上海蔬菜 ・ＳＨＡＮＧＨＡＩ ＶＥＧＥＴＡＢＬＥＳ ２０１６（６）：７３～７５ 研究综述・ 周工酶技术在植物研究中的应用 刘 洋 （辽宁水利职业学院，辽宁沈阳１１０１００） 摘要：同工酶主要指那些来源相同、催化性质 传相似性在植物种内居群间较高而在种间则较 低。Ｃｒａｗｆｏｒｄ ２次对此后数量倍增的报道进行总结 相同而分子结构有差异的酶蛋白分子，普遍存在于 高等植物中。同工酶技术作为１种常规的分析手 段，已广泛应用于蔬菜的起源、分类、亲缘关系鉴 定、遗传育种、病理和生理等研究领域，极大推动了 蔬菜园艺学科的发展。 关键词：同工酶；植物分类；植物生态；栽培生 理；遗传育种 同工酶主要指那些来源相同、催化性质相同而 分子结构有差异的酶蛋白分子，普遍存在于高等植 物中。迄今，在园艺作物上已研究过的同工酶有过 氧化物酶（ＰＯＤ）、酯酶（ＥＳＴ）、苹果酸脱氢酶 （ＭＤＨ）、酸性磷酸酶（ＡＰＳ）、磷酸酯酶、Ｏｔ一淀粉酶、 胞外漆酶（ＥＣＩ）、超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）、儿茶酚酶 （ＣＡＴ）、醇脱氢酶（ＡＤＨ）等。大多数基因性同工酶 由于对底物亲和力不同和受不同因素的调节，常表 现出不同的生理功能，在植物分类、植物形态、栽培 生理和遗传育种上均有广泛应用。 １ 同工酶技术在植物分类学上的应用 ２０世纪７０年代，同工酶电泳技术开始在植物研 究中应用，Ｇｏｔｔｌｉｅｂ首次用于种子植物。１９７７年， Ｇｏｔｔｌｉｅｂ对植物中已作过等位酶报道的２８个物种进 行了总结，发现种内居群间遗传一致度很高，平均 值为０．９５。虽然不同物种有差异，但除一例外（遗传 一致度为０．５４），其余种内居群间的遗传一致度均大 于０．９０（０．９０—１．００）。可是１３对种间的遗传一致度 值明显下降，平均值为０．６７（０．２８～０．９９）。这说明遗 国国家标准化管理委员会．ＧＢ／Ｔ１９６４８—２００６水果和蔬菜中 ５００中农药及相关化学品残留量的测定气相色谱一质谱法［Ｍ】． 北京：中国标准出版社，２００６． ［３］ 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会，中 华人民共和国农业部．ＧＢ２７６３—２０１４食品安全国家标准食品 中农药最大残留量［Ｍ】．北京：中国标准出版社，２０１４． 分析，所得结果与１０多年前Ｇｏｔｔｌｉｅｂ（１９７７）的结果 基本一致。根据迄今利用等位酶来探讨种内居群 间、地理宗间、亚种（或变种）间，以及属内种间遗传 趋异的大量报道，可以得出１个一般规律：随着分类 等级的提高，遗传一致度下降，遗传距离加大。 在分类学领域，大量的实验已经证明同工酶电 泳技术在属、种鉴定中是１项切实可行的实验手段， 近年来有关这方面的报道也较多。朱光华等对鹅 观草属与披碱草属属界划分的酷酶和过氧化物酶 同工酶比较研究，结果发现利用酌酶和过氧化物酶 同工酶很容易将二者区分开来，为鹅观草属与披碱 革属的分类鉴定上提供了科学依据。伍世平等对 １０种草坪及地被植物的同工酶进行了研究，结果表 明同工酶的方法能使种与品种（如草地早熟禾与瓦 巴斯）很好地在分子水平上区分开，在区分同科同 属或同科不同属（如百合科的３种植物）种类方面也 取得了较好的效果。 ２ 同工酶技术在植物生态学上的应用 由于同工酶参与植物的大多数生理生态活动 和代谢途径，因而同工酶分析技术在植物生理生态 学研究中应用相当广泛…。在植物的不同发育阶段 和不同器官组织中同工酶都具有特异性表现，其合 成受一系列基因的，常作为遗传信息的指标来 研究植物的生长发育和器官分化 。植物种子生活 力、组织与器官分化、生长及胚胎发育，以及环境因 素和植物激素都会影响同工酶的变化。植物在不 同发育时期其同工酶酶谱也有差异。 比较分析水稻不同发育时期淀粉酶、醋酶同工 酶的变化，结果显示，各种植物激素也可导致同工 酶变化。Ｌｅｅ的一系列研究工作指出，烟草愈伤组 织的过氧化物酶谱受到外源植物激素在量上及质 上的。高浓度的ＩＡＡ引起两个新的过氧化物酶 同工酶出现，在有ＩＡＡ时，赤霉素及玉米素也能诱导 一７３— 上海蔬菜 ＳＨＡＮＧＨＡＩ ＶＥＧＥＴＡＢＬＥＳ ２０１６（６）：７４ ７５ 新的酶带。王振英等以强耐盐、一般耐盐和盐敏感 ３种水稻为材料，在盐胁迫下进行了ＲＡＰＤ和ＰＯＤ 同工酶检测，结果强耐盐的水稻经盐胁迫后，ＰＯＤ 同工酶增加，而对盐敏感的水稻侧根系内ＰＯＤ同工 酶减少，一般耐盐与正常品种水稻根内ＰＯＤ同工酶 比较稳定或略有减少现象。实验表明，ＰＯＤ同工酶 的变化水稻耐盐与盐敏感特性存在一定的相关性， ＰＯＤ同工酶是１种对外界不良环境条件十分敏感的 酶。环境中高浓度的盐可以诱导或抑制某些同工 酶的产生。一些学者把这些特性称作适应性的反 应。 ３ 同工酶技术在园艺作物栽培生理上的应用 过氧化物酶具有氧化吲哚乙酸、促进木质化和 对感病与机械损伤等伤害的保护等多种作用。大 量的实验表明，嫁接体发育过程中不同生育期及植 株不同部位显示的不同过氧化物酶酶谱，与器官和 组织的生理特性及代谢有关。卢善发 等在研究番 茄嫁接体发育过程中的过氧化物酶同工酶的变化 中发现，未经处理的对照中同工酶带略有变化，是 植物正常生长发育的结果。嫁接和创伤处理后酶 谱及酶活性变化与对照明显不同，说明处理后植物 体内发生了一系列不同于对照的代谢变化。嫁接 初期，因嫁接切割而引起的创伤响应可诱导产生过 氧化物酶同工酶并影响酶活性。目前已经找到了 一些受创伤诱导的过氧化物酶，它们可消除因创伤 而产生的大量自由基并参与随后的愈合作用。创 伤部位过氧化物酶同工酶的产生及酶活性的升高 与此相关。 嫁接接合部的发育有别于伤口愈合。嫁接初 期，接穗和砧木间失去共质体联络，随着嫁接面产 生隔离层，植物激素如生长素的极性运输受阻，在 维管束切割面附近积累并释放到周围组织，引起嫁 接面激素分布发生变化。接合部激素的失衡远较 具有共质体联络的伤口严重。作为氧化吲哚乙酸 的关键酶之一，相关的过氧化物酶同工酶快速表 达，在嫁接面的局部氧化吲哚乙酸、调节生长素水 平、维持激素平衡显得非常重要。嫁接体发育还包 括愈伤组织的产生、贯通接穗和砧木的维管束桥分 化等几方面。在此过程中过氧化物酶参与木质素 合成、细胞壁多糖间的连结及一些蛋白质分子的交 联反应。人们发现过氧化物酶同工酶的产生和酶 活性的变化与木质化作用相关。如在牙买加辣椒 和番茄的亲和与不亲和嫁接接合部，正是过氧化物 ．