城市绿地植物海桐叶片蛋白质含量的变化

黄绍辉，刘 艳，周雪茹，王静静，孙 玲

(徐州工程学院，江苏 徐州 221018)

城市绿地植物海桐叶片蛋白质含量的变化

黄绍辉，刘 艳，周雪茹，王静静，孙 玲

(徐州工程学院，江苏 徐州 221018)

为探讨城市绿地常绿植物海桐(Pittosporumtobira)在徐州自然温度变化下的生理反应，以海桐叶片为试验材料，研究了同一枝条不同部位叶片在生长季节和一天中可溶性蛋白质含量的变化.结果表明：栽培于徐州的海桐枝条顶端叶片，可溶性蛋白质在生长季节含量最高可达3535.46 μg/g，而下部2年生叶片最低可至126.36 μg/g；同一天不同时间段，枝条顶端、枝条中部当年生叶片及枝条下部2年生叶片可溶性蛋白质的含量变化差异显著.因此，在经营管理中要注意叶片年龄和位置，采取相应的技术措施.

海桐；叶片；蛋白质；季节

大多数植物体内的可溶性蛋白质是参与各种植物代谢活动的酶，也是氮在植物体内主要的存在形式.植物体内可溶性蛋白质含量反映了该植物代谢活动的总体水平，与衰老有密切的关系.

海桐(Pittosporumtobira)为常见的城市绿地常绿植物，其枝叶、根、种子和花均有较高观赏价值和药用价值[1].海桐具有较强的抗寒能力[2]，对土壤的适应性较好，清除氧自由基的能力强，耐盐性较好[3]，可在含盐质量分数0.57% 以下的土壤种植[4].对污染土壤中Cd有一定吸收能力，吸收量随土壤中Cd含量增加而增加[5].海桐树冠通过影响土壤环境而显著影响土壤动物群落的组成和分布[6].因此，许多学者从光合生理[7]、种子生理[8]、生殖器官结构发育[9]、遗传多样性[10]、苯丙氨酸解氨酶(PAL)基因cDNA 片段的克隆[11]等方面对海桐进行了研究，但关于海桐叶片可溶性蛋白质含量变化的研究尚未见报道.本试验选择徐州工程学院中心校区5年生海桐为测试对象，分析了海桐同一枝条不同部位叶片的可溶性蛋白质含量，探究了海桐在一年内特别是生长季节的动态生长情况.

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验所用叶片来源于徐州工程学院中心校区城南路南侧生长良好的同一棵海桐.2015-01月—2015-12月期间，每周日采集海桐植株枝条顶端、中部的当年生以及下部的2年生完整叶片，清洗干净后作为实验材料.

1.2 实验方法

蛋白质标准曲线的绘制、实验样品测定和实验数据分析，参考文献[12]方法进行.

2 结果与分析

2.1 一年中叶片蛋白质平均含量随温度的变化

从全年气温变化(图1A,B)和叶片中可溶性蛋白含量变化(图1C)可知，海桐叶片中可溶性蛋白质含量呈现明显的季节变化规律.初春时(1、2月份)，当气温还处于比较低的时候(-1～0 ℃)，海桐树液逐步开始流动，激活了各部位的生长活动，其叶片逐步展开，新梢和根系开始拓展，但这种较弱的生理活动使得根系吸收土壤矿质元素和水分的能力还比较弱，植物的生理活性比较低，光合能力不强，呼吸作用等消耗的能量大部分来源于上一个年度生长积累在树体内的蛋白质.因此，春季叶片开始萌发时，其蛋白质含量下降迅速(从1033 μg/g降至789.12 μg/g).随着芽的萌发生长，海桐叶片内储存的蛋白质开始降解，其含量不断减少.随着气温上升，3～5月份枝条的新生叶片逐步展开，其光合能力不断提高，同时从根部吸收的矿质元素等不断增加，海桐叶片内各种相关酶活力增高，新陈代谢活动逐步加强，叶片光合作用生成的有机酸与代谢产物硝酸盐以及来源于蛋白质降解的氨基酸等合成新的蛋白质，促进新生枝条的旺盛生长，因此，海桐叶片内的蛋白质含量在此时期稳步增加(基本保持在1300 μg/g以上).6～8月份，叶片逐步展开至成熟状态，光合生成的有机酸与代谢产物硝酸盐以及来源于蛋白质降解的氨基酸快速合成新的蛋白质，使营养物质在各组织中合理分配，因此，在快速生长时期(6～8月份)海桐叶片内蛋白质含量一直呈现逐渐增加的变化趋势，最高时达到2275.23 μg/g.到9～12月份，伴随着气温的逐渐下降，光合、呼吸作用逐渐减弱，叶片中的蛋白质回运，迅速积累在海桐的皮层中.进入冬季后，其蛋白质含量稳定在600～700 μg/g之间，变化幅度不大.

