全 文 ：武汉植物学研究 1999, 17( 4) : 375～377
Journal of Wuhan Botanical Research
几种植物贮藏器官淀粉质体蛋白质和
总蛋白质的电泳分析

孙德兰
(中国科学院植物研究所　北京　100093)
董云洲
(中国农业科学院生物技术研究中心　北京　100081)
ANALYSES OF ELECTROPHORETIC PATTERN OF
AMYLOPLAST PROTEIN AND TOTAL
PROTEIN IN PLANT STORE ORGANS
Sun Delan
( I nstitute of B otany, T he Chinese Acad emy
of Sci ences　Beijing　100093)
Dong Yunzhou
( Biotechnology Re sear ch C entre ,Ch inese A cad emy
of A gr icul tural Sc iences　Beijin g　100081)
关键词　蚕豆子叶, 莲子叶,百合鳞片, 淀粉质体蛋白质,总蛋白质, SDS-PAGE
Key words　Broad bean coty ledon, Lotus cot yledon, L ily bud scale, Amyloplast pro teins,
T o tal pr ot eins, SDS-PAGE
在质体范畴对淀粉质体蛋白质的分析资料非常缺乏, 尤其是在淀粉质体遗传方面做了许多工作
后〔1～5〕, 在质体水平上研究它的蛋白质显得尤为重要。对此, 我们选了 3 种不同类型的植物,有蛋白质含
量高的豆科植物(蚕豆) , 水生植物莲和鳞茎植物百合, 分别从贮藏器官中分离淀粉质体,对其蛋白质进
行了电泳分析, 试图在讨论淀粉质体遗传和淀粉质体蛋白质分析方面提供一些资料。
1　材料和方法

蚕豆( V ica f aba L . )取成熟种子的子叶。 莲(N elumbo nucif er a Gaert n)采受精后生长到 21 d 的
种子( 25 d 成熟) , 去掉胚芽用子叶。 取兰州地区栽培的百合〔( L ilium d av id il var . willmottiae( W ilson)
Ro ffill〕,采集生长期为 3 年的成熟百合最外两层大鳞片 (长约 6 cm )和子百合最内二层小鳞片(长约
2 cm ) ,百合质体从大鳞片中分离。将每种材料分 2组进行 ,一组经液氮研磨, 提取种子和鳞片的总蛋白。
另一组分别分离质体, 将材料切成小块在液氮中研磨后, 用预冷 0. 2 mol/ L 的 T r is-HCl( pH8. 5)缓冲液
稀释, 300 目尼龙网过滤, 弃去杂质, 将过滤液进行沉淀, 然后再弃去上清液;对沉淀的淀粉质体用该缓
冲液反复清洗沉淀 3 次, 在显微镜下检查得到纯净的质体, 并在上清液中已检测不到蛋白质成分, 然后
提取蛋白质。其步骤如下: 将样品溶于含 10%三氯乙酸、0. 07%巯基乙醇丙酮溶液中, 置于冰箱 1 h,


