LEA蛋白的同源性及其应用潜力

第9卷第4期2006年10月西安文理学院学报:自然科学版Journal of Xi .an University of Arts &Science(Nat Sci Ed)Vol.9 No.4Oct.2006文章编号:1008-5564(2006)04-0027-04收稿日期:2006-06-20基金项目:国家转基因植物研究与产业化开发项目(J2002-B-001).作者简介:赵咏梅(1968) ),女,陕西西安人,西安文理学院生命科学系副教授.第3组LEA 蛋白及其基因研究进展赵咏梅1,杨建雄2,俞嘉宁2(1.西安文理学院生命科学系,陕西西安710065;2.陕西师范大学生命科学学院,陕西西安710062)摘 要:胚胎晚期丰富蛋白(L EA 蛋白)是一种脱水保护剂,能够在干旱胁迫条件下保护生物大分子,尤其是膜结构的稳定性,减轻干旱造成的伤害.对其研究主要集中在植物胚胎学以及逆境生理学的领域.综述了有关第三组LEA 蛋白及其基因的近年研究进展,这些基因的表达或蛋白累积与植物的渗透胁迫抗性呈正相关,第3组LEA 基因可能具有的干旱保护功能已初步证实,同时分析了其广泛的应用前景.关键词:第3组LEA 蛋白;耐逆性;研究进展中图分类号:Q343.1 文献标识码:ALEA 蛋白(Late -embryogenesis -abundant protein)即胚胎发育晚期丰富蛋白,是指胚胎发生后期种子中大量积累的一系列蛋白质,最早发现于棉花胚胎发育后期的子叶.1981年Dure 等在胚胎发育后期的棉花子叶中分离到了一组丰富的mRNA,命名为Lea mRNA,其翻译产物即为LEA 蛋白.后来,许多LEA 蛋白或它们的基因在不同的植物包括大麦、小麦、水稻、玉米、棉花、葡萄种子和大豆中被发现[1].LEA 蛋白具有很强的亲水性和热稳定性,能够在水分亏缺时保护细胞膜系统及其它生物大分子免受破坏,同时,LEA 蛋白还受到发育阶段、脱落酸(ABA)和脱水信号的调节[2].LEA 蛋白是一类亲水性大家族,根据LEA 蛋白的氨基酸序列同源性比较结果,可将其分为6组,其中第3组LEA 蛋白成为当前植物胚胎学与逆境生理学的研究热点,受到广泛重视.1 LEA 蛋白的定位及性质LEA 蛋白是一类低分子量蛋白(大部分M r 在10~30kD,少部分在30kD 以上),广泛存在于高等植物中,一般认为,LEA 蛋白存在于植物的不同组织中,主要存在于细胞质中,尤其在胚细胞的细胞质中具有很高的浓度.例如在成熟的棉花胚细胞中,第3组LEA 蛋白占非细胞器胞质蛋白质的4%(约0.34mM ).最近也发现有定位于细胞核中的.Jose 等[3]通过免疫化学分析表明豆类幼苗中LEA 蛋白Pvlea 18定位在所有细胞的细胞核和细胞质区域,水分胁迫下,该蛋白在柱形组织和导管中,特别是在初生木质部细胞和根分生组织中大量积累.LEA 蛋白最重要的物理化学特性是具有很高的亲水性和热稳定性,即使在煮沸条件下也能保持水溶状态.研究表明,植物在水分胁迫时面临的最主要的问题是细胞组成成份的晶体化,这将破坏细胞的有序结构,而LEA 蛋白具有高度的亲水性,能把足够的水分捕获到细胞内,从而保护细胞免受水分胁迫的伤害.Baker 等[4]认为,LEA 蛋白出现在胚发育的晚期,积累始于成熟期末、干燥期启动之时,在以后干燥过程中含量达到高峰,种子萌发早期迅速消失.LEA 蛋白的另一个特点是,它们中的有些成员可被28西安文理学院学报:自然科学版第9卷ABA和水分胁迫因子诱导产生,有时二者的作用可相互代替.如:未发育成熟的小麦胚在体外培养时并不累积LEA蛋白,但若在培养基中加入ABA或施加渗透胁迫条件,则可诱导LEA蛋白的产生.Bray[5]用外源ABA胁迫或低温处理番茄离体胚和根、茎、叶等营养组织,能诱导到出特异LEA mRNAs和LEA蛋白.这表明,LEA蛋白虽是阶段发育专一的,但可以被诱导,且无组织专一性.2第3组LEA蛋白的结构LEA蛋白的共同特点是由极性氨基酸组成,为亲水性的多肽,甘氨酸含量>6%,亲水指数> 1.0[6],大多数LEA蛋白缺乏半胱氨酸和酪氨酸残基,但富含赖氨酸和甘氨酸.