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芦苇(ehragmites communis Trin.)是一种多年生水生草本植物,其典型生境为淡水或含盐的沼泽、湖边,可适应多种生境条件,并演化为对干旱、盐渍或低温等陆生胁迫环境有较强抗性、基因型差异的不同生态型。位于巴丹吉林沙漠南缘荒漠地区(河西走廊)生长的芦苇,根据其生境特点可分为水生芦苇、沙丘芦苇、轻度盐化草甸芦苇和重度盐化草甸芦苇。本实验室长期以来主要从植物生理、生化及分子生物学方面对不同生态型芦苇进行研究,本文在前期研究工作的基础上,利用凝胶电泳、高压液相色谱和质谱等工具对两种不同生态型芦苇(沙丘芦苇和水生芦苇)的Rubisco蛋白进行蛋白的含量、SH含量,酶切肽段的疏水性和亲水性以及肽质量指纹谱(PMF)分析等方面的比较,分析其在一级结构上的差异,主要结果如下: 通过两种生态型芦苇Rubisco蛋白分子的提取、纯化和酶切实验,我们发现:沙芦叶片中Rubisco蛋白含量低于水芦,且不同提取方法对沙芦和水芦有明显不同的影响,沙芦Rubisco蛋白的提取率低于水芦,推测与Rubisco蛋白和PAAC的结合有关,PAAC可能与Rubisco蛋白结合以提高其在高温干旱环境下的稳定性。同时验证了PAAC这一小分子物质为沙芦所特有(PuTL.等,2000)。沙芦Rubisco解离开的大、小亚基与水芦比是相似的,其大小亚基分子量并未明显发生改变。沙芦和水芦的Rubisco大亚基分子量均为56kD左右,小亚基分子量均为15.5kD左右。在干旱胁迫下,沙芦Rubisco蛋白直接可测定巯基含量明显少于水芦,推测这是对长期干旱胁迫的一种适应。采用反相高压液相色谱对Rubisco酶切肽段的分析发现沙芦Rubisco蛋白酶切肽段中亲水性氨基酸的比例大于水芦,说明沙芦Rubisco蛋白中亲水性Aa相对含量增加,疏水性Aa相对含量减少。通过沙芦与水芦Rubisco酶切肽段的MALDI-TOF-MS分析,发现在检出的25和24个肽段中有14对肽段分子量吻合,推测其Aa序列相同。对于分子量不同的肽段,推测是由于沙芦与水芦属于不同生态型,基因型上具有差异,且可能与蛋白的翻译后修饰有关有关。结合上面结果,我们认为沙芦与水芦相比,其Rubisco蛋白的一级结构(即肽链)以及高级结构(表面巯基含量)有所不同,Rubisco蛋白表现出环境诱导的遗传生态分化的趋势,基因型上具有差异。Rubisco蛋白的一级结构发生了变化反映了该酶有基因表达的环境适应。 上述结果印证了植物在长期的环境适应中,作为保守性程度比较高的蛋白质,如Rubisco也会因为适应环境的需要而作出分子的改变。