山黧豆种子萌发特异性蛋白酶的分离纯化及酶学性质研究

曲瑞红， 刘凤娟， 毕春晓， 宋瑶瑶， 胡 鑫， 徐全乐

(西北农林科技大学生命科学学院， 陕西 杨凌712100)

山黧豆(Lathyrussativus)，又叫家山黧豆，是山黧豆属187种作物中的唯一栽培品种[1-2]。因为其良好的固氮能力、较高的蛋白含量、广谱的抗逆性等优良生物学特征而成为干旱、半干旱地区重要的食用和饲用作物[3-5]。然而，内源毒素β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙酸(β-N-oxalyl-L-α,β-diaminopropionic acid,β-ODAP)的存在极大的限制了其推广应用价值[6-7]。在山黧豆发育过程中，β-ODAP的合成与积累有两个明显的高峰：一个在种子萌发期，一个在种子成熟期[8]。代谢组学的研究表明，β-ODAP的积累与氮代谢、硫代谢、嘌呤代谢和嘧啶代谢等基础代谢途径密切相关[9]。尤其是尿嘧啶降解产生的β-丙氨酸可能是β-ODAP含量的调控信号[9]。

在种子萌发过程中，蛋白酶参与了储藏蛋白水解等多种生理过程，为植物的生长发育提供氮源并在种子萌发的生化机制中扮演重要作用[10-12]。目前，许多重要的蛋白酶类已经得到了纯化和鉴定[13-15]。例如，Jamir和Seshagirirao[16]从卡萨蒙纳姜块根中分离了一种半胱氨酸蛋白酶并对其生化性质和抗氧化特征进行了研究；Asano等[13]从大豆子叶分离了两个半胱氨酸蛋白酶D3-α和β。在山黧豆中，Rajyalakshmi[17]发现金属蛋白酶在干种子中活性较高，但在萌发种子中活性较低。Ramakrishna等[15]从山黧豆干种子中纯化和鉴定了Zn2+依赖型的金属蛋白酶。由于种子萌发过程中β-ODAP的大量积累与氮源密切相关，而蛋白酶类在储藏蛋白的水解及氮源的提供中扮演重要作用，因而山黧豆种子萌发特异性蛋白酶的分离纯化及性质研究对于加深β-ODAP积累的理解就显得极其重要。……