根据LEA蛋白氨基酸序列同源性和特定的基元序列,LEA蛋白被分为6组,即:D19LEA(第1组)、D11LEA(第2组,又称脱水素)、D7LEA(第3组)、D113LEA(第4组)、D29LEA(第5组)、D95LEA(第6组).由于各组LEA 蛋白序列和可能的蛋白质结构不同,每一组LEA蛋白在水分胁迫下有不同的功能.第3组LEA蛋白通常含有多拷贝的11个氨基酸组成的基元序列(TAQAAKEKAGE),孙海丹等[7]分析了8种重要农作物第三组LEA蛋白质序列中的94个11-氨基酸基序,得出LEA3蛋白质中11-氨基酸基序呈多拷贝串联排列,其长度占蛋白质序列总长度的40%~60%.带电荷/极性氨基酸和疏水氨基酸数目分别占重复序列氨基酸总数的70.89%和29.11%.第3组LEA蛋白质全序列平均亲水指数为-0.95~- 1.22,无信号肽序列.这11个氨基酸残基组成的基元序列可形成兼性A-螺旋结构,其中第1,2,4,5,9位疏水氨基酸形成螺旋蛋白质分子的疏水界面,在植物脱水时提供一个具疏水条区的亲水表面,处在亲水表面的带电基团可鳌合细胞脱水过程中浓缩的离子,如N a+和PO43-,其余位置的氨基酸形成螺旋分子的亲水界面.螺旋的疏水面可形成同型二聚体,同型二聚体随着外部离子浓度增强而改变其方向.此外,组成该蛋白的大多数氨基酸残基为碱性、亲水性氨基酸,无半胱氨酸和色氨酸,这些高电荷的氨基酸残基可以重新定向细胞内的水分子,束缚盐离子,从而避免干旱胁迫时细胞内高浓度离子的累积所引起的损伤,同时也可防止组织过度脱水[8].许多学者认为,LEA蛋白的亲水性也与其空间结构有关.提出一种假说认为第3组LEA蛋白含有的11个氨基酸的重复基元序列可形成氨基酸盐桥,从而充实蛋白质结构,提高细胞液中的离子强度,抵抗或减轻干旱形成的伤害.这类重复元件多数存在于兼性A-螺旋结构中,疏水和亲水氨基酸位于A-螺旋中的特定部位,在其内部可能形成维束管,表层有结合阴阳离子的功能,在水分缺乏时,此种蛋白在细胞中像可溶性糖一样,有束缚水分子的作用.研究发现,该组LEA蛋白大小差异很大,所含基元序列的拷贝数少的只有5个,如棉花LEA D7蛋白;多的则有几十个,如油菜LEA76蛋白有13个重复基元数[8],大豆cDNA pGm PM8和pGmPM10编码蛋白含有超过30个相连的基元序列[1].该组蛋白可依其基元序列的羧基端有无特定的氨基酸延伸区段可分为两种类型,一类是11个氨基酸组成的重复基元序列被与之相似的序列所分离,称第3组LEA 蛋白(I);另一类是在羧基末端被特定氨基酸延伸区段的出现而分隔,称第3组LEA蛋白(Ò)[9].大麦的HVA1与小麦的PMA2005在核苷酸水平和氨基酸水平上均有很高的同源性,分别达91%和95%,这两个单子叶植物的基因与胡萝卜的DC3和棉花的D7关系很密切,均属于第3组LEA蛋白(I);小麦的PMA1949,胡萝卜DC8和大豆的pGmPM2等属于第3组LEA蛋白(Ò)[10].对该族蛋白的研究比较多,如用多克隆抗体在小麦中检测到了27~30.5kD的4个该族蛋白,在玉米胚胎中也检测到了29kD的该族蛋白.其他的第3组LEA蛋白有小麦的PMA1959基因、WRAB19基因、TaLEA基因,大麦pH Va1基因、HAV22基因编码的蛋白质,葡萄种子的Plea76基因编码的蛋白及麝香百合M p2基因编码的蛋白.3第3组LEA蛋白的耐逆性植物严重脱水受害是由于水分减少使细胞结构凝结、细胞膜受损的缘故,而LEA蛋白则能削弱这种伤害.在干旱环境下,多数植物能诱导LEA蛋白的产生,虽然LEA蛋白的抗旱机制还不清楚,但大量试验已能够证实第3组LEA蛋白抗旱功能的真实性.例如,在严重干旱的小麦幼苗中,第3组LEA蛋白累积量的大小与组织的耐旱能力密切相关.此外,脱水还可造成第3组LEA mRNA 转录水平的增加[5].Xu 等将HAV1cDNA 全序列导入水稻,获得了抗旱、抗盐的转基因水稻,将其导入小麦,转基因小麦的生物量及水分利用效率增加,转入燕麦,转基因植物也表现为耐旱性提高[13].这些实验已初步证实了第3组LEA 基因可能具有干旱保护功能.近年来,俞嘉宁等利用同源序列扩增法从干旱48h 的小麦中克隆了3个第3组LEA 基因T aLEA 1、TaLEA 2、TaL EA 3,初步研究表明该组基因可能具有耐渗透胁迫的作用.