７４—— 酶呈现活性的部位出现木质素沉积，此外还分离出 １个在管状分子分化过程中特异地参与木质素合成 的过氧化物酶同工酶。 同工酶本身是受遗传控制的，李能芳等研究嫁 接后ＰＯＤ同工酶的变化发现，嫁接茄子植株茎叶的 ＰＯＤ同工酶谱发生了明显的变化，可以说嫁接影响 了茄子的遗传特性。前苏联学者研究辣椒亲本及 其杂交种的结构蛋白成分和ＰＯＤ同工酶时，发现杂 交优势强的杂种电泳谱中有新的特异蛋白成分及 ＰＯＤ同工酶带。嫁接茄子也具有此特性。而且，嫁 接茄子植株在结果后期，茎叶和根的ＰＯＤ同工酶均 发生了不同程度的变化，茎叶的酶带由原来的４条 增加到５条，强带由原来的２条增加到３条，根的酶 带数未发生变化，仅是强弱和迁移率的变化。可 见，嫁接植株中砧木对接穗的影响作用大于接穗对 砧木的影响作用。 许多研究已证实同工酶具有阶段特异性和组 织特异性。通过对不同时期及不同器官中的ＰＯＤ 同工酶分析，发现贮藏期的瓜类干种子仅有３条弱 的ＰＯＤ酶带，种子萌发时酶带迅速增至６条，但活性 仍较弱，子叶期和真叶期酶带和活性都比前一阶段 明显增强。用南瓜作试验证明，在休眠种子中只有 １种谷氨酸脱氢酶的同工酶，萌发后２ｄ，在子叶内又 形成此酶的２种同工酶，经４ ｄ同工酶总数达５种， 而经５ ｄ则有７种同工酶。 ４ 同工酶技术在园艺遗传育种上的应用 杂种优势的利用在农业生产中具有重要作用， 但在制种过程中必须要人工去雄。这在玉米等雌 雄异花作物中相对容易些，但在水稻、小麦等作物 中，靠人工去雄则无法实现，必须找到雄性不育系 才能制杂交种。杨太兴等对玉米Ｔ、Ｃ、Ｍ型等ｌ２个 雄性不育系及其保持系的苗期叶片、灌浆期胚乳及 花药进行了８个同工酶分析，除看到不育系与相应 保持系花药中的过氧化物酶、酯酶和淀粉酶的同工 酶酶谱有明显差异外，还观察到Ｔ型、Ｃ型和Ｍ型 等３种细胞质雄性不育类型之间酶谱不同，但未发 现不育系花药中其他５种同工酶酶谱与保持系之间 的差异。曾孟潜等进一步用异质同核系和正常系 为材料，用电泳方法分析了花药中的酯酶、过氧化 物酶和仅一淀粉酶同工酶酶谱，就不育系种类而论， ＰＯＤ第５、６带相对活性按Ｔ型、ｓ（Ｍ）型和ｃ型顺 序递减，而第３带按ｓ（Ｍ）型、Ｔ型和Ｃ型顺序递 减。此外，在 一淀粉酶和酯酶同工酶酶谱中也观察 上海蔬菜 ＳＨＡＮＧＨＡＩ ＶＥＧＥＴＡＢＬＥＳ ２０１６（６）：７５～７７ ・园艺与气象・ 分析乞候要素变了匕趋势 做好农业决策 象服务 李 石 慕臣英 宋晓巍 张 菁徐全辉 张思瑶 张靖萱 （辽宁省沈阳市气象局生态与农业气象中心，辽宁沈阳１１０１６８） 摘要：该文分析了１９８１～２０１０年沈阳地区平均 损失１３．３亿元。近５年我市平均每年因各种气象灾 气温、年降水量、日照时数等气象要素，总结了近３Ｏ年 害造成的农作物受灾面积达１９．３万ｈｍ ，因气象灾 来沈阳地区的气候变化及发展趋势。气象要素是 害年均粮食损失约占灾害损失总量的７０％以上，气 农业决策气象服务的重要依据，根据气象要素的变 象灾害已成为制约我市农村经济发展的重要因素 化和其趋势走向提出农业决策气象服务应对措施 之一。本文对近３０年沈阳地区主要气候要素变化 及建议，做到科学决策、未雨绸缪、趋利避害，进一 及趋势进行了分析，探讨农业气候要素变化规律和 步提高农业决策气象服务的有效性、敏锐性和准确 趋势，进一步提高农业决策气象服务的有效性、敏 性。 