全 文 ：园 艺 学 报 2003，30(4)i 455～456
Aeta Hortieulturae Siniea
苹果果实中蛋白质磷酸化对淀粉酶的激活
张凌云 张 娜 潘秋红 段长青 张大鹏一
(中国农业大学果树分子发育实验室，植物生理生化 国家重点开放实验室，北京 100o94)
摘 要i用红富士苹果进行的研究表明，果实淀粉酶测定介质中加入 ATP可显著激活淀粉酶活性 ，激
活的幅度与 ATP浓度有关。结合蛋白激酶抑制剂试验，表明苹果果实淀粉酶受到蛋白质磷酸化的激活。
关键词：苹果 ；果实；淀粉酶；蛋白磷酸化
中图分类号 ：S 661．1 文献标识码 ：A 文章编号：0513．353X(2003)04-0455．02
1 目的、材料与方法
果实中淀粉的合成和分解与果实的产量和品质密切相关。我们的研究已经证实，定位于苹果果实
质体中的 a一淀粉酶和 p一淀粉酶参与了果实中淀粉的水解l1．2]，生长过程中苹果果实的淀粉酶活性受
到果糖和葡萄糖的负调节l3]。本研究发现，苹果果实中的淀粉酶受到蛋白质磷酸化的激活。
选 1O年生红富士苹果 (Malus domest~ca Borkh‘Red Fuji’)／海棠为试材，采取生长中期 (7月 20
日左右)的果实，基本参照文献 [1，2]进行果实淀粉酶的提取和活性测定，按照文献 [4]，在测定
淀粉酶的介质中加入 5 mmol·L～MgCI2，加入一定浓度的ATP，或加入 ATP的同时加入 K252a或 W7，
以判断磷酸化对淀粉酶活性的影响。
2 结果与分析
2．1 ATP对淀粉酶活性的影响
如图 1所示，在测定淀粉酶的介质中加入 ATP，淀粉酶总活性显著升高，而且，随着 ATP浓度的
增加，激活效应增大；100 tmaol·L ATP使激活效应达到最大，比不加 ATP时升高约 4倍 ，而 200
tmaol·L ATP时激活效应不再增大或有下降趋势。淀粉酶总活性是 a一淀粉酶和 p一淀粉酶活性之和。
其中，a一淀粉酶被 ATP激活的表现与淀粉酶总活性相似，但 25 tmaol·L-1时激活效应已达到最大，比
不加 ATP时亦升高约 4倍，一直到 50～100 tmaol·L ATP呈现与 25 tmaol·LI1相同幅度的激活效应 ，
而200 tmaol·L ATP时激活效应显著下降。p一淀粉酶的表现有所不同，在200 tmaol·L ATP浓度范
围内，该酶被激活的程度与 ATP浓度呈现正相关，200 tanol·L ATP时，p一淀粉酶活性比不加 ATP
时升高约 4倍。
2．2 W7对淀粉酶活性的影响
w7是钙调素抑制剂。如图 2所示，w7显著抑制了 ATP所激活的 a一淀粉酶、J3一淀粉酶和总淀
粉酶活性，淀粉酶活性下降的幅度随 w7浓度的增大而增大。
蛋白激酶所催化的蛋白质磷酸化在调控植物细胞信号转导中的作用越来越成为植物生物学所关注
的焦点l5]。淀粉酶功能的细胞生物学虽研究不少l1．2]，然而其翻译后活性在细胞内的调节机理还不清
楚。本研究表明，用 ATP作为基质，苹果果实细胞中的蛋白激酶l4]使淀粉酶磷酸化，从而使 a一淀粉
收稿日期：20O2—07—16；修回日期：20O2—10—10
基金项目：国家自然科学基金项 目 (30070532，39730340)；国家重点基础研究计划资助项目 (G1999011700)
*并列第一作者。 **通讯作者。E—mail：zhangdp@95777．corn
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酶和 p一淀粉酶都得到显著的激活 (图 1)。钙调素抑制剂 以浓度依赖的方式显著抑制了 对淀
粉酶的激活效应 (图2)，结合蛋白激酶抑制剂 K252a抑制淀粉酶激活，以及淀粉酶激活过程依赖钙
但不依赖钙调素的特点 (结果未示)，推测钙依赖蛋白激酶可能是淀粉酶激活的细胞内上游信号。这
需要进一步研究。本研究提示，可以通过调控蛋白激酶的途径调节果实内淀粉酶的活性，从而作用于
果实的发育。
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避
套
0 50 100 150 200 250
ATP(~mol·L。)
图 1 测定介质中ATP浓度与淀粉酶活性的关系
每个数据均为5次重复的均值 4-SD。
rig．1 Efects ofATP concentration in the mo~uln
ofamylase assay on amylase activities
Values represent the means 4-SD of five determinations．
妲
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参考文献
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．
Trends Plant Sci．， 2OOO，5： 154～159
Amylase Activities are Stimulated by Protein Phosphorylation in Apple Fruit
Zhang Lingyun，Zhang Na，Pan Qiuhong，Duan Changqing，and Zhang Dapeng
(Laboratory ofMolecular Developmental Biology off,~it Trees，National Key Laboratory ofPlant Physiology and Biochemistry，China
Agricultural ，~ijing 100094，Ch／n~)
】sI瑚ct：The experiment conducted with Red Fuji apple(Ma／us dom／st／ca Borkh)showed that in vitro
activities of both a—amylases and amylases of apple fruit signifcantly increased when adding ATP into the reaction
Ⅱledi啪 of amylase assay，and this amylase activation was shown to be ATP dose—dependent．W7，an inhibitor of
calcium-dependent protein kinases．signifcantly inhibited this am ylase activation also in a dose—depe ndentⅡ哪 ner．
These data indicate that a—amylases and t3-amylases ale activated by protein phosphorylation in developing apple fruit．
Key words：Apple； Fruit；Amylase； Protein phosphorylation
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