用TaL EA 3做探针,对渗透胁迫下不同耐旱性的一对同核异质小麦幼苗进行Northern 杂交分析,表明在26.2%PEG6000胁迫处理3h 就可诱导TaL EA 3表达,6~12h 达到最高表达量,ABA 、NaCl 、冷处理均可诱导该基因表达,TaLEA 3基因的表达与所测品种的耐旱性呈正相关[12].TaLEA 3还能显著提高转基因酵母在渗透胁迫下和冰冻胁迫下的生长状况.对T aLEA 2基因在冷、干旱、ABA 、NaCl 处理下的表达模式分析,表明其表达可被冷胁迫诱导,对其他胁迫处理也有响应,TaL EA 2还能有效改善转基因酵母在山梨醇胁迫下的生长情况,提高转基因酵母在冰冻胁迫时的存活率.同时,研究发现,T aLEA 3与TaLEA 2有很高的同源性,TaL EA 2编码序列与小麦的WRAB19蛋白、WRAB17蛋白分别有84.4%和39.8%的同源性,与大麦中受冷胁迫的ES2A 也有39%的氨基酸同源性,而WRAB19蛋白与小麦受冷胁迫诱导有关,其也属于第3组LEA 蛋白.TaLEA 2基因编码一个由212个氨基酸组成的酸性,亲水性的蛋白,该蛋白具有5个11个氨基酸组成的重复序列.赵咏梅等[13]将TaL EA 2基因转入拟南芥中,对其功能作了进一步的研究,抗性实验表明,在0.8%的NaCl 胁迫下,转基因拟南芥的长势明显优于对照种;在10%,15%的PEG4000胁迫下,转基因拟南芥的生长状态明显改善,说明在一定条件下,转基因拟南芥的耐旱性及耐盐性均有所提高.这项研究为支持第3组LEA 基因及其LEA 蛋白在植物抗水分和盐胁迫时起保护作用的假说提供了直接的证据.4 研究展望第3组LEA 蛋白不仅可增强植物抵御干旱胁迫的能力,而且低温、盐胁迫也可使第3组LEA 基因表达及LEA 蛋白积累.如,小球藻C -27品系在冷锻炼过程中可产生低温诱导蛋白H iC6,它与甘蓝型油菜LEA76(一种LEA3蛋白)高度相似,桑树受冷害刺激后也可产生具12个11-氨基酸重复序列的蛋白质WAP27[7],这些研究表明,第3组LEA 蛋白很可能在多方面发挥作用.总之,随着人们对第3组LEA 蛋白功能的不断深入了解,人类将有可能更合理,更有效地利用抗逆LEA 基因,在抗逆分子育种的研究中取得突破性进展.[参 考 文 献][1] SWIR E CL ARK G A ,M ARCOT LE WR J.T he w heat LEA protein Em funct ions as an osmoprotective molecule insacharomyces cerevisiae[J].Plant M ol Biol,1999,39(1),117-128.[2] 张林生,赵文明.L EA 蛋白于植物的抗旱性[J].植物生理学通讯,2003,39(1):61-66.[3] 孙立平,李德全.L EA 蛋白的分子生物学研究进展[J].生物技术通报,2003,综述与专论(6):6-13.[4] 俞嘉宁,山 仑.L EA 蛋白与植物的抗旱性[J].生物工程进展,2002,22(2):10-14.[5] BRAY EA.M olecular respo nses to w ater deficit[J].Plant Physio l,1993,103:1035-1040.[6] CA RA Y ARR OYO A,COL M EN ER O JM ,GAR OIARR UBIO A ,et al .Highly hydrophilic proteins in prokaryotes andeukar yotes are common during conditions of water deficit[J].Biol Chem,2000,275(8):5668-5674.[7] 孙海丹,兰英,刘昀,等.L EA 蛋白质11-氨基酸基序与植物抗旱性[J].东北师范大学学报:自然科学版,2004,36(3):85-90.[8] DU RE L Ó.A repeat ing 11-mersamino acid motif and plant desiccation[J].Plant J,1993,363-369.