图1 月平均最高、最低温度及海桐叶片对应的可溶性蛋白质含量变化

2.2 生长季节不同部位叶片蛋白质含量变化

2.2.1 枝条顶端当年生叶片可溶性蛋白质含量变化

在生长季节即4、6、9、10月份中最具代表性的一天的同一时间段，分别测定叶片蛋白质含量在不同枝条部位的变化，如图2所示.结果表明：位于枝条顶端当年生海桐叶片的蛋白质含量明显要高于枝条中部当年生叶片和枝条基部的2年生叶片；生长季节中不同月份之间枝条顶端叶片的蛋白质含量在中午12点差异显著，4～10月份，中午的叶片蛋白质含量下降迅速；在下午18点，6、9、10月份枝条顶端当年生叶片可溶性蛋白质含量差异极其不显著；上午9点，6、9、10月份枝条顶端当年生叶片可溶性蛋白质含量差异不显著；在4月份无论9点、12点还是18点，枝条顶端当年生叶片可溶性蛋白质含量均高于生长季节的其他月份.在生长季节，枝条顶端当年生叶片的可溶性蛋白质含量最高能达到3535.46 μg/g，总体上都保持在1800 μg/g以上.

图2 枝条顶端当年生叶片可溶性蛋白质含量在生长季节的变化

2.2.2 枝条中部当年生叶片可溶性蛋白质含量变化

枝条中部当年生叶片可溶性蛋白质含量在上午9点，以6月份的值最高，而10月份最低，4月份低于9月份，10月与6月份差异显著.中午14点则是9月份最高，6月份最低，4月与10月份之间差异不显著.而下午18点时以9月份叶片的可溶性蛋白质含量最低，4、6、10月份之间差异不显著，见图3.结果表明：枝条中部叶片可溶性蛋白质含量的变化不仅与温度有关，而且与光照条件等紧密相关；枝条中部当年生叶片的可溶性蛋白质含量最高只有1858.18 μg/g,最低则为432.05 μg/g.温度是海桐快速生长的条件，生长季节由于早上太阳出来早，因此，中部枝条当年生叶片很早就进行强度较高的光合作用，合成的可溶性蛋白质相应多于其他月份.

图3 枝条中部当年生叶片可溶性蛋白质含量在生长季节的变化

2.2.3 枝条下部2年生叶片可溶性蛋白质含量变化

枝条下部2年生叶片可溶性蛋白质含量在生长季节不同月份上午9点的变化明显，10月份与其他时间特别是4月份差异显著.不同月份的14点和18点，在4月份枝条下部2年生叶片可溶性蛋白质含量均显著高于10月份，而且下午18点的差异更加显著.而6月和9月份的中午14点可溶性蛋白质含量差异很小，但下午18点6月与9月份仍然存在差异.枝条下部2年生叶片的可溶性蛋白质含量最高时也只有1834.32 μg/g，最低则为126.36 μg/g，见图4.枝条下部叶片蛋白质含量的这种变化趋势，与温度的变化有关，也与光线的变化特别是不同季节太阳照射角的变化相对应.

图4 枝条下部2年生叶片可溶性蛋白质含量在生长季节的变化

2.3 叶片可溶性蛋白质含量在一天中不同时间段的变化

在一天中的3个不同时间点(9、14、18点)，枝条不同部位叶片可溶性蛋白质含量变化差异明显，见图5.枝条下部2年生叶片在3个时间点的差异很小，可溶性蛋白含量最高在18点，为642.28 μg/g，最低在早晨9点，为606.21 μg/g，差值在50 μg/g以内，因此，变化范围并不大.枝条中部当年生叶片随着一天中气温的变化，其可溶性蛋白质含量逐渐下降，但下降的速度十分缓慢，基本保持在600～800 μg/g之间.在早晨9点和中午14点的差异很小，但下午18点的含量明显低于早晨和中午.而枝条顶端当年生叶片可溶性蛋白质含量则是14点明显低于9点和18点，9点和18点之间差异很小.

