魏艳菊

://

幼苗期小麦热激蛋白的诱导研究

宋松 (南京农业大学生命科学学院,江苏南京210095

)

摘要 高温是小麦产量提高的一个重要限制因素,小麦受到高温胁迫时会产生一系苹果x多少钱 列热激蛋白来适应这种逆境,不同发育阶段的热激

蛋白存在差异,不同抗热作物品种中热激蛋白也存在差异,因此,研究抗热性不同的小麦品种中辞职报告书 热激蛋白差异对银川一职 小麦耐热性的研究具有

重要的理论意义与实践意义。该实验利用SDS2PAGE方法对热激蛋白的诱导条件及表现形式进行了研究,为小麦增产提供了一定的理

论依据。

关键词 热激蛋白;小麦;品种;电泳

中图分类号 S512 文献标识码 A 文章编号 0517-6611

(

2010

)

02-00595-02

StudyonHeatShockProteinsInducementinWheatSeedling

SONGSong (

SchoolofLifeScience,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing,Jiangsu210095

)

Abstract Hightemfferedhotstress,wheatwillproducea

erentupgrowthphas,ordifferentheat2resistantcropvarieties,theheatshockpro2

ore,studyondifferencesofheatshockproteinhassignificanttheoreticalandpracticalmeaningforrearching

gSDS2PAGEmethod,theinducingconditionsandmanifestationofheatshockproteinwerestudied,which

providedtheoreticalbasisforyieldincreasingofwheat.

Keywords Heatshockprotein;Wheat;Variety;Electrophoresis

作者简介 宋松(

1989-

)

,男,江苏淮安人,本科生,专业:生命科学。

收稿日期 2009209207

小麦灌浆成熟期常不同程度地遭遇干热风天气[1],有的

年份最高温度甚至高达40℃,致使小麦种子干瘪,造成产量

严重下降[2]。高温时,植物可以通过热激反应产生热激蛋白

(

HSP

)来保护植物,以降低高温的伤害,从而使小麦维持生

理活动,以免造成严重的产量下降,因此,研究小麦热激蛋白

的产生机理、调控及作用机制有着重大的经济意义。

由于HSP有组成型,发育相关型和受热激诱导表达之

分[3],因此,研究小麦HSP的表达应从小麦整个生育期的几

个关键时期入手,研究各生育时期的特点以及各生育期HSP

之间的相互关系,该实验主要对小麦的幼苗期进行研究。

在高于植物正常生长温度刺激下,HSP会被诱导合成,

这一现象在自然界中普遍存在,从酵母中到常见的大麦、小

麦、大豆、油菜、棉花、蚕豆等中都有存在[4-5]。热应激诱导

时,正常蛋白质合成受阻,继而合成了HSP。植物合成HSP

的最适温度因植物种类而异。如豌豆最适诱导温度大约为

37℃;蚕豆的最适诱导温度大约为38℃;玉米的最适诱导温

度为40～42℃;而高粱幼苗则为45℃左右。通常诱导HSP

合成的理想条件是比正常生长温度高出10℃左右。HSP的

诱导合成是迅速的,热激处理3～5min就能检测到HSP的

mRNA,20min即可检测到新合成的HSP。HSP的诱导持续

时间较为短暂,如果让植物一直处于热激状态,HSP的合成

一般只持续几小时。如在玉米中[6-8],HSP的合成只能持续

4h,随后下降。也有报道指出在热激4h的玉米中,随着

HSPs合成的减少,2种分子量为62.0和50.0kD的2种蛋白

质开始合成,这2种蛋白质至少能持续合成20h,与是否回

到正常温度无关。因此,对热激蛋白的测定应选择热激几个

小时内进行。

在小麦受到高温胁迫时会产生一系列热激蛋白来适应

这种逆境,据报道在作物不同发育阶段热激蛋白存在差

异[5,7],不同抗热作物品种中热激蛋白也存在差异,为此,笔

者用SDS2PAGE电泳技术对两种不同的小麦品系中产生的

热激蛋白进行研究,旨在为证明抗热性不同的小麦品种中热

激蛋白的差异提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料 小麦品系7132124、7132129由山东省农业科学

