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苋科莲子属多年生草本植物空心莲子草(Alternathera philoxeroides)因其强抗逆性而迅速蔓延,成为有害杂草,严重破坏生态环境,影响农、牧、渔生产。对该杂草的治理一直是各国政府的工作重点。但虽曾大力推行化学和生物防治,却没有收到预期效果,危害仍很严重。植物病程相关蛋白(Pathogenesis-related protein,PRs)是植物体内的一类功能蛋白。植物病原物及各种环境胁迫因子均会引起病程相关蛋白增加,进而提高植物防御能力。大量研究表明,几丁质酶(Chitinase)作为重要的病程相关蛋白,参与不同植物的多种胁迫反应。因此本研究将(一)观察不同胁迫条件下,空心莲子草内几丁质酶的变化规律;(二)提取分离空心莲子草几丁质酶; (三)研究空心莲子草几丁质酶的酶学性质,以研究该植物的抗逆机制,掌握其抗逆薄弱环节,为其有效防治提供新的思路,为化学和生物防治的最佳时机选择提供理论依据。研究结果如下:一、不同胁迫条件下,空心莲子草几丁质酶有不同的变化规律。不同浓度壳聚糖、NaCl、乙烯利处理及机械损伤均能引起空心莲子草叶片几丁质酶活性增加。其中植物对乙烯利的反应最为迅速,如0.1 mg·ml﹣1及0.2 mg·ml﹣1乙烯利处理1天后,几丁质酶活力就显著高于对照组(p<0.01),在第2、3天时,酶活力仍很高(p<0.01),到第4天时,才回落到对照水平;其次,空心莲子草对壳聚糖的反应也较快,0.1%壳聚糖处理后第2～5天、0.2%壳聚糖处理后第2～4天及0.4%壳聚糖处理后第2～3天后,叶片几丁质酶活力均显著增加(p<0.05);同样,机械损伤3天后,空心莲子草叶片中的几丁质酶比活力比对照组增加2倍多(p<0.01)。相比之下,空心莲子草对盐胁迫较不敏感,只有1%NaCl处理第8天后,几丁质酶活力才明显增加(p<0.01)。二、空心莲子草几丁质酶具特殊的酶学性质。空心莲子草通过研磨、(NH4)2SO4分级沉淀法(确定40%～60%为最佳饱和硫酸铵浓度区间)、Sephadex G-75凝胶层析、DEAE- Sepharose Fast flow离子交换层析及Sephadex G-100凝胶层析等纯化步骤,分离出几丁质酶。经SDS-PAGE检测为单一蛋白条带,测定分子量约为45kDa。纯酶比活力为39.77U·mg﹣1,纯化倍数为26.17。该几丁质酶最适反应温度60℃,最适反应pH为5.7,在pH4.0～8.0时比较稳定。当pH小于4.0和大于8.0时酶活力丧失50%以上,在pH2.0和10.0处无活力,当温度高于80℃,酶稳定性下降明显。该酶对胶状几丁质的km值为0.58mg·ml﹣1。结果表明,几丁质酶参与空心莲子草对壳聚糖、乙烯利及机械损伤等因子的胁迫应答,它的高温耐受性可能是该植物具有强抗逆性的原因之一。