超氧化物歧化酶研究综述

（１）我国虽然从大豆、麦、银杏、玉米、番茄、水百合等
几十种植物中提纯了ＳＯＤ，并初步鉴定种类及性质，仉对 氨基酸序列或核酸序列测定的报道却相对较少只有通
过分析不同种属及典型植物ＳＯＤ一级结构，比较它们之
间的异同，才能更准确地ｒ解结构与功能之间的戈系。 通过比较还可得出分子进化方面的信息，苠至结合地球
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氧自由基（＆ａｃｔｉｖｅ Ｏｘｙｇｅｎ ｓｐｅｃｉｅｓ，ＲＯＳ）或称括性氧， 主要包括超氧阴离子自由基、羟自由，以及有机过氧化物 自由基等。生命体在正常代谢过程中产生ＲＯＳ，而一些 外界环境因素能增加细胞中Ｒ０ｓ的浓度，著不能及时清 除以恢复平衡，会弓ｌ起生物膜的过氧化损伤，甚至造成细 胞器的损害和ＤＮＡ与蛋白质等的降解与失活。
渐｜工农业学报．２Ｒ）Ｉ，１３（３】：１７６—１７８
５肖湘．昔智璇．张尔贤，等益蛙超氧化拍歧化醇的纯化和性质研究［Ｊ］
台湾海峡．抛．１５）：１７２一１７７
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植物由于其生长过程中相对固定不变的位置，在自
然界中更易受到强光、干旱、高温、低温、辐射等各种外界 因子的胁迫。已知这些逆境条件，都能通过ＲＯＳ的提高 而对植物细胞带来伤害。又因为农作物抗逆性是生产上 倍受关注的问题，因而植物的ＳＯＤ研究亦受到重视。 ２ １外界胁迫与体内ＳＯＤ水平的关系①光氧化：朝鲜 松针叶在越冬期存在变白而死的问题，过去认为是胞问 结冰的伤害：靳日华提出是由光氧化造成的自由基损 伤．对苗木遮光后果然能够安仝越冬＿１…。午间强光胁迫 下，ＳＯＤ对大豆叶片光合结构也有保护作用¨“。⑦低 温：张毅等报道了低温下玉米组织ＳＯＤ活性下降，特别 是§长中后期更为明显，若施以Ｐ、Ｋ、Ｚｎ和Ｍｎ等化学肥 料，能增强叶片和雌穗ＳＯＤ活性，从而提高产量。③渗透
气候变化历史进行分析，因为就Ｕｖ、ｑ、温度等条件来 说，地球上经历过不少变化，与此关系密切的抗氧化酶 类，可能在进化中有所反映．地球环境的变化可能会在小 同生物的ＳＯＤ分子上打上烙印。
（２）对ＳＯＤ活性诱导的研究，可考虑一些典型植物，
如典型的抗旱植物与典型的非抗旱植物，以保证观察对 象的典型性；从进化角度考虑，抗旱植物如马齿苋等．其 ＳＯＤ诱导能力足在进化中形成的，足对某些生态位的适
应，而且其，ＳＯＤ是否具一定的耐热性和抗蛋门水解的能 力，在诱导方法上可以同时综合多种因素进行诱导。
（３）ＳＯＤ平时存在着组成型的合成，在应急状态ｒ启
动的是另外的基因。一定量的ＲＯＳ对抗对于机体是有益 的，可能为必需，最好的策略是对ＳＯＤ采取“需要时即增
加到足量”的原则。
（４）今后研究中还需要继续鉴定新的ＳＯＤ分子，在广 泛比较氨基酸序列的基础上，筛选稳定性好、疗效好的的
２王舍文．刘建荣静天玉，等掇量超氧化转歧化醇邻苯三酚／Ｖｃ剐活法
ｆ Ｊ］河北走学学报（自然科学版），２０００，２０（１）：６１—６２
万方数据
３Ｉ誊４期
曹淑华等超氧化物歧化酶研究综述
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３圭向东，肖亚中，郭振，等外莽条件对玉米以厦马齿苋叶片螂ｌ活性
礴导研究［Ｊ］生物学杂志．２０１１３，（Ｉ）：２７—２９ ４杠世省．王克满刺梨汁ｓｏＤ厦其问工酶的活力测定与定位染色ｆＪ］
