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1、种子发育过程中的特异性蛋白,种子科学与工程 邓冠维,种子中含氮物质的状态与种子的生理状态有密切关系。种子中的含氮物质主要是蛋白质，非蛋白氮主要以氨基酸的形式集中于胚及糊粉层，含量很低，但生理状态不正常的种子中，如未成熟的、受过冻害的和发过芽的种子，则含量较高。,通常将种子发育中的蛋白质分为种子蛋白和家务性蛋白两种类： 种子蛋白：可分为贮藏蛋白、蛋白酶抑制剂、凝集素等。 家务性蛋白：维持种子正常生活所需的蛋白质，在种子的信息传递、能量转换、物质代谢中有重要的意义。,贮藏蛋白,属于简单蛋白，主要以糊粉粒或蛋白体的状态存在于细胞内，只要极少量的蛋白质才是复合蛋白质，主要是脂蛋白和核蛋白。 主要存在于
2、胚乳或子叶中，没有活性，富含天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸和脯氨酸等氨基酸。 一般将贮藏蛋白分为溶于盐溶液的球蛋白、溶于醇溶液的醇溶蛋白以及溶于稀酸和稀碱溶液的谷蛋白几大类。,大多数豆类种子贮藏蛋白是球蛋白它通常以寡聚体形式存在;根据理化性质,一般将其分为糖基化11S豌豆球蛋白和非糖基化的7S豆球蛋白两类,实际上还有一类2S组分，但它在球蛋白中所占比例很小,且与前两类特点大不相同。 绝大多禾谷类种子贮藏蛋白是醇溶蛋白和谷蛋白，醇溶蛋白多以单体形式存在,而谷蛋白则由大小不同的亚基组成,亚基间通过二硫键结合形成多聚体。,成熟谷物种子中的蛋白质约占种子干重的7%16%，主要存在于胚乳中。大部分谷物中醇溶蛋
3、白为种子贮藏蛋白的主要部分，通常达一半以上。水稻种子和其它谷物在蛋白质组成上有很大的不同，其贮藏蛋白主要是谷蛋白，约占胚乳总蛋白的80%，而醇溶性蛋白仅占胚乳总蛋白的5%10%。 所以对水稻贮藏蛋白，特别是谷蛋白的分子生物学进行研究，将有助于搞清水稻的蛋白质合成及其调节机制，从而为水稻蛋白质的分子改良提供依据。,凝集素,凝集素是一类可以凝集红细胞和其他细胞的物质，它是一类非酶的糖蛋白或能与糖结合的蛋白质。几乎所有的高等植物都有凝集素，而豆类种子凝集素的含量特别高。 凝集素的积累与消失与植物的生长发育阶段有关，所以它可能在种子的成熟和萌发中起作用。有些凝集素存在于蛋白体中，它可能作为贮藏蛋白而起
4、作用，或在贮藏物质合成和再利用时起作用。,蛋白酶抑制剂,种子中含有较多的蛋白酶抑制剂，天然的蛋白酶制剂是一种对蛋白酶活性有抑制作用的蛋白质，具有高度的亲水性和耐不良环境，在种子中，这种蛋白酶抑制剂除了在种子发育及萌发过程中调节蛋白酶的活性外，还能作为贮藏蛋白为幼苗的生长提供氮源。 种子中蛋白酶抑制剂主要分布于蛋白体、液泡或存在于胞浆中，通常与膜关系不大。,通常而言，蛋白酶抑制剂具有高度的亲水性，且具有特定的生理功能，应属家务性蛋白一类，但由于它在种子贮藏器官中的广泛分布，又由于它与贮藏蛋白同在发育时形成，在萌发后很快动员利用，而且它与贮藏蛋白一样含有较高比例的天冬氨酸和谷氨酸，表明它们又是具有
5、贮藏蛋白的功能。,胚胎早期特异性蛋白,在种子发育过程中大多数胚蛋白质在发育过程中基本不变,为组成性蛋白,少数则具有发育时期的特异性。水稻胚器官原基分化完成期,胚胎低分子量蛋白高于分化期蛋白。但胚分化早期偏酸性和中性蛋白占胚蛋白的比例远远高于分化完成期。 一般而言,胚胎发育过程中与细胞分化、形态建成有关的蛋白质是酸性蛋白,稻胚在发育早期(分化期)出现的这类酸性、中性蛋白质在胚胎发育过程中的作用有待进一步研究。碱性蛋白在胚发育期间的表现则与酸性蛋白呈相反的趋势。,Lea蛋白,在种子发育后期,贮藏物质积累达到高峰后。种子开始脱水。这时有一类基因特异性地表达,产生一类低分子量的蛋白,称为胚胎晚期富集蛋白，简称Lea蛋白,其特点是具有很高的亲水性和热稳定性,可被ABA及水分胁迫诱导。 Lae蛋白在成熟种子中的比例很高,一般认为它们的功能是在脱水过程中保护组织细胞免受伤害。由于Lea蛋白的高度亲水性,认为它们可能存在于细胞质区域,主要是液泡、微囊体及内膜系统,在成熟胚的蛋白体与细胞壁也有分布,但在核、质体和线粒体中不存在。,谢 谢！,