PDF《小麦 突 变体 返 白系 返 白机 理研 究》

第1

8 卷第4 期1990年1

2 月 西北 农业大学 学报 A e ta U n iv .

A g r ie . Bo r e a li一o e e id e n t a lis V o l .

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9 0 小麦突变体返白系返 白机理研究 '

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二 返白阶段叶蛋 白质 、 游离氨基酸变化规律的分析 苏小静 戈,汪沛洪 王 永吉 (植 物生化 研 究室 ) 摘要在返白 过程中 , 返 白系 叶片 蛋自氮含量 降低 , 蛋 白酶 活性 升高 , 总 游离氨基 酸 积累 , 各游离氨基酸组 分变化幅度不 同.变化最 大的丝氨酸在全 白 叶片中可 占总 游离 氨基 酸量的5

0 % . 认 为蛋 白质含量 下降,游离氨基 酸 增多与蛋 白酶 活性升高有关 . S D S 一PA G E 分 析发现 , 叶蛋 白质组 分没 有明显 的差异 , 各组 分 的含量均 有下 降.Rubis c o 减 少最 多,全白叶中几乎 见不到它的条 带.复绿过程 中 以上 各变化均逆转回复 . 关妞词 游离氮基 酸,蛋白酶活 性,突变体 , 小麦 色素 突变体伴 随叶 色的变化 , 其体 内的生 理生化过 程 也会发生 某些 相应 的变化 . 前 人对 多种类型 的色素突 变体蛋 白质及酶 类,如色素蛋 白质 复合 体〔'

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、 类囊体膜多肤〔 〕、 叶可 溶蛋 白质 〔 '

〕 和过 氧化氢 酶〔 」、 硝 酸还原 酶〔61等进 行过 多方面 的研究 . 很多资料 表明,突变体 的蛋 白质代 谢及 酶活性往 往伴 随着 突变的发生 而 出现异 常,研究这 些变化 有助于 进一 步揭 示突变 发生 的内在原 因.本文报 道了我 们对小 麦突 变体返 白系在 返 白阶段叶片 内蛋 白质 代谢变化 的初步研究 结果 , 为进 一步探 讨返 白机理 积累 资料 .

1 材料 和方法

1 .

1 材料以冬小麦返 白 系和矮 变1号(作 为 对照) 为 材料 , 详见 前文 . 了.

1 .

2 侧 定项 目 及方 法(1)蛋白氮 、 非蛋白氮含量分析 ;

采 用微 量凯 氏定 氮法 .

0 .

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9 干材料在 蒸馏 水 中研磨 ,

1 0 % T C A (三氯乙酸) 沉淀蛋 白质 , 过滤 , 沉淀 部分用于 蛋 白氮 分析,滤液用于非 蛋 白氮分析 . 样品 消化后 在KJELT E C A U T o

1 0

3 0 A n o ly: e r 上进行 含 氮量分 析.(2)叶片 蛋 白质 组分 分析 : 用SD S 一 聚丙烯 酞胺凝 胶 电泳 ( S D S 一PA G E ) 进行分析.提取液为 T r i s 一HCI(p H S .

0 ) 缓 冲液 , 内含

1 0 % 蔗糖 、

5 % 琉基 乙醇、2%SD S 及O.1%嗅酚蓝 . 浓 缩胶浓度

3 .

7 5 % , 分 离胶浓度

1 0 % . 电泳完毕后 , 凝胶用25%异丙醇文稿收 到 日期 ,

1 9

8 9 一06一07

1 ) 国家自然 科学 基金资助 项目.2)现在山 西 省生 物研 究所工作 . 第4期苏小 静等 : 小 麦突变 休返 白系返 白机理 研究 溶 液固定 , 考马斯亮蓝 R 一250染色,10%冰醋酸 脱色.凝胶片用 岛津C S 一930型薄层 扫描 仪在 波长

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5 n m 下 扫描 . (

3 ) 游 离氨基 酸组 分及 含量 分析 : 依照西北 农业大学中心 实验室 的分析 方法 , 用80%乙醇 研磨叶片 , 提 取游 离氨 基酸 . 水溶 中(8ooC以下) 蒸干乙醇,加1mL15%磺基水杨 酸和

3 m L p H

2 .

2 柠檬酸缓冲 液溶 解残渣 .