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相似性；而Ｃ皿ｎＳＯＤ之间可以有较高或较低的序列一致度。 Ｓｈ日＇ｉ等０１克隆了Ｅ米的ＣｕＺｎＳＯＤ ｃＤＮＡ和基因组序列，４个
ｅＤＮＡ序列ＳＯＤｌ，ＳｏＤ２，Ｓ０１）３和ＳＯＤ４之间的同源性很低：君
动子区域包含光、低温等应答元件。ＳＯＤ基因上游结构的差 异表明不同基因的表达调控方式不同…Ｊ。 ３讨论
平的分析，最初是通过对酶活性的测定来进行的：ｄ Ｊ于
各种ＳＯＤ皆催化同一种反应，难以区分，影响ｒ研究的精 确度，对于结构与性质非常接近的同工酶尤其如此。
ｍＲＮＡ水平上的研究可弥补这方面的不足，对于ｅＤＮＡ序
列的测定有助于准确和争面的了解各种同［酶。例如 Ｇｕａｎ等㈨１的研究表剐ｊ乇米ＳＯＩＭ和ＳＯＤ４Ａ基因对ＡＢＡ
和高渗济导的反应途径不同，转录产物水平不同。 Ｋｌｉｅｂｃｎｓｔｅｉｎ等｜７１对拟南芥ＳＯＤ进行ｒ全面和详细的研 究，分别从蛋白质和ｍＲＮＡ水平比较不同ＳＯＤ基因在小
同外界条件下的表达差异。
番茄的一个胞质ＣｕＺｎＳＯＤ基凶被克隆，编码区由８ 个外显子和７个内含于构成，启动于町能含有与发育和
光有关的基序１２１。ＣｕＺｚｒＳＯＤ与另外２种ＳＯＤ几乎无序列
安嫩农业科学，２００３，３１（４）：５９９—６０１ Ｊｏｕｎｌｎｆ ｏｆ Ａｎｈｕｉ Ａ鲥州ｔＩⅡｍ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
超氧化物歧化酶研究综述
曹淑华１’ 查向东２’（－１安徽省农业科学院情报研究所．合肥２３００３１；。，安徽大学生命科学学｜完）
摘薹对起氧化物歧化酶（ｓ０Ｄ）研究，特别是植物ＳＯＤ研究进行了综迷。 美量词超氧化物歧化酶；研究综述 中圈分类号９７８ 文ｔ标识码Ａ 文章埔号０５１７—６６１１（２００３）０４—０９９９一∞
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Ｂｒｙａｎ”－等将烟草ＭｎＳＯＤ ｃＤＮＡ通过农癌杆菌转移到
菖释湛凼，能遗传给后代并过量表达。通过３年的大田 试验，表明转基因苜蓿的产最和生存力都显著提高，支持
ｒ抗氧化协迫程度的提高可以改进作物抗逆性的假说。 将菠菜ＣｕＺｒｋＳＯＤ ｅＤＮＡ转移到烟草后，转基因烟草ＳＯＤ活 力提高ｒ ２～３倍，叶片园盘对自草枯的耐受性增强在 转基因ＳＯＤ植物的所有研究巾，尚不能获得一致性结沦。 ２．３ ＳＯＤ基因表达及其分子调控机制 对基冈表达水
生命有机体在进化过程中形成并发展了清除活性氧 的系统，例如抗氧化酶系统和非酶性小分子抗氧化系统。 超氧化物歧化酶（口ｐｅｒ０】（ｉｄｅ ｄｉｓｍｕｔａｓｅ，ＳＯＤ）是ＭｃＣｏｒａ等 人于１９６８年在小牛血液细胞中首次发现的，它催化超氧 阴离子转化为Ｈ２０２和ｑ的反应。ＳＯＤ广泛存在于生物 体内．在生命体的自我保护系统中起着极为重要的作用， 在免疫系统中也有重要的功能【１ Ｊ。笔者对ＳＯＤ研究特别 是植物ＳＯＤ研究进展作一综述。 １对ＳｏＤ研究历史的一般性回顾 １．１ ＳＯＤ活性测定方法的研究主要方法在２０世纪７０ 年代得到发明和建立，如邻苯三酚自氧化法，肾上腺紊自 氧化法，黄嘌呤一黄嘌呤氧化酶系统，细胞色素Ｃ还原 法，氨蓝四唑（Ｎｇｑ＂）光化还原法等，至今仍有关于方法的 报道，但太多为原有方法的改进，如微量测活方法等”Ｊ。 