植物种子贮藏蛋白质及其细胞内转运与加工

高等植物种子成熟过程中贮存大量的贮藏蛋白质作为种子发芽和初期生长的重要营养来源。根据溶解性不同, 种子贮藏蛋白质可分为白蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白4类。在种子胚发育过程中, 醇溶蛋白在粗面内质网合成后形成蛋白质聚集体, 直接出芽形成蛋白体并贮存其中。白蛋白、球蛋白和谷蛋白在粗面内质网以分子量较大的前体形式合成后, 根据各自的分选信号进入特定的运输囊泡, 经由受体依赖型运输/聚集体形式运输转运至蛋白质贮藏型液泡中, 然后经过液泡加工酶等的剪切转换为成熟型贮藏蛋白质并贮存其中。蛋白质的合成、分选、转运和加工等过程影响种子蛋白质的品质及含量。该文对种子贮藏蛋白质的分类和运输、加工以及这些过程对种子蛋白质品质和含量的影响进行了概述。     

植物种子贮藏蛋白质及其细胞内转运与加工

高等植物种子成熟过程中贮存大量的贮藏蛋白质作为种子发芽和初期生长的重要营养来源。根据溶解性不同,种子贮藏蛋白质可分为白蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白4类。在种子胚发育过程中,醇溶蛋白在粗面内质网合成后形成蛋白质聚集体,直接出芽形成蛋白体并贮存其中。白蛋白、球蛋白和谷蛋白在粗面内质网以分子量较大的前体形式合成后,根据各自的分选信号进入特定的运输囊泡,经由受体依赖型运输/聚集体形式运输转运至蛋白质贮藏型液泡中,然后经过液泡加工酶等的剪切转换为成熟型贮藏蛋白质并贮存其中。蛋白质的合成、分选、转运和加工等过程影响种子蛋白质的品质及含量。该文对种子贮藏蛋白质的分类和运输、加工以及这些过程对种子蛋白质品质和含量的影响进行了概述。     

拟南芥菜(Arabidopsis thaliana)子叶中蛋白体形成的超微结构和免疫电镜定位研究

本文对拟南芥菜(Arabidopsis thaliana)种子发育过程中贮藏蛋白的积累和蛋白体的形成进行了超微结构和免疫电镜定位的研究。常规超薄切片的电镜观察表明,在开花后第10天(10 DAF),高电子密度的蛋白质物质开始在子叶细胞的液泡中沉积。这一过程一直延续到种子接近成熟(14 DAF),这时液泡中充满了蛋白质物质,转变成为大的蛋白体。利用了该种植物主要种子贮藏蛋白之一的12 s球蛋白的单克隆抗体作为免疫探针,以蛋白质A-胶体金电镜技术对12 s种子蛋白进行了细胞内定位,证实了在液泡中积累的物质为种子贮藏蛋白。实验结果表明在拟南芥菜中,子叶细胞中的液泡是蛋白体的前体,肯定了蛋白体的发生起源于液泡的观点。本文还对应用胶体金电镜技术进行细胞内定位的某些问题作了初步探讨。     

种子贮藏蛋白质表达调控及应用研究进展

种子在成熟过程中大量积累贮藏蛋白质,且不同植物种子中贮藏蛋白质的种类不同.为了解种子贮藏蛋白质的表达调控模式,对近年来表达调控机制的理论研究和在植物分类研究、分子育种及表达药用蛋白质方面的应用研究进行了综述.理论研究表明,种子贮藏蛋白质的特异性表达是受精确调控的,这些调控包括启动子中的顺式作用元件和反式作用因子.应用研究表明,通过对种子贮藏蛋白质表达的合理调控可提高作物的产量和营养价值,同时种子贮藏蛋白质具有稳定表达的特性,可用于研究植物分类、植物系统进化和表达药用蛋白质.     