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0 r P m 离心

1 0 m i n 后,上清液 用121MB型氨 基酸 自动分析 仪分析 游 离氨基 酸组 分 及含量 . 游 离氨基酸 总量根 据 各组 分含量加和而得 . (

4 ) 蛋 白酶活 性分析 : 参考 W it t e n b a c h 〔. J 外源 基质法 .

0 .

3 9 叶 片用sm L p H

7 .

5 H e p e s 缓冲液研磨 提 取蛋 白酶 ,

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0 0 r p m 离心

1 0 m in , 上清 液通 过Dextr a n

2 5 柱,外水休积 部分 的蛋 白用于 分析蛋 白酶 活性.以纯化 的菠菜 R u B P c a s e 为底 物,反应液 包括o.4mLZoomM柠檬 酸缓 冲液 , o .

4 m L 粗酶蛋白及o.ZmLRuBPe a s e 蛋白液(~

1 0 m g / m L ) . 反应 混合物 在3

8 C 保温 Z h , 用1mL10%TCA终止反 应,离心 除 去沉 淀.用荀三 酮法测 定上清 液中 的氨 态氮 仁7 〕, 蛋 白酶液蛋 白 含量采 用考 马斯 亮蓝G一250法测 定〔 〕. 结果及分析 返 白阶段 叶蛋 白质 含蚤 与组 分分析 在返 白阶段 , 对 照矮 变l号叶 片总蛋 自氮含量 及非 蛋 白氮 含 量均无 明显 的变化 , 非蛋白氮 含量 始终低于 总蛋白氮含量.与对照 相比,返白系在 返 白过 程 叶片 总蛋 白氮含 量降 低,非蛋白氮含 量增 高,在全 白叶中这 两种 氮 含量 分别达 到晨低 和最高,且非蛋白氮含 量 高于 总蛋 白氮 含量;

在复绿过程 中则 相反 , 叶片 总蛋 白氮 含量上升 , 而非 蛋 白氮 含量 下降 , 并 接近 相应 的对照 值 (图 l ) . 返白系叶 片总 蛋 白氮 含量 的变化反 映了叶片 总 的蛋 白质 含量 的变化 . 在返白系叶片 总蛋 白质 含量 降低的同时 , 各蛋 白质组 分量一也发生 了相应 的变化 . 用SD S 一PA G E 分止'

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2.返白系蛋白氮;

3 . 返 白系 非蛋白氮;

4.矮变1号非蛋白氮析全 白1

1 卜 片的 各蛋 白组 分(图2)时发现 , 蛋 白质 含量 的降低 , 反 映在 各个 组 分上 的降 低幅度 不同.全白叫 一 中所 有 的蛋 白组 分 含量都 降低 , 其中 以Rubis c o 大小2个亚基的降 低幅度 最大 , 扫描 结 果仅 能见 到2个小峰 . 电泳结 果 未见 有 明显 的蛋 白组 分差 异.2.2返白阶段 叶片 总游离氨基 酸 含量及各 组分 含最 的变 化返白系和 矮变l号叶片 总游 离氨 基酸 含量在 返 白阶段变化 不同.返白系总游 离氨 基酸含量始 终高于 矮变

1 号,且在 返 白过程 其含量上升 , 全 白叶中 (

3 月1

6 日) 含量最18西北农业 大学 学报

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1 印,O一)18护9+)距离图2 返 白系全 自叶片蛋 白质 电泳 方向自左 向右 L S . R u b i , e o 大亚基,SS.Ru卜i , e o , J '

亚基,1.返自系 .

2 . 矮变1 号高,在复绿 过程又迅 速 下降;

