水杨酸在葡萄高温胁迫过程中的信号作用及与蛋白质磷酸化关系的研究

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本研究以葡萄‘京秀’(Vitis Vinifera L.cv.Jingxiu)一年生扦插苗萌芽后70天的苗和该品种坐果后30天的果实为试材,分别用40℃高温和150 μmol/L SA不同时间处理后,探讨了高温胁迫和水杨酸(SA)对葡萄叶片和果肉细胞内蛋白激酶的诱导和活性的影响,从分子水平上进一步研究了SA作为信号分子在高温胁迫中的作用。主要结果如下: 高温胁迫和SA处理均激活了叶片中能将底物MBP磷酸化的蛋白激酶,当MBP浓度为0.5mg/mL时该激酶活性达到最高值,其后,随底物浓度的增大,活性出现下降趋势。该蛋白激酶对底物组蛋白—Ⅲ(histone-Ⅲ)没有作用。反应体系中ATP浓度以50μmol/L为宜,浓度过高时激酶活性下降。Mg2+浓度为5 mmol/L时激酶活性达到最大值。Ca2+对激酶活性的影响较小。Mn2+对激酶活性的激活没有作用。凝胶中底物磷酸化放射自显影结果表明,被高温胁迫10~60min和SA处理30~180min所激活的蛋白激酶的分子量约为52kD,该蛋白激酶能将凝胶中所嵌入的髓鞘碱性蛋白(MBP)磷酸化,在放射自显影中表现出很高的放射活性,而对凝胶中的histone-Ⅲ则无作用。在溶液反应体系中该蛋白激酶对MBP也表现出很高的磷酸化活性,而对histone-Ⅲ却无作用。Ca2+对其活性变化无显著影响。在以MBP为底物的反应体系中,pH为7.5时,激酶的活性最高。酪氨酸特异性蛋白磷酸酶(YOP)对该激酶的活性有显著的钝化作用。结果表明该52kD蛋白激酶是MAPK家族中的一种。 采用果实圆片温育法,对果肉细胞进行高温和SA处理的结果表明:高温胁迫5~20 min和SA处理5~60min均分别激活了果肉细胞中的蛋白激酶,放射自显影显示出在52kD处凝胶中的MBP被磷酸化,以histone-Ⅲ为底物时,则在42kD处histone-Ⅲ被磷酸化。在液体反应体系中,以MBP为底物有Mg2+存在时,52kD蛋白激酶有很强的磷酸化活性,此时Ca2+对其活性没有激活作用。与叶片一样,YOP对52 kD蛋白激酶有钝化作用。以histone-Ⅲ为底物有Ca2+存在时,42 kD蛋白激酶有很强的磷酸化活性,对Ca2+有明显的依赖性。该激酶对CaM没有依赖性,Calmidazolium和W7对该激酶的活性有强烈的抑制作用。 高温胁迫诱导了葡萄叶片和果肉细胞中SA含量的迅速上升。对叶片而言,胁迫30min时,游离态和结合态SA含量均达到高峰,而果肉细胞中SA含量则在20min时达到高峰,随后其含量迅速下降。无论在叶片中还是果肉细胞中均以游离态SA的变化更为活跃。分析表明,SA含量的变化与蛋白激酶活性变化有高度的一致性。结果证明:高温胁迫和外源SA处理在叶片和果肉细胞中被激活的52kD MAPK类和42kD CDPK类的蛋白激酶,与SA有密切的关系,证明了SA的确是高温胁迫应激响应中的信号分子。
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