贮藏蛋白的基因表达和调控

种子贮藏蛋白质是一类多聚蛋白质,由多基因家族编码。贮藏蛋白基因内部和周围具有高度保守的调节序列。其基因表达具有组织特异性,受植物发育过程、植物激素(ABA和细胞分裂素)和营养成分的调节控制。     

重要谷类种子贮藏蛋白的特性及改良研究

在成熟谷类种子中,总蛋白约为种子干重的7％～16％,其中大部分为贮藏蛋白。这些贮藏蛋白对于人类和牲畜所需要的营养质量以及在食品加工中都有重要的影响。本文对一些重要谷类种子贮藏蛋白的组成特性以及利用基因工程技术提高谷类种子蛋白质含量和质量进行了全面综述。此外,还简要介绍了在利用基因工程改良谷物种子品质中可能产生的食品安全性问题、如何增加外源基因的表达量和全面提高谷类种子蛋白质含量以及解决的办法。     

去胚轴对花生子叶肽链内切酶和贮藏蛋白质降解的影响

从离体子叶与连体子叶在水中培养一段时间后的比较,看到它们之间在肽链内切酶活性和盐溶蛋白及花生球蛋白降解上的差异并不大,这表明去除胚轴对子叶肽链内切酶活性和贮藏蛋白降解的影响很轻微。亚胺环己酮（蛋白质合成抑制剂）不能完全抑制离体子叶肽链内切酶活性的提高,子叶的大部分大分子贮藏蛋白同样被降解。这表明,在花生种子萌发过程中降解大部分贮藏蛋白的子叶肽链内切酶并非人全部是在种子萌发是新合成的。子叶贮藏蛋白降     

强休眠玉米种子休眠前后的蛋白差异表达

以强休眠玉米自交系08-641为试验材料,分别对处于休眠状态下的新鲜收获种子和经过10 d后熟作用破除休眠的种子进行了蛋白质组学差异表达分析。结果表明,通过双向电泳技术在3次重复试验下休眠状态的08-641鲜种子蛋白2-DE图谱上共检测到约600个蛋白质点,在经过10 d后熟作用破除休眠的08-641种子蛋白2-DE图谱上共检测到约620个蛋白质点,其中下调表达蛋白质点4个,上调表达蛋白质点4个,新增蛋白质点8个,缺失表达蛋白质点7个。经过质谱鉴定的差异表达蛋白质主要涉及球蛋白、胚胎晚期丰富蛋白、豆球蛋白等贮藏物蛋白质;蛋白酶体、山梨醇脱氢酶等参与物质代谢的蛋白质;热激蛋白等参与蛋白质结构、细胞功能调控的蛋白质。推测08-641种子休眠是由于种子内休眠相关蛋白的过量表达或缺失抑制了种子的正常萌发。     

种子贮藏蛋白的运输、积累和基因表达调控

种子中贮藏蛋白的运输和积累途径主要有：(1)蛋白质合成后经内膜系统转移到蛋白质贮藏液泡(PSV)中积累;(2)合成的蛋白质直接在粗糙内质网的膜囊中积累形成蛋白质体;(3)贮藏蛋白不经高尔基体的加工由粗糙内质网上合成后直接运输到PSV中积累。贮藏蛋白基因的表达受该基因的顺式作用元件和反式作用因子的共同调控,此外染色体的结构也影响贮藏蛋白基因的表达。     

去胚轴对花生子叶肽链内切酶和贮藏蛋白质降解的影响

从离体子叶与连体子叶在水中培养一段时间后的比较,看到它们之间在肽链内切酶活性和盐溶蛋白及花生球蛋白降解上的差异并不大,这表明去除胚轴对子叶肽链内切酶活性和贮藏蛋白降解的影响很轻微。亚胺环己酮(蛋白质合成抑制剂)不能完全抑制离体子叶肽链内切酶活性的提高,子叶的大部分大分子贮藏蛋白同样被降解。这表明,在花生种子萌发过程中降解大部分贮藏蛋白的子叶肽链内切酶并非全部是在种子萌发时新合成的,子叶贮藏蛋白降解和肽链内切酶活性基本不受胚轴调控,子叶与胚轴之间在调控关系上可能是一种新的调节类型。     