矮变l号总游离 氨基酸 含量除在

3 月8日有 l 个小 峰外 , 没 有多大 的变化 . 矮变1号在

3 月8日出现含 量上升 可能 与 其生育期 及环境 因素 的影 响有关 ( 见图3)返白阶段 , 游 离氨基 酸 各组 分的含量也 有变化 ( 图4).在返白过程 中,多数 氨 基酸无 论是 绝对 量(氨基酸含量 / 叶 干重) , 还是 相对 量(氨基酸 含量/ 总游 离氨基 酸含量) 都趋 于增加,如丝氨 酸(Se v ) 、 组氨酸(His ) 、 亮氨酸 ( L e u ) 、 异亮氨 酸(ILe ) 、 赖 氨酸 ( L y s ) 和撷氨酸(Val) , 有 的如谷 氨酸(Glu ) 、 丙 氨酸 ( A la ) 、 天冬氨酸(AsP)绝对量 增加而 相对量 却降低 , 其余 的 氨基酸 如苏氨酸(T h e ) 、 脯氨酸(Pr o ) 、 酪氨酸(Tyr ) 、 精氨酸(Arg)、甘氨 酸(Gly ) 、 蛋氨酸(Met)和苯丙氨酸(Phe ) 在返白阶 段或含量 较少 , 或变化 没有 明显 规律 ( 表l).上述前 两部分氨 基酸 一返白系~一烦变l号/户l,_1_1/3 一_. 一.1__一~一一一- - 一一J 一凡/311吞电l/

4 时间(日/ 月) 拍/

4 返白阶段返 白系叶片总 游离氨基酸含量的变化 琳lsoF赫淤|咐研刹芍抖l0t,酗阁十叻001切日的变化 在复绿 过程均 有逆转 回复 的趋势 ( 图4).游离 氨基酸 中变化幅度 最大 的是丝 氨酸 , 它在 全白叶片 中可 以 占到 总游 离氨基 酸含量 的5

0 % 以上 .

2 .

3 返 白阶段蛋 白醉 活性 的变化从表

2 中可 以 看到 , 与矮 变1号相比 , 在返 白过程 中返 白系 叶片内蛋 白酶 活性上 升,全白叶 中活 性最 高,而复绿 时随着 叶色的恢复 , 蛋 白酶活 性又迅速下降.这种 规律与叶片总蛋 白氮含 量变化规 律 相反 . 苏小静 等:小麦突 变体返 白系 返 白机理研 究19~一一 ~~目'

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0 ( 公一了x)(%).号挥琳 图4 返 白阶段 返白叶片 内游 离氨基酸 ( 部分 ) 组 分含量 的变化

1 . 相 对含盆 ,

2 . 绝对 含盈

2 O 西北 农业大 学学报 ]

8 卷衰1 返 白阶段返白系叶 片内部分游 离氨基酸组分 含t 的变化 ( m g 八0

0 9 鲜重 ) 氮基 酸名称返白及复绿时间2月1

1 日2月2

3 日3月2 日(最白)3月1

0 日3月16 日麦系小品微微返白系 苏氮酸矮变1 号返白系 矮变1 号微55 .

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7 微微微微L_755微微徽脯氨酸128.93

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3 璐氨酸返白系 矮变1号.155.026 微0.9681.056微微1.2610.6601.105无无无无无无精氮酸 返 白系 矮变 1号无.07

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7 无返白系 矮变1号1.334蛋氨酸

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二,1甘氨酸 返 白系 矮变1 号.143 .

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4 , 二11苯丙氨酸 返 白系 矮变1号3.3702.4861.9053.711.298.3802.3353.9理6095385表2 返 白阶段返白系叶片 内蛋 白酶活性的变化 返白过程复绿过程叶色 变化绿(对照)浅绿白叶浅绿绿叶蛋白酶 活性(声g N / g 蛋白・Zh )

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9 士0.52620.939士0.267士119

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8 4 士O.635.47

6 3 讨论返白系在返 白过程 叶蛋 白含量 降低 , 总游 离氨基 酸含量增 多,各游离 氨基酸组 分含 量也 有一 定改 变.与此 同时 , 蛋 白酶活 性升高 ;

在复绿 过程中 , 这些 变化都可 逆转 . 这 种特 性和 叶细胞 结构 ￡'

1 及 色素代谢变 化相一致 . 用SD S 一PA G E 分析全 白压 卜片蛋白质组 分 的结果表 明:返白系全 白叶中 多数 蛋白组分含量均 有变化 , 基本趋势 是 降低 , 其中以Rubis C o 大、小2个亚 基降低 的幅度 最大 , 变化也 最 明显 . R u b i sC o 是一 种重 要的叶 ・ 蛋白,占叶可溶 蛋 白的5 . % 左右 , 它 催化光 合COZ的固定 . 因此 , R u b i s . 量的减 少及叶绿 体内部 结钩 的破 坏二'

. J , 会影 响光 合作用的进行 . 蛋 白酶 活 性变化 是返 白阶段 值得 注意 的一个现 象.在返白过程 中,随着返 白程度 的第4期苏小静 等:........