收稿日: 1998-11-18,修回日: 1998-12-25。第一作者:女, 1952年 12月出生,副研究员,现从事细胞生物学研
究。
国家自然科学基金(批准号: 3947730374)资助项目。
15 000 r / min离心 10 min,取沉淀。再加含有 0. 07%的巯基乙醇丙酮液, - 20℃放置 1 h, 5 000 r / min 离
心 15 min,取沉淀并真空干燥成粉, 称 10 mg 干粉样品溶解于 1 m L 的蛋白质样品溶解液里, 离心取上
清液, 保存于- 20℃冰箱中待点样用。
按 Smith〔6〕方法进行SDS -聚丙烯酰胺凝胶电泳和蛋白质分析。电泳带谱在岛津-3000 型分光光度仪
上进行蛋白质光密度扫描。
2　结果与讨论
( 1) 从电泳图片上看, 蚕豆质体蛋白质含量较高,形成 10 多条多肽,见图 1。通过蛋白质的光密度扫
描与蚕豆子叶总蛋白质带谱比较, 质体蛋白质光密度吸收在 22 kD 处形成的 1 个主峰, 其蛋白质含量较
高, 其它光密度吸收峰的变化与总蛋白质吸收峰比较变化不大, 其多肽的出现及分子量大小伴随着总蛋
白质的变化而变化。而总蛋白质电泳及扫描图谱显示,比质体蛋白质多 2条分子量为 39. 38 kD 的多肽
和 5 条分子量分别为 17. 4、15. 8、12. 6、12、11. 2 kD 的多肽,见图 1和图 2(箭头所示)。
1.莲子叶总蛋白质; 2.蚕豆子叶总蛋白质; 3. 百合小鳞片;
4.百合大鳞片总蛋白质; 5, 9, 10.莲子叶淀粉质体蛋白质;
6. 蚕豆子叶淀粉质体蛋白质; 7. 百合质体 (无蛋白带) ;
8.蛋白质标准品
1. L otu s cotyledon; 2. Broad bean cotyledon; 3. L ily smal l
bud scale; 4. Lily lar ge bu d scale; 5, 9, 10. Amyloplas ts pro-
teins of lotus cotyledon ; 6. Amyloplas ts proteins of br oad
bean cotyledon ; 7. Lily amyloplast s ( n o-pr oteins bands ) ;
8. Standar d proteins
图 1　SDS-PAGE蛋白质电泳图
Fig. 1　Elect rophoret ic pat ter n of
proteins by SDS-PAGE
图 2　蚕豆子叶蛋白质( a)和子叶淀粉质体蛋白质( b )
SDS-PAGE光密度扫描图谱比较
Fig. 2　T he com paris on of den sitomet ric s canning of
cotyledon proteins of broad bean( a) with amyloplast
protein s( b) by SDS-PAGE
图 3　莲子叶蛋白质( a)和子叶淀粉质体蛋白质(b )
SDS-PAGE 光密度扫描图谱比较
Fig. 3　T he compar ison of den sitomet ric s canning of
cotyledon p roteins of louts( a)w ith amyloplast
proteins( b) by SDS-PAGE
　　 ( 2) 莲子叶中质体蛋白质从电泳图片中可以清楚地看出它的蛋白谱带, 通过蛋白质光密度扫描图
谱比较, 莲子叶中总蛋白质比子叶质体蛋白质分别多 2 条 78 kD、67 kD 多肽和在 17. 5 kD 下多 5 条分
376 武汉 植 物学 研究　　　　　　　　　　　　　　　第 17卷　　
子量分别为 16. 2、14、12. 8、10. 4、8 kD 的多肽,这些多肽在质体中缺乏, 见图 1 和图 3(箭头所示)。
( 3) 百合大鳞片(长约 6 cm)质体蛋白质在第 1次电泳时,在百合鳞片总蛋白质光密度吸收最高峰
处, 有 1 条影迹(很浅, 一般难以分辨出蛋白质带) , 在后来的几次重复实验中均未看到百合质体蛋白质
带谱。百合大鳞片(长约 6 cm)与小鳞片(长约 2 cm)的总蛋白质电泳照片和光密度扫描图谱比较,大鳞
片在 3 个主峰下, 多 2条分子量为 14、11. 7 kD 的多肽,但蛋白质含量低。这是发育过程中新合成的蛋白
质。
这 3种植物在系统发育上跨度较大,通过蛋白质电泳分析其贮藏器官中总蛋白质和质体蛋白质多
肽及含量差别也很大。蚕豆种子蛋白质含量高, 在质体中蛋白质含量也相对地高;莲籽总蛋白质及质体
蛋白质居中; 地下鳞茎植物百合蛋白质在电泳这种高灵敏度的生化手段分析中,多次重复实验质体蛋白
质谱带显示不出, 说明其淀粉质体中蛋白质的含量微乎其微; 而从百合大鳞片和子百合小鳞片蛋白质电
泳照片和光密度扫描图中可以看出,分子量在 17. 5 kD 上下有 3 条主带。这些含量高的低分子量蛋白质
在食用上有利于人体吸收。
近年来人们常用多聚核糖体与总核糖体的比值来表示蛋白质合成能力的大小〔7〕, 多聚核糖体是与
mRNA 结合而真正具有蛋白质合成能力的核糖体。在莲子叶细胞中对淀粉质体核糖体的发现和成功分
离, 使我们对质体蛋白质的发育特点, 其生物大分子的积累和变化做过详细的研究〔8〕, 蛋白质的积累与
核糖体的变化密切相关〔5, 8〕;根据对莲子叶淀粉质体发育过程的形态及物质变化的观察和生化分析结
果, 推测蚕豆子叶在整个发育过程中, 淀粉质体在一定的发育阶段,在超微结构水平上也应该观察到或
者说存在质体核糖体。核糖体是合成蛋白质的细胞器, 质体蛋白质的合成在一定程度上是在质体核糖体
上合成的〔5〕。
蛋白质作为基因的直接稳定产物, 能反应生物 DNA 组成上的差异〔9〕。而在百合鳞片淀粉质体中,用
电泳方法几乎分析不出蛋白质谱带。以前( 1992 年)在几种植物贮藏组织质体DNA 的研究中发现,百合
质体 DNA 的形态学观察不适宜做 Feulgen 染色反应, 因为在 60℃ 1 mol/ L HCl中水解 5 min 时(一般
水解 12 min)就发生质体DNA 变性和淀粉质体的脱落,这一原因可能与淀粉的性质(类型)有关〔4〕,是否
也与 DNA 的组成有关值得探讨。
参　考　文　献
1　Mccul lough A J, Kangasjarvi J , Gengenbach B G et al . Plast id DNA in developin g m aiz e en dosper m: gen omes tr uc-
ture methylat ion , and t ranscript accumulat ion pat tern s. P lant P hy siol , 1992, 100( 2) : 958～964
2　Macherel D,Kobayashi H ,Valle E et al . Express ion of amyloplast DNA in susper sion-cu ltured cell of s ycamore( A c-
er p seu dop ltanus L. ) . FEB S L et t, 1986, 201: 315～320
3　Nger npras irt siri J, M acherel D,Kobayashi H et al . Expression of amyloplast and ch oloroplast DNA in su spen sion-
cul tured cell of s ycamore(A cer p seud oplatanus L. ) . Plant P hysiol , 1988, 86: 137～142
4　孙德兰.几种植物贮藏组织中淀粉体 DNA 的研究.植物学集刊, 1992( 6) : 181～186
5　孙德兰,王红,苏秀珍.莲子叶细胞中淀粉质体核糖体的观察和分离.科学通报, 1998, 43( 11) : 1 183～1 186
6　 Smith B J. SDS polyacrylamid gel elect rophoresis of pr oteins. In: Walker JM ed. Methods in M olecular Biology.
