结缕草冷驯化可溶性蛋白研究

摘要

结缕草属(Zoysia Wilid.)为重要的暖季型草坪草属之一，广泛分布于太平洋西岸和北岸沿海地区，在非洲和澳洲等温暖地区也有分布。结缕草属植物作为一种草坪草，有耐磨、耐高温、耐寒、耐旱、耐盐碱、耐病虫害以及有一定的耐荫性等优良特性。在结缕草的抗寒性的研究已有不少。目前为止主要集中于抗寒性的鉴定和生理生化基础研究.Beard等对35种暖季型草坪草的抗寒性研究结果表明，结缕草的抗寒性是最强的。Dunn的生长恢复试验结果表明不同种间和基因型存在显著差异，表明结缕草属植物耐寒性存在明显的种间差异，而且与抗寒锻炼有关。很多植物中的可溶性蛋白质与植物的抗寒性关系密切，有许多研究用电泳分析了低温引起蛋白质代谢的变化，Gatschet等研究后发现杂交狗牙根(Cdactylon×Ctransvaalemsis)品种'Midiron'和ifgreen'冷锻炼后，两个品种根颈的LT50均明显降低，并且两个品种的根颈中均增加了数种冷调蛋白(COR)的合成，抗冻性强的'Midiron'中32.37KD和20-26KD的冷调节蛋白含量较抗冻性较差的'Tifgteen'高，并且发现'Midiron'和'Tjfgteen'冷锻炼后合成的低分子重量(LB)(20～28KD)的冷调控蛋白中，两个品种根颈中27-KD的基础冷调节蛋白占主导地位，这个冷调蛋白被命名为COR27，并通过蛋白测序确定为一种几丁质酶。然而结缕草属植物作为暖季型草坪草中最抗寒的暖季型草坪草之一，其抗寒机理至今未见有报道。rn 本研究在对结缕草属植物100余份大量种源抗寒性鉴定的基础上，选择了Z125(抗寒性差，叶片LT50o=-2.2℃)和Z14l(抗寒性强，叶片LT50=-10.4℃)两份极端抗寒性的日本结缕草(Z.japonica)种源作为试验材料，研究了其在正常生长条件下(28℃/22℃(白天/晚上)，10h光照条件)和经过一定时间低温驯化后(8℃/2℃(白天/晚上)，10h光照条件)可溶性蛋白合成，结果发现：低温处理2周后，Z125和Z141的地下茎的可溶性蛋白的合成就有了变化，与对照相比，Z125多了一条44KD左右的条带，而Z141多了一条50KD左右的条带，但少了一条40KD左右的条带；而匍匐茎的可溶性蛋白的合成没有发生变化；Z125的叶片的可溶性蛋白的合成也发生了变化，在66KD附近多了一条带，而Z141的叶片可溶性蛋白没有任何的变化.这说明低温敏感类型在低温胁迫下将短时间内可溶性蛋白成分即会发生较大的变化，相比之下，抗寒性强的种源在低温胁迫下短时间内可溶性蛋白成分没有发生较大的变化.处理4周后，Z125的地下茎的可溶性蛋白低温驯化后与对照相比多了两条带(分子量为50KD左右)，Z141的地下茎也比对照多了2条带，但是多肽的分子量大小不同(分子量为60KD左右)；Z125的匍匐茎的可溶性蛋白的合成还是没有发生变化，而Z141的匍匐茎的可溶性蛋白则比没有受低温驯化的多了两条带(分子量为60KD左右)；Z125的叶片驯化与未驯化的可溶性蛋白的合成没有差异，而抗寒性强的Z141驯化后其叶片的可溶性蛋白电泳条带比未驯化的少了2条带(分别是60KD和20KD左右).rn 由此可见，低温敏感类型在低温胁迫下短时间内叶片和地下茎可溶性蛋白成分即会发生较大的变化，相比之下，抗寒性强的种源在低温胁迫下短时间内可溶性蛋白成分没有发生较大的变化，而在低温驯化较长时间(四周)后，其匍匐茎和地下茎可溶性蛋白的合成代谢的变化很大，Z141在处理4周后，与对照相比(三个器官)，有6条差异带，而Z125与对照只有2条差异带。