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发状念珠藻(Nostoc flagelliforme),又名发菜,是一种陆生固氮蓝藻,主要生长在荒漠和半荒漠地带,具有耐干旱、耐贫瘠、耐温差和抗紫外辐射等生态学特征,其藻细胞外具有致密的多糖胶鞘,在吸水和失水的循环过程中,能够发生反复的膨胀和收缩。水分胁迫蛋白(acidic water stress protein,WSPA)是一种酸性蛋白,仅发现于发菜、地木耳(Nostoc commune)和葛仙米(Nostoc sphaeroides)等具鞘念珠藻中,受干旱和紫外诱导合成,在复水时分泌到胞外多糖胶鞘中。然而,WSPA蛋白具体的生物学功能仍然未知。在本文的研究中,将wspa基因分成三段,N端、中间段、C端氨基酸的数目分别为35、92、234,C端234 aa为WSP-A,去掉N端35 aa为WSP-B,将wsp-a和wsp-b序列分别连入pET28a载体中,并在大肠杆菌E.coil BL21(DE3)中诱导表达、纯化,分别获得WSP-A和WSP-B蛋白。对WSP-A和WSP-B蛋白进行酶学性质分析,结果表明,WSP-A蛋白具有明显的β-半乳糖苷酶活性,且比WSP-B蛋白的酶活性高出约10倍,这说明中间部分的90个aa可能对WSP-A蛋白的β-半乳糖苷酶活性具有抑制或调控作用,同时研究发现WSP-A蛋白的酶活性受到金属离子Ca2+和Zn2+的抑制,受到Mg2+和K+的促进。将液体培养的发菜进行适度干燥处理3天后,添加WSP-A蛋白,以不加WSP-A蛋白、加灭活的WSP-A蛋白、加牛血清蛋白以及加Ca2+作对照,每5天测定多糖与叶绿素的比值,初步发现添加外源WSP-A蛋白比对照组多糖的增加速率要高,这说明在发菜适度干燥过程中,WSPA蛋白可能与发菜胞外多糖胶鞘增厚有关,从而增加发菜的干旱耐受能力。用纯化的WSP-A蛋白处理复水后的天然发菜,发现该蛋白能够水解发菜胞外多糖胶鞘,使发菜胞外胶鞘变得疏松,这有助于发菜藻细胞的生长和繁殖。由此可见,伴随着水分的节律变化,WSPA蛋白参与多糖胶鞘的弹性和刚性的动态调节,从而使发菜在干旱地区进行生长,并保持其干旱耐受性。此外,我们对液体培养发菜干旱诱导前后的差异表达蛋白进行了分析,初步将干旱诱导过程中的上调表达蛋白按其功能初步分为分泌调节蛋白、氮代谢相关蛋白、碳与能量代谢相关蛋白、抗氧化作用蛋白、伴侣蛋白等,这对认识发菜的干旱耐受机制也将有所帮助。