[9] CU RR Y J,WAL T ER-SIM M ON S M K.U nusual sequence o f g roup 3L EA (Ò)M r na inducible by dehydration str essin wheat[J].Plant M olecular Biology,1993,21(5),907-912.[10] I NGRA M J,BART EL SD.T he molecular basis of dehydr atio n toler ance in plants[J].Annu Rev P lant Physiol Plant M ol Biol,1996,47,377-403.29 第4期赵咏梅,等:第3组LEA 蛋白及其基因研究进展30西安文理学院学报:自然科学版第9卷[11]XU D,DU AN X,WAN G B,et al.Ex pression of a late embr yogenesis abundant protein gene,HVA1,from barley con-fers tolerance to w ater deficit and salt stress in transg enic rice[J].P lant P hysiol,1996,110,249-257.[12]俞嘉宁,张林生,张劲松.小麦耐逆基因T aL EA3的克隆及在酵母中的功能分析[J].生物工程学报,2004,26(6),832-838.[13]赵咏梅,杨建雄,俞嘉宁,等.小麦耐逆基因-T aLEA2转化拟南芥的研究[J].西北植物学报,2006,26(1):1-6.[责任编辑马云彤]Research Progress in Group3LEA Protein and GeneZHAO Yong-mei1,YANG Jian-x iong2,YU Jia-ning2(1.Department of L ife Science,Xi.an U niversity of Arts and Science,Xi.an710065,China;2.College of Life Science,Shaanxi Normal U niversit y,Xi.an710062,China)Abstract:Late-embryog enesis-abundant protein(LEA protein)is a kind of protective agent of dehydration, w hich can protect biological macromolecules from the w ater-stress of environment,in particular,maintain the cell mem brane stability,and mitigate harms from drought.Study of LEA proteins w as one of the hot fields in plant embryolog y and stress physiology.The recent research progress of Group3LEA protein and g ene research w as summarized.It show ed that these gene expressions or protein accumulation had positive correlation w ith the botanical osmotic pressure,and it w as confirmed that Group3LEA gene m ight resist droughts.Prospects of w ide application w ere also analyzed.Key words:Group3LEA protein;stress tolerance;research progress。

