植物在干早胁迫下会产生多种逆境响应蛋白,胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA)中D-11族脱水蛋白(dehydrin)是其中之一,该蛋白富含甘氨酸和赖氨酸,具有高度亲水性,是一种热稳定蛋白,脱水蛋白含有其特殊的保守区,目前发现有3类非常保守的区域,即K、S和Y片段,其中K片段是所有脱水蛋白都具有的,从而可利用合成K-片段同源多肽的抗体来检测和定位脱水蛋白。脱水素存在于植物细胞的各个部位,一般存在于细胞核和细胞质中,在线粒体、质膜附近也有分布,不同植物组织在不同胁迫条件下(干旱、盐渍、低温等)诱导产生的脱水素在细胞内的分布各不相同。在细胞核内脱水素可存在于常染色质、异染色质、核膜和核仁中;在细胞核外主要存在于细胞质基质中,少量存在于细胞器中。本研究以抗旱性较强‘陕合6号’和抗旱性较弱‘郑引1号’小麦为试验材料,采用PEG胁迫处理小麦幼苗,利用胶体金免疫电镜技术及Westernblot方法,分析水分胁迫下小麦叶片类脱水素的表达、在亚细胞结构上的分布,结合其细胞膜相对透性和可溶性蛋白的变化,了解小麦叶片类脱水素在细胞空间的分布与其抗旱功能之间的关系。主要获得以下结论:1、水分胁迫处理初期(4～8 h)金颗粒主要分布在细胞质,细胞核中仅有少量表达,细胞膜中未见金颗粒分布;处理中期(12～24 h)金颗粒主要分布在细胞质和细胞核,细胞器和细胞膜中有零星分布;后期(36～48 h)大量金颗粒富集于细胞质膜附近;复水24 h后细胞质和细胞核中金颗粒相对增多,质膜附近相对减少。结果表明,植物受到短期干旱胁迫时脱水蛋白主要分布在细胞质中,随着胁迫时间的延长,脱水素大量聚集在质膜附近,说明不同程度干旱其脱水素在细胞中的分布不同。以叶片组织不进行胁迫处理和省却脱水蛋白抗体作阴性对照,几乎未发现金颗粒,说明脱水蛋白是在水分胁迫诱导下表达。两个品种在胁迫36 h之前细胞质金颗粒数目多于细胞核,而36 h后细胞核金颗粒数目多于细胞质,表明细胞质中的富集先于细胞核。2、Western blot显示,水分胁迫处理各时期37 kD脱水素条带在正常供水情况下未出现,但是随胁迫时间延长,该蛋白条带逐渐加深,表明此脱水蛋白表达量增加,复水之后逐渐消失。不同品系脱水蛋白表达有一定的差异,抗旱性较强陕合6号脱水蛋白表达量高于抗旱性较弱郑引1号脱水蛋白表达量,并且呈正相关,说明该脱水蛋白的表达与小麦抗旱性密切相关。3、随着胁迫程度的增加,细胞膜相对透性增大,部分电解质外渗,复水后细胞膜相对透性下降,陕合6号细胞膜相对透性下降较郑引1号小,而研究表明陕合6号脱水蛋白表达量高于郑引1号,表明脱水蛋白与植物抗旱性呈正相关。4、随干旱胁迫时间的延长,陕合6号和郑引1号的可溶性蛋白含量均呈先增加后降低,复水后又有上升的趋势,脱水素也归属于可溶性蛋白,水分胁迫下陕合6号较郑引1号的可溶性蛋白含量低,其变化趋势与脱水蛋白表达趋势相反,但是陕合6号小麦抗旱性较郑引1号强,说明脱水素在组织中稳定细胞的结构起到一定的作用,体现了植物抗旱机制的复杂性,也反应了水分胁迫诱导蛋白的特点与抗脱水能力的相关性。