3种生态型翅果油树种子贮藏蛋白分析

采用考马斯亮蓝G-250染色法和SDS-PAGE电泳技术对翅果油树3种生态类型种子贮藏蛋白含量进行测定和图谱分析.结果显示:大宫灯、长果型、小宫灯3种生态类型种子中总贮藏蛋白含量分别为33.753%、32.075%和26.633%;3种生态类型种子贮藏蛋白均以谷蛋白含量最高(65.971%～68.267%),其次为球蛋白和清蛋白,醇溶蛋白的含量最低;电泳图谱显示,3种生态类型之间清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白的蛋白质条带信息均存在差异.研究表明,翅果油树3种生态类型间种子贮藏蛋白具有多态性.     

花生种子贮藏蛋白质合成和累积与活力的关系

花生种子发育过程中活力的形成在时间上是不均衡的,果针入土后４０ｄ内活力水平很低,４０ｄ之后活力水平才急剧上升,这和贮藏蛋白迅速合成的时期吻合．随着贮藏蛋白质的合成和累积,由发育转向萌发时其被降解的速度加快,花生球蛋白被优先降解．和贮藏蛋白质其它组分相比较,花生球蛋白和种子活力有更密切的关系．     

冠果草种子萌发过程的组织化学动态

冠果草的种子中没有胚乳,营养物质贮藏在胚中,其成分主要是淀粉和蛋白质。胚各部分的物质积累情况差异较大,子叶和下胚轴细胞中的淀粉粒、蛋白体数目多、体积大,胚芽和胚根分生细胞中则只贮藏少量的淀粉粒、蛋白体。在种子萌发过程中,胚各部分的淀粉粒逐渐解体,至二叶幼苗期全部消失。蛋白体的降解有严格顺序,远离胚芽的细胞中蛋白体降解较早,胚芽附近细胞中的降解较晚,而且胚芽细胞中还有新的蛋白体形成。单个蛋白体的降解     

大豆种子萌发过程中的差异蛋白质组研究

运用蛋白质组学技术对大豆(Glycinemax)N2899种子萌发0h、8h、36h、60h4个时期蛋白质的差异表达情况进行了研究.结果发现,在考马斯亮蓝染色的双向电泳pH3～10胶上,PDQuest图像分析软件可识别的点约350个,其中表达量变化2.5倍以上的蛋白质点有24个,而绝大部分大豆种子贮藏蛋白在萌发期尚未降解.在萌发的第一阶段,24个差异表达蛋白中有10个蛋白质的丰度发生变化.第二阶段,差异表达蛋白的种类和量增加,其中15个蛋白质是动态变化的,14个蛋白质在胚根突破种皮时表达量达到峰值,表明吸胀后种子内的生命活动越来越强.对这24个蛋白质点进行胶内酶解,用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱测定均获得肽质量指纹图谱.搜索大豆的UniGene库初步鉴定出6个蛋白质,分别是核苷二磷酸激酶、热激蛋白、硫氧还蛋白、35ku种子成熟蛋白及种子成熟蛋白PM36.对这些蛋白质在种子萌发过程中可能的作用进行了讨论.     

种子吸胀期间的泄漏物与活力的关系

综述了种子吸胀期间渗漏的蛋白质和氨基酸、糖类、无机离子、酚类等物质,以及浸出液的电导率、ｐＨ值、种子贮藏中释放的气体在种子活力测定中的应用。     

野生大豆种子蛋白含量差异的生理及结构基础的探讨

利用ＳＤＳ－聚丙烯酰胺凝胶电泳、电子显微镜、蛋白及酰脲含量测定等技术,对高蛋白含量（５０．７％ ）的５０３５９ 和低蛋白含量（４０．８％ ）的５０３０５ 两个野生大豆在种子发育过程中贮藏蛋白积累的速率、蛋白组分合成的起始时间、蛋白体发育的进程以及幼茎的酰脲含量进行了比较研究。结果表明：野生大豆５０３５９的高蛋白含量是与其种子发育过程中较高的植株酰脲含量、较早较快的贮藏蛋白合成及积累速率,液泡中高效的蛋白贮藏方式以及蛋白体在子叶细胞中占有较大体积相联系的     