锐性和准确性。 关键词：气象要素；变化趋势；农业；气象服务 １气候要素变化趋势分析及农业决策气象 农业对天气气候非常敏感，农村是气象灾害防 服务应对 御比较薄弱的地区，农民是最需要气象信息服务的 气温、降水和日照为主要的气候要素，是影响 群体，因此做好农业决策气象服务工作成为服务 农业生产的主要气候条件，也是农业决策气象服务 “三农”的重要内容，也是做好农村灾害防御、保护 中重要的参考因素，为此我们对沈阳地区近３０年的 群众生命财产安全、促进农村经济发展的重要手 气温、降水和日照的变化和趋势进行了分析，以期 段。 对现阶段的农业决策气象服务提供有价值的指导 在全球气候持续变暖的背景下，沈阳地区各类 和参考。 气象灾害明显增多、增强。２００７年３月４日，沈阳地 １．１ 平均气温变化趋势分析及农业决策气象服务 区出现自１９５１年以来最严重的暴雪和大暴雪天气， Ｊ立对 全市经济损失达１０亿元；２００９年遭遇春夏连旱，康 １．１．１ 平均气温变化及趋势分析 平、法库地区伏旱严重，农作物绝收面积近３．３３万ｈｍ ； 根据１９８１～２０１０年沈阳５个台站资料的统计， ２０１０年沈阳年降水量创历史极值，夏季出现３次一 沈阳年平均气温为７．６４～８．６３￣Ｃ，平均温度线性倾向 级最严重级别暴雨，农田渍涝严重，全市直接经济 率为０．１２￣Ｃ／１０ａ，近３０年来各地年平均气温均呈现 到各型不育细胞质类型间的差异，并认为可能是划 株与反交组合中的可育株成对测交和回交，筛选雄 分不同不育类型的１种补充指标。刘春光等对小麦 性不育和相应的保持材料。酯酶同工酶和核型分 Ｄ ２型细胞质不育系雄配子发育的细胞形态学特征 析结果表明，它的雄性不育是重组的核基因在普通 和同工酶进行了研究，结果表明，Ｄ２型不育系花粉 甘蓝油菜细胞质遗传背景下的表现。 败育起始于单核一双核期，表现败育方式多样化。 参考文献 三核期花药的同工酶有明显差异，不育系酯酶比保 持系少３条带。酶的总活性比保持系弱，过氧化物 ［１】Ｇａｒｋａｖａ ＬＰ，Ｒｕｍｐｕｎｅｎ Ｋ，Ｂａｎｉｓｈ ＩＶ．Ｇｅｎｅｔｉｃ ｍｌａ－ ｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｉｎ Ｃｈａｅｎｏｍｅｌｅｓ（Ｒｏｓｓｍａｅ）ｒｅｖｅａｌｅｄ ｉｓｃａｙｍｅ ａｎａｌｙｓｉｓ 酶总活性比保持系弱很多，且少３条酶带。这些特 ［Ｊ】．Ｈｏｒｓ，２０００．８５：２１－３５． 征表明Ｄ ２型不同于Ｔ型和Ｋ型，是新型不育类 ［２１ Ｒａｎｍａｎ Ｍ，Ｎｉｍ Ｎ．Ｕｓｅ ｏｆ ｇｌｕｒｍｎａｔｅ—ｏｘｄｏｅｃｅｔａｒｅ 型。蔡明等用甘蓝型油菜和埃塞俄比亚芥进行正 ｔｒａｎｓａｎｄｎｏｓｅ ｉｓｘｙｍｅｓ ｆｏｒ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｈｙｂｒｉｄｓ ａｍｏｎｇ ｇｅｎｅｒａ ｏｆ 反交研究，从Ｆ 开始，在正交组合中选择雄性不育 ｔｈｅ ｃｉｔｒｕｓ ｆｕｒｉｔ ｔｒｅｅｓ［Ｊ］．Ｖｉｒｏｌ，１９９４．５８：１９７－２００． 一７５—