干旱胁迫下的小麦LEA蛋白组学表达模式分析小麦是世界上最重要的粮食作物之一，然而干旱胁迫是影响小麦产量和品质的重要因素。

为了适应干旱环境，植物会通过多种途径调节其基因表达和代谢途径。

低温和低渗透胁迫下的蛋白组学研究已经证明了LEA（Late Embryogenesis Abundant）蛋白在植物抗逆过程中的重要作用。

关于干旱胁迫下的小麦LEA蛋白组学表达模式的研究相对较少。

本文将对干旱胁迫下的小麦LEA蛋白组学表达模式进行分析，以期为小麦抗逆机制的研究提供参考。

一、干旱胁迫对小麦生长发育的影响干旱胁迫是世界范围内最常见的生物胁迫之一，对农作物的生长发育和产量具有极大的影响。

小麦作为主要的粮食作物之一，其叶片、茎和根系都会受到干旱胁迫的影响。

在受到干旱胁迫的情况下，小麦植株的生长速度减慢，叶片出现卷曲、枯黄等症状，根系的生长也会受到严重抑制。

干旱胁迫会触发植物体内一系列的适应性反应，包括调节水分利用效率、调节渗透调节物的积累和分布、以及调节植物内部的抗氧化系统等。

LEA蛋白作为植物在应对胁迫时的一种重要蛋白，其在干旱胁迫下的表达模式对小麦的抗逆能力具有重要的意义。

二、小麦LEA蛋白的分类和功能LEA蛋白是一类具有保护作用的蛋白，在植物的干旱胁迫中扮演着重要的角色。

LEA蛋白可以分为不同亚组，包括LEAⅠ、LEAⅡ、SMP和dehydrin等亚组。

这些LEA蛋白在植物的耐旱、耐寒、耐高渗透胁迫等逆境中均发挥着重要的作用。

LEA蛋白通过保持细胞内部的稳定性和蛋白的活性，促进细胞膜的稳定性，维持细胞内水分平衡等多种方式来帮助植物应对胁迫环境。

LEA蛋白在植物的抗逆过程中具有重要的生物学功能。

近年来，随着蛋白质组学技术的不断发展，研究人员对植物在胁迫条件下的蛋白组表达模式进行了系统研究。

干旱胁迫下的小麦LEA蛋白组学表达模式也成为了研究的焦点之一。

研究表明，干旱胁迫会导致小麦体内多种LEA蛋白的表达水平发生变化。

LEA蛋白及其在作物抗逆过程中的作用王梦飞;滑璐玢【摘要】干旱、寒冷、盐碱等是作物在生长发育过程中常见的逆境因子,作物的生长发育和产量都会受这些逆境因子的影响,所以越来越多的研究者热衷于作物抵抗逆境胁迫的研究.LEA蛋白（胚胎发育晚期丰富蛋白）属于逆境胁迫响应蛋白,广泛存在于植物中.文章主要对LEA蛋白的分布、分类和功能、LEA蛋白在作物抗逆过程中的研究进展做简要综述.【期刊名称】《北方农业学报》【年(卷),期】2018(046)004【总页数】7页(P70-76)【关键词】LEA蛋白;分类;功能;作物抗逆性【作者】王梦飞;滑璐玢【作者单位】[1]山西省农业科学院高寒区作物研究所,山西大同037008;;[2]内蒙古博物院,内蒙古呼和浩特010000;【正文语种】中文【中图分类】Q51作物在整个生命周期中不可避免地会受到干旱、盐碱等逆境因子的胁迫，这些逆境因子会对其生长、发育以及产量造成严重的影响。