萌发前后燕麦种子内酯酶的细胞化学研究

禾谷类种子萌发时,种子内的盾片和糊粉层细胞会形成和释出大量的水解酶,如酸性磷酸酶、酯酶等。水解酶对消化种子内的贮藏物质极其重要。有关这些水解酶在种子内消化贮藏物质的过程和机制,在小麦和大麦中已有很多报道,但在燕麦上还没有人报道过。燕麦和大、小麦所积聚的贮藏物质有些不同。譬如大、小麦积聚醇溶谷蛋白为主,而燕麦则积聚球蛋白为主。我们设想:既然大、小麦和燕麦种子内的贮藏蛋白不一     

不同含水量的豌豆种子萌发时物质动员及代谢研究

不同含水量的豌豆种子在饱和水蒸气中保持7d过程中,含水量低于萌动临界含水量时,子叶中贮藏蛋白质和淀粉的动员不能启动;含水量达到或超过萌动临界含水量,贮藏物质的动员被启动,豌启种子萌动后,子叶中蛋白质和淀动员程度与种子含水量呈正相关,前3d物质动员的程度比后4d强烈得多,因此,含水量是豌豆种子萌发时物质动员的启动因子和调节因子,同时,豌豆种子的含水量直接影响胚轴的生长状况。     

野生大豆与栽培大豆种子差异蛋白质组学研究

运用蛋白质组学方法比较研究3个野生大豆(Glycinesoja)和3个栽培大豆(Glycinemax)的种子贮藏蛋白差异情况.结果发现,在考马斯亮蓝染色的双向电泳pH4～7的胶上,经过PDQuest图像分析软件平均可检测到550个左右的蛋白质点.进一步分析发现,表达量变化2.5倍以上的点有10个,其中大部分蛋白质仅在栽培大豆中检测到.对这10个蛋白质点进行了胶内酶解,用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱测定均得到了肽质量指纹图谱.搜索大豆UniGene库和NCBI库共鉴定出5个蛋白质,主要是与大豆抗性、抗营养以及种子萌发相关的蛋白质,包括大豆血凝素,种子成熟蛋白PM24,糖结合蛋白,胰蛋白酶抑制剂p20以及成熟多肽.对这些蛋白质可能的作用进行了讨论.     

动物分散贮食行为对植物种群更新的影响

分散贮食是许多动物取食行为策略的重要组成部分。对以植物种子为主要贮食对象的动物来说,种子内营养物质含量、种子大小以及种子内次生化合物的含量等因素都直接影响动物的贮食行为。动物偏爱贮藏个体较大的种子,大种子多被搬运并分散贮藏在远离种源的地方,而小种子则多被就地取食,以补充动物贮食过程中的能量消耗。贮食动物主要通过空间记忆、特殊路线以及贮藏点周围的直接线索等途径重新获取贮藏点内食物。在重取过程中,一些贮藏点被遗忘,其中的种子成为植物种群更新的潜在种子库。因此,分散贮食动物不仅是种子捕食者,还是种子传播者,它们对植物种子的捕食、搬运和贮藏,影响了植物种子的存活和幼苗的建成,从而在一定程度上影响植物种群的更新、分布。植物种群为了促进种子的传播,在进化过程中逐渐形成了形式多样的适应性策略,降低种子的直接被捕食率,提高种子的被贮藏率。研究动物分散贮食行为对植物种群更新的影响,将有助于理解贮食动物与植物之间的互惠关系,从而认识贮食动物种群在生态系统中的作用,为生物多样性的保护提供科学依据。