果茶藨子插條插后不同時(shí)間PPO活性的方差分析結(jié)果

表4可以看出,不同時(shí)間之間,不作任何處理的五裂茶藨子和狹果茶藨子硬枝插條的PPO活性均呈極顯著差異(P＜0.01)

圖2 五裂茶藨子和狹果茶藨子扦插后插條PPO活性變化

由圖2可知插后28 d愈傷組織形成時(shí),五裂茶藨子和狹果茶藨子插條內(nèi)的PPO活性呈顯著性上升,達(dá)到最大值。28～42 d,二者均顯著急速降低,且狹果茶藨子又達(dá)到最小值,可見PPO活性不但參與愈傷組織的形成,而且對(duì)不定根發(fā)生起重要作用。第56 d五裂茶藨子PPO活性與42 d差異不顯著,但是達(dá)到插條生長過程的谷值,而狹果茶藨子與42 d相比顯著升高,這也再次證明茶藨子在根突破表皮時(shí)PPO活性是降低的,并且狹果茶藨子先于五裂茶藨子生根,在42～70 d期間,五裂茶藨子處于根向外突出到伸長的過程,而狹果茶藨子已經(jīng)開始根的伸長,因此,五裂茶藨子先降低再顯著升高,而狹果茶藨子持續(xù)顯著升高。

3 討論與結(jié)論P(yáng)PO是一種呼吸酶,高的PPO活性可以增強(qiáng)呼吸作用,并抑制插條的衰老死亡,使插條保持活躍的生理狀態(tài),有利于不定根的形成。五裂茶藨子插條的對(duì)照和處理PPO均為上升-下降-上升-下降的雙峰變化趨勢。愈傷組織形成初期酶活性上升利于愈傷組織的形成,42 d后正值不定根形成期,此時(shí)PPO活性又開始上升,可能與促進(jìn)不定根的形成有關(guān)。同時(shí)發(fā)現(xiàn),經(jīng)過GGR處理的插條PPO明顯高于對(duì)照,這可能與生長調(diào)節(jié)劑可以促進(jìn)酶的活性有關(guān)。而對(duì)沒作任何處理的五裂茶藨子和狹果茶藨子插條的研究發(fā)現(xiàn)PPO活性呈上升-下降-上升的趨勢,只有一個(gè)高峰,且五裂茶藨子PPO的活性明顯低于狹果茶藨子,這可能與五裂茶藨子本身含有較低的PPO活性有關(guān),也進(jìn)一步說明狹果茶藨子比五裂茶藨子易于生根的原因。

插條扦插生根與酶有密切的關(guān)系。扦插生根過程中,五裂茶藨子對(duì)照與處理在愈傷組織和根的誘導(dǎo)期都呈現(xiàn)升高趨勢,而在愈傷組織大量形成和根伸出時(shí)均呈下降。然而沒作任何處理的五裂茶藨子和狹果茶藨子只有在大量愈傷組織形成時(shí)出現(xiàn)下降。同樣,五裂茶藨子和狹果茶藨子插條的PPO活性在扦插中期呈現(xiàn)下降趨勢,在后期趨于明顯上升。在整個(gè)扦插期,狹果茶藨子酶的活性均大于五裂茶藨子酶的活性。

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Changes of Polyphenol Oxidase during Rooting of Ribes meyeri Cuttings

Li Xuxia1,Ma Mingcheng2,Li Xueping2
(1.Forestry Technology Promotion Center of Menyuan County,Qinghai Prov.,Haibei 810300,China; 2.Qinghai University,Xining 810016,China)

Activity of polyphenol oxidase(PPO)in process of rooting of Ribes meyeri cuttings were determined to find out the relationship of the changes of polyphenol oxidase and its rooting.Result shows that rooting of the cuttings have close relationship with the enzyme.PPO activity of Ribes meyeri cuttings with different treatments are significantly different;PPO activity of Ribes meyeri cuttings and Ribes stenocarpum show trend of rise-fall-rise; PPO activity of Ribes stenocarpum are higher than that of Ribes meyeri.

Ribes meyeri;rooting of cuttings;polyphenol oxidase(PPO)

S615

:A

10.13601/j.issn.1005-5215.2015.11.005

1005-5215(2015)11-0013-03

2015-09-21

國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201304812)

李旭霞(1974-),女,青海門源人,大學(xué),工程師,從事林業(yè)科技推廣,Email:1134815834qq.com

馬明呈(1965-),男,教授,碩士生導(dǎo)師,從事經(jīng)濟(jì)林培育研究,Email:mmch23jop@163.com