作物为抵御这些不利的外界环境，在长期的进化过程中形成了一些特定、复杂的防御机制。

这些防御机制大致可以分为3类：第1类是参与非生物胁迫转录调控和信号转导的转录因子、蛋白激酶和蛋白磷酸酶，属于调节性蛋白相关基因；第2类是在植物受胁迫过程中吸收、转运水分和离子的水孔蛋白和离子转运体；第3类是可以直接参与胁迫响应的各类功能性蛋白[1]。

LEA蛋白（Late embryogenesis abundant protein）即胚胎发育晚期丰富蛋白，是一类参与植物抵御逆境胁迫的功能性蛋白，主要作用是保护遭遇逆境的植物体能够维持正常的生命代谢。

1 LEA蛋白简介1981年，研究人员在棉花（Gossypium spp.）的子叶中发现了一种蛋白，其特征是能够在棉花种子脱水成熟期大量积累，并保护组织细胞在种子成熟过程中免受脱水给种子造成的伤害，因此该蛋白被命名为胚胎发育晚期丰富蛋白[2]。

在棉花中发现LEA蛋白后，研究人员在小麦（Triticum aestivum L.）、大豆（Glycine max L.）和玉米（Zea mays L.）等作物中也相继发现了LEA蛋白的存在[3]。

LEA蛋白及其在植物抗逆改良中的应用王艳蓉;张治国;吴金霞【摘要】干旱、盐碱、高温和寒冷等逆境制约着植物的生长发育。

植物中含有一组亲水性极强的蛋白，称为胚胎发育晚期丰富蛋白（late embryogenesis abundant，LEA蛋白），在自然条件下这种蛋白质一般在种子发育晚期积累，其对多种非生物胁迫具有很强的抵抗能力，并能响应干旱、寒冷、高盐和ABA等信号。

LEA蛋白通过保持细胞渗透压、保护细胞膜结构、作为分子伴侣保护其他蛋白等方式维持植物正常的代谢反应。

就LEA蛋白的分类、结构、抗逆机制以及在植物抗逆改良中的应用进行了简要综述。

%Adverse conditions, including drought, salinity and extreme temperatures, often restrict the growth and development of plants. In plants, there exist a group of highly hydrophilic proteins, known as LEA(late embryogenesis abundant)proteins, which generally accumulate at the last stage of embryogenesis under natural conditions. It has a strong resistance to various abiotic stresses, and can respond to drought, cold, high salt and ABA signals. LEA proteins can maintain normal metabolic reactions of plants by maintaining cellular osmotic pressure, protecting the cell membrane structure and functioning as a molecular chaperone to protect other proteins. In this paper, the classification, structure, stress tolerance mechanisms of LEA protein and its application in improvement of stress tolerance in plant were reviewed.【期刊名称】《生物技术通报》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】9页(P1-9)【关键词】LEA蛋白;非生物胁迫;植物抗逆性【作者】王艳蓉;张治国;吴金霞【作者单位】兰州大学草地农业科技学院，兰州 730000;中国农业科学院生物技术研究所，北京 100081;中国农业科学院生物技术研究所，北京 100081【正文语种】中文植物所在环境常常会对其生存产生各种不利的影响，这些不利的环境因素统称为逆境。

LEA蛋白与植物的抗旱性植物是生物环境中最易受到干旱地区影响的生物，而LEA蛋白则是植物在抗旱过程中起到关键作用的重要基因。

LEA蛋白全称为“Late Embryogenesis Abundant proteins”，是一组存在于植物和其他一些生物中的蛋白质，它们主要参与抗旱逆境等环境逆境的生理适应。