对于植物细胞粗提液，由于通常其中含多酚氧化酶，当用 邻苯三酚自氧化法、肾上腺素自氧化法等方法时，会受到 一定干扰，使测得的活性偏低，甚至测不出活性。有报道 通过加热来失活干扰酶类，然后采用邻苯三酚自氧化法 测ＳＯＤ活力的，但高温处理也可能会使ＳＯＤ活性有部分 损失．，一般直接采用Ｎ肼光化还原法效果较好１３ Ｊ。另一 方面．对富含ｖｃ的植物材料采用邻苯三酚自氧化法测定 结果可能偏高．需通过透析排除ｖｃ的干扰￣４』。 １．２从不同生物体内广泛提取鉴定ｓ０Ｄ从各种生物 中包括海洋生物５ｊ广泛提取并鉴定ＳＯＤ。其目的一是从
乐：Ｏｌｇａ等８比较了２个抗旱性不同的玉米品系对高渗 胁追的反应，在非胁迫条件下２个品系叶片ＳＯＤ活性无 明娃差异，但在胁迫条件下抗旱品种的ＳＯＤ等活性显著
高十另一品种一 近年来也采用了体外组织或细胞培养技术。离体培
养用丁．ＳＯＤ诱导研究，在实验材料的一致性、外界条件的 可控制性和灵敏性等方面具有优势，同时还可消除器官 分化带来的影响。 ２ ２转基因植物将外源ＳＯＤ基因导人受体植物，增加 其有关ＳＯＤ基因的拷贝数．其主要意义在于：①进一步 证实植物耐受ＲＯＳ的能力与其ＳＯＤ活性之间的相关性； ②是研究基阑表达调控的一种手段；③农作物品种的抗 逆性改良。
作青简舟：膏淑华（１９６３一），士，安徽省安废市九，副研究员．从事农业 编辑工作覆农业经济学研竞．
收稿日期二２００３．，０１－１８
理论上对不同生物来源的ＳＯＤ进行结构与性质比较和进 化分析。例如发现菠菜ＳＯＤ与牛血ＳＯＤ的一级结构有 ４０％不同，但立体结构却很相似；又如Ｗｈａｔｍｏｒｅ等人根据 １６ｓｒＤＮＡ和ＳＯＤ基因的序列对链球菌Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｆｅｍｓ的 分类地位作出重新评估，认为Ｓ．ｆｅｒｕｓ与已知韵链球菌距 离较远，不应归类在该属１６ Ｊ。二是开发ＳＯＤ新产品。提 纯方法大致为：有机溶剂或硫酸铵分级沉淀、凝胶过滤、 离子交换层析等步骤。一些学者用到金属离子螫合亲和 层析法¨Ｊ，通过对不同抑制剂的反应判断所纯化的ＳＯＤ 属于哪一类型（ＣｕＺｎＳＯＤ、ＭｎＳＯＤ或ＦｅＳＯＤ）。 １．３突变体研究ＳＯＤ突变体试验可证实ＳＯＤ在体内 的重要程度。大肠杆菌、酵母、链孢霉和果蝇等的ＳＯＤ突 变体，对能促进嘎产生的试剂如百草枯的敏感程度增 加．大肠杆菌和链孢霉的突变率上升，果蝇寿命明硅缩 短；人和鼠的家族性疾病——肌萎缩性侧索硬化与 ＣｕＺｎＳＯＤ突变有关＿８Ｊ。ＲＮＡ干扰导致果蝇ＳＯＩ）２基因的 沉默，增加了果蝇对氧胁迫的敏感性和幼果蝇的死亡 率１…。 １．４ ＳＯＤ在细胞内分布的研究按活性中心所含金属 离子不同，ＳＯＤ可分为３种类型：Ｃｕ／ＺｎＳＯＤ、ＭｎＳＯＤ和 ＦｅＳＯｎ，其中Ｃｕ／ＺｎＳＯＤ分布最广，真菌和动物含 ＣＵ／ＺｎＳＯＤ及ＭｎＳＯＤ，一些植物和细菌则３种皆含有。通 过分级离心及细胞免疫学方法，对ＳＯＤ在细胞内的分布 进行了研究，该项工作在２０世纪８０年代末基本得出大 致轮廓，认为真核细胞中，胞桨中为Ｃｕ—ＺｎＳＯＤ，线粒体 含ＭｎＳＯＤ，质体含ＦｅＳＯＤ及Ｃｕ—ＺｎＳＯＤ，过氧物酶体中有 Ｃａ—ＺａＳＯＤ与ＭｎＳＯＤ。但在生物学中不易得出一个高度 普遍性的原则，仍在就此问题进行研究。例如Ｋａｒｐｉｎｓｋａ 等－１“发现一个高等电点的胞质ＣｕＺｎ—ＳＯＤ，其位置在筛 胞和胚乳细胞中不同，并且也存在于细胞外。高的氧胁 迫促进胞外ＳＯＤ（ＥＣ—ＳＯＤ）向核内转运，以保护基因组