图5 不同部位叶片可溶性蛋白质含量在一天中不同时间的变化

3 结论与讨论

采用考马斯亮蓝G-250染色法作为海桐叶片碱提溶液中可溶性蛋白含量的测定方法，具有精度高、稳定性和重复性好、对仪器要求较低等优点.实验结果表明，样品溶液中可溶性蛋白质含量呈现良好的线性关系.因此，本方法可为进一步分离、制备及研究海桐叶片蛋白质提供必要的技术支持.

植物细胞的结构、酶、激素、病毒、免疫、物质转运和遗传等均与体内的蛋白质密切相关.亲水性强的可溶性蛋白质,对增强细胞的持水力、增加束缚水含量和原生质弹性等具有明显作用.作为植物代谢中蛋白质损伤的重要指标，可溶性蛋白含量的变化反映了植物细胞蛋白质合成、变性和降解等各种生理信息.在海桐叶片的发育过程中，除了受其体内遗传因子决定外，外界环境因素也会对此产生影响.环境因素影响海桐叶片内部生理活动，进而影响叶片的代谢水平，并且通过叶片的形态变化体现出来.在叶片生长初期，叶片光合面积小，光合能力弱，因此生长初期的叶片可溶性蛋白质含量不高.随着叶片的发育和体积增大，光合面积增加，光合能力增强，代谢活动逐步旺盛，叶片可溶性蛋白质含量逐步增加，至8月份则达到最高值.9月初至10月中旬，海桐叶片可溶性蛋白质含量处于动态平衡状态，叶片形态变化很小，叶片长度为6.0～7.5 cm，叶片生理过程变缓，代谢变弱.10月下旬以后，海桐叶片可溶性蛋白质含量逐步下降，叶片生理活动减弱，氮素回运储存，避免养分损失.因此，我们推测海桐叶片可溶性蛋白质含量与其形态变化具有一定的相关性，可以反映叶片的发育过程.

在生长季节，枝条顶端当年生叶片的可溶性蛋白质含量最高可达到3535.46 μg/g，枝条中部当年生叶片的可溶性蛋白质含量最高为1858.18 μg/g,枝条下部2年生叶片的可溶性蛋白质含量最高时也只有1834.32 μg/g，最低则为126.36 μg/g.因此，在生长季节中，不同部位叶片可溶性蛋白质含量变化差异显著.而同一天中的不同时间点，枝条不同部位叶片可溶性蛋白质含量变化差异明显.这些变化均与叶片所处环境条件如温度、位置等有关，因此，在种植海桐时要把经营管理措施与环境条件紧密联系在一起.

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(编辑 武 峰)

Change of Leaf Protein Content of City Green Space PlantPittosporumtobira

HUANG Shaohui, LIU Yan, ZHOU Xueru ,WANG Jingjing, SUN Ling

(Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou 221018,China)

The city green space evergreen plantPittosporumtobirawas used to study the change of leaf in different positions of the same branches under a natural temperature change in Xuzhou.The results showed that the soluble protein content of 1 year leaf at the top of branches can reach the highest value 3535.46 μg/g,while the lower two year's leaves can reach the minimum value 126.36 μg/g in the natural temperature change in Xuzhou.The difference of soluble protein content of leaves in the middle, lower branches and on the top of branches are significantly at different period of time in a day.Therefore, the corresponding technical measures should be taken according to the age and position of the leaves.

Pittosporumtobira; leaf; protein; season

2016-07-24

国家自然科学基金项目(30070155)；江苏省自然科学基金项目(BK20161164)；住房城乡建设部科学技术计划项目(2016-K2-005，2016-R2-013)

黄绍辉(1967-),男，讲师，博士，主要从事植物发育生物学研究.

S793

A

1674-358X(2016)04-0054-05