院小麦研究室提供。

1.2 方法

1.2.1 幼苗培养及处理。挑选饱满而具有发芽力的种子,

0.1%HgCl

2

消毒10min后,用蒸馏水冲洗干净,25℃下吸胀

12～24h,然后转移至垫有3～4层湿润滤纸的白磁盘中于22

℃/18℃(昼/夜)下萌发72h。分别在材料生长至胚芽期时

取部分材料,置34、37、40℃高温培养箱中热激7h,每隔1h

取样1次。

1.2.2 蛋白质的提取方法。称取0.5g样品,加2.5ml蛋白

质提取液(

0.1mol/LTris2HCl,pH值8.0,5mmol/LEDTA,1

mmol/LPMSF,2%

2巯基乙醇)及少量石英砂,冰浴研磨,研

磨液于4℃、12000r/min离心15min,取上清液,按1∶1加入

样品缓冲液(

0.125mol/LTris,20%甘油,10%巯基乙醇,

0.01%溴酚兰,4%SDS,pH值6.8

)

,电泳前沸水浴3～5min,

冷却后供点样用。

1.2.3 蛋白质电泳方法。用SDS2PAGE进行蛋白质的分

离,方法参照Laemmli[9]方法及郭尧君[10]方法,标准Marker

依次为:兔磷酸化酶B

(

97.4kD

)、牛血清蛋白(

66.2kD

)、兔

肌动蛋白(

43.0kD

)、牛碳酸酐酶(

31.0kD

)、胰蛋白酶抑制

剂(

20.1kD

)、鸡蛋清溶菌酶(

14.4kD

)。

2 结果与分析

2.1 同一品种不同处理对热激蛋白的影响 7132129表达

的新诱导蛋白分子量在97.4、48.0、37.0kD左右(图1～2

)

,

同时也发现了45.0、34.0、17.0kD的增强带。不同温度诱导

的蛋白质表达情况不同。34、37、40℃的各个时间段都能明

显发现增强带和增加带,总体来看热激处理7h内,40℃热

激诱导的新蛋白最少,37、34℃热激下诱导的新蛋白较多。

7132124小麦新出现的蛋白条带主要在37.0kD左右和

安徽农业科学,.2010,38

(

2

)

:595-596责任编辑 李婷婷 责任校对 卢瑶

://

29.0kD左右(图1、2

)

,同时也发现45.0kD的增强带。不同

温度诱导的蛋白质表达情况不同,34、37、40℃处理1和4h

都能明显发现增强带和增加带,同一品种经过不同温度处理

在各个时间段所产生的热激蛋白是不同的,这种不同主要表

现在种类和含量上。只有在适当的温度下产生的热激蛋白

种类是最多的,当温度上升或下降时产生种类和含量减少。

2.2 不同品种不同处理对热激蛋白的影响 由7132124和

7132129的结果中可以看出不同小麦品种的热激蛋白种类和

含量不完全相同,相同之处是均含有37.0kD的热激蛋白;

不同之处是:7132129还含有97.4和48.0kD的热激蛋白,而

7132124小麦在29.0kD处产生了热激蛋白带;它们的增强带

也不同,7132129比7132124多34.0、17.0kD2个增强带。随

着温度的升高,2个小麦品种中热激蛋白出现的趋势都是先

升高后下降,可以看出小麦只有在一定的热激温度下才可以

产生大量热激蛋白,当达不到或超过一定温度时,蛋白含量

会明显下降,且小麦中热激蛋白产生的趋势是一样的。说明

了在一定的温度范围内小麦有一定的适应性,即小麦具有一

定的耐热性。

注:1～9分别代表7132129在22℃、34℃21h、34℃24h、22℃、37

℃24h、37℃24h、37℃24h、37℃24h、37℃24h、22℃的处理;

10代表Marker;11～18代表7132124在34℃24h、34℃24h、34

℃24h、22℃、34℃21h、37℃21h、37℃24h、22℃的处理。

Note:entof7132129at22℃,34℃21h,34℃24h,22℃,

37℃24h,37℃24h云吞馅的做法和配料 ,37℃24h,37℃24h,37℃24h,22℃;

;entof7132124at34℃24h,34℃24

h,34℃24h百年不遇 ,22℃,34℃21h,37℃21h,37℃24h,22℃.