LEA蛋白在恶劣环境中促进组织细胞的脱水耐受性，同时有利于脱水后的组织细胞保持其结构和生理功能。

LEA蛋白在植物抗旱逆境中的作用机理十分复杂。

据研究表明，LEA蛋白能够在水分严重缺乏时，方便地与水结合成饱和溶液。

这就能够防止细胞器中的蛋白质失活或氧化，从而保持细胞的完整性。

如此同时，LEA蛋白还能保障植物渗透压的稳定和维持膜的完整性。

近年来，研究人员们发现，不同类型的LEA蛋白对干旱胁迫有所不同。

比如，有些LEA蛋白（如DEHYDRIN），在植物脱水所需要的响应过程中需要发挥作用；而另一些LEA蛋白（如OSMOTIC TOLERANCE PROTEIN）则需要在植物恢复之后发挥作用，以防止植物细胞受到氧化损伤。

LEA蛋白的重要性在于它们作为植物在抗旱逆境中的“保护神”。

许多研究都发现，LEA蛋白含量越高的植物，表现出的抗旱性能越强。

这说明LEA蛋白对植物抗旱的主导作用十分重要。

目前，研究人员还在努力探寻LEA蛋白的其他作用，以更好地了解LEA蛋白在植物干旱逆境应对中的作用机理。

总之，LEA蛋白在植物抗旱性方面发挥着重要的作用。

在一些干旱地区，通过通过改良植物品种，提高LEA蛋白的含量，有效提高植物的抗旱性，增加极端环境下农作物的产量。

因此，LEA蛋白也成为了一项有前途的资源，在农业生产和科学研究中得到了越来越广泛的应用。

LEA蛋白的分类与功能研究进展刘洋邢鑫李德全【摘要】摘要: 胚胎发育晚期丰富蛋白(late embryogenesis abundant proteins，LEA蛋白)具有广泛的生物学功能，低温、干旱、盐渍及ABA等均可以诱导LEA蛋白的表达，LEA蛋白的显著特点是具有较高的亲水性与热稳定性。

根据LEA蛋白结构特征可将其分为不同的家族，研究发现LEA蛋白具有清除活性氧自由基、稳定膜结构和保护酶活性等功能。

介绍LEA蛋白的分类依据、功能和基因表达调控等方面研究的进展。

【期刊名称】生物技术通报【年(卷),期】2011(000)008【总页数】8【关键词】关键词:LEA蛋白分类特征表达调控功能在低温、干旱和盐渍等逆境条件下，植物会产生一系列具有保护功能的蛋白来维持其正常代谢活动，胚胎发育晚期丰富蛋白(late embryogenesis protein abundant，LEA蛋白)就是其中的一种。

目前研究已发现LEA蛋白具有稳定细胞膜，清除活性氧自由基，结合金属离子等功能。

根据LEA蛋白的保守结构域可将其分成不同的家族[1－3]。

LEA蛋白共有的显著特点是具有较高的亲水性，高的热稳定性，含有高比例的甘氨酸、赖氨酸和组氨酸，缺少丙氨酸和丝氨酸，缺乏明显的二级结构[4]。

虽然关于LEA蛋白行使功能的具体机制仍不十分清楚，但是在植物受到水分胁迫时通常都伴随着LEA蛋白的积累，异源表达发现某些LEA蛋白可以增强转基因植物和酵母菌对水分胁迫的抗性[5]。

最近有研究发现，LEA蛋白的积累与植物抗性存在一定的相关性[6]。

Saavedra 等[7]将苔藓中脱水素基因PpDHNA敲除，去除逆境胁迫后，其突变体难以恢复到正常状态，这说明该脱水素在苔藓逆境恢复过程中起重要作用。

Liu等[8]研究发现，过表达沙冬青LEA蛋白AmLEA能增强大肠杆菌对低温和高温胁迫的抗性。

1 LEA蛋白的分类及特征通常根据氨基酸序列或亲水性对LEA蛋白进行分类，Dure[9]将LEA蛋白分为6个家族，Battaglia等[3]根据LEA蛋白的保守结构域及亲水系数等将其分为7个家族，两种分类依据基本类似，以下将着重介绍各族LEA蛋白的分类依据及特征。