图1 7132124和7132129在37、34℃下处理1及4h下第1次提

取蛋白质的电泳图谱

Fig.1 Theproteinelectrophoresispatternextractedfrom713212

4and7132129treatedfor1,4hunder37and34℃

3 结论与讨论

随着生物化学与分子生物学的发展,对植物抗逆性的研

究不断深入,现已发现多种因素能诱导植物形成新的蛋白

质。在植物生长过程中,高温胁迫是一种比较普遍的逆境,

对植物的伤害也较大。植物通过热激反应产生热激蛋白可

以降低伤害的程度。该试验用高温处理小麦幼苗,发现其可

注:1～24分别是22℃、22℃、40℃27h、40℃26h、40℃26h、40

℃24h、40℃22h、40℃22h、22℃、37℃27h、37℃26h、37℃25

h、37℃24h、37℃22h、Marker、22℃、22℃、34℃26h、34℃26

h、34℃25h、34℃25h、34℃24h、34℃22h、22℃。

Note:1224.22℃,22℃,40℃27h,40℃26h,40℃26h,40℃24h,

40℃22h,40℃22h,22℃,37℃27h,37℃26h,37℃25h,

37℃24h,37党校学习心得 ℃22h,Marker,22℃,22℃,34℃26h,34℃26

h,34℃25h,34℃25h,34℃24h,34℃22h,22℃.

图2 7132129在34、37、40℃下处理1～7h提取的蛋白质的电泳

图谱

Fig.2 Theproteinelectrophoresispatternextractedfrom713212

9treatedfor127hunder34,37and40℃

溶性蛋白电泳图谱与常温下的有区别,其中新蛋白的出现说

明高温能够诱导新蛋白。7132129中发现的3种新蛋白的分

子量分别为:97.4、49.0和37.0kD,另外还发现3种蛋白质

含量明显升高,这3种蛋白质的分子量范围在17.0～66.0

kD。7132124小麦中发现了2种新增热激蛋白(

37.0和29.0

kD

)及1种蛋白质的含量明显增加。因此,这些蛋白可能与

小麦幼苗抗热性有关,其含量的增加能够提高幼苗的抗热

性,具体功能和抗热机理还有待进一步研究。

参考文献

[1]葛荣朝,魏艳菊,李瑞玲.普通小麦热激处理后育性变化和A.T型CMS

品系不育机理的初探[J].河北师范大学学报:自然科学版,2000

(

2

)

:

256-259,269.

[2]尹江梅,张飞雄.热激对小麦种子萌发和若干生理性状的影响[J].首

都师范大学学报:自然科学版,2003,24

(

2

)

:57-59.

[3]计红,杨焕民,吴永魁.热应激蛋白研究进展及其应用前景[J].生物学

杂志,2005,22

(

4

)

:1-3,62.

[4]ELIZABETHFM,larandphsiologicalanalysisofheat

shockresponinwheat[J].PlantPhysiol,1992,99

(

4

)

:1455-1460.

[5]JOSHICP,KLUEVANY,MORROWKJ,sionofaUnique

plastid2localizedheat2shockproteinisgeneticallylinkedtoacquiredther2

motoleranceinwheat[J].TheorApplGnent,1997,95:834-841.

[6]马晓娣,彭慧茹,汪矛,等.作物耐热性的评价[J].植物学通报,2004,21

(

4

)

:411-418.

[7]WENGJ,WANGZF,tidequenceofaTriticum

aestivumcDNAclonewhichishomologoustothe26kDachloroplast2local2

izedheatshockproteingeneofmaize[J].PlantMo1Biol,1991,17:255-

258.

[8]CHENQ,isofconrveddomainsidentifiesaunique

structuralfeatureofachloroplastheatshockprotein[J].Mo1GenGenet,

1991,226:425-431.

[9]eofstructuralprot鲜花的寓意 einsduringtheasmblyofthe

headofbacteriophageT

4

[J].Nature,1970,227

(

5259

)

:680.

[10]郭尧君.蛋白质电泳实验技术———生命科学实验指南系列[M].2版.

北京:科学出版社,1999.

695 安徽农业科学 2010年