25卷2期Vol.25.No.2草业科学PRAT ACULTURAL SCI ENCE972/2008植物LEA蛋白及其基因家族成员PM16研究进展王康,朱慧森,董宽虎(山西农业大学动物科技学院,太谷山西030801)摘要:通常在逆境胁迫下植物细胞会积累一系列的蛋白质来保护细胞免受伤害,其中LEA蛋白是目前研究最为普遍的一种。

综述了与抗旱性密切相关的LEA蛋白的结构、性质、分类与功能,并对一经在Genbank 中登录的LEA基因家族成员进行了汇集整理。

以大豆Glycine ma x LEA蛋白基因家族成员之一的P M16为代表,对其基因以及所编码的LEA蛋白进行了生物信息学分析。

关键词:抗旱性;LEA蛋白;LEA基因;PM16中图分类号:Q943文献标识码:A文章编号:100120629(2008)022*******在农业生产中,经常会遇到各种不良的环境条件,如干旱、洪涝、低温、高温、盐渍化以及病虫害等,世界上每年都有不同程度的自然灾害发生。

陆生植物最常遭受的环境胁迫就是缺水,植物在复杂多变的环境生长过程中,突发性和短暂性干旱经常发生,从而影响着植物的正常生长发育,同时当植物受到冷害和盐胁迫时也会产生由于细胞水分亏缺引起的生理干旱。

我国西北、华北地区干旱缺水是影响农林生产的重要因素,南方各省虽然雨量充沛,但由于各月分布不均匀,也时常有干旱危害。

因此植物的耐旱性分子机理研究及其应用成为当前研究的一个热点。

迄今为止,国内外科研工作者已经形成一种共识[1],就是通过筛选与植物的抗旱性相关的基因,认识其功能,揭示抗旱相关因子的信号转导途径,在此基础上,通过生物技术手段进行转基因育种等,从而获得耐旱能力强的新品种。

通常在逆境胁迫下,植物体内有些正常蛋白质的合成被抑制,但同时也会诱导出许多新蛋白质的合成,即在逆境中出现一些起保护细胞作用的逆境蛋白[2,3],如热休克蛋白(heat shock pro2 teins,H SPs)、低温诱导蛋白(low2temperatur e2 induced protein)、病原相关蛋白(pathogenesis2 related proteins,PRs)等。

植物LEA蛋白及其功能
陈雷;李磊;李金花;李永春
【期刊名称】《中国农学通报》
【年(卷),期】2009(0)24
【摘要】干旱、盐碱和冻害是限制植物生长发育的主要逆境因子,胚胎晚期丰富蛋白(LEA)是一类重要的植物细胞脱水保护蛋白,在抵御干旱等非生物胁迫过程中发挥着重要功能。

介绍了植物LEA蛋白的种类、结构及其表达特性,并综述了该类蛋白在提高植物抗旱、耐盐及抗冻能力等方面的研究进展。

【总页数】4页(P143-146)
【关键词】植物;LEA蛋白;功能
【作者】陈雷;李磊;李金花;李永春
【作者单位】河南农业大学国家小麦工程技术研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】S330
【相关文献】
1.植物LEA蛋白与Lea基因表达 [J], 赖钟雄;张妙霞;李冬梅;车建美;王凤华;赖呈纯;郭志雄;吴金寿;陈振光
2.植物LEA蛋白研究综述 [J], 冯晓昆
3.应用荧光光谱法研究植物LEA3蛋白11-氨基酸基序的保护功能 [J], 刘昀;邓银霞;张玉芹;徐宏;郑易之
4.LEA蛋白及其在植物抗逆改良中的应用 [J], 王艳蓉;张治国;吴金霞
5.植物LEA蛋白的结构与功能 [J], 汤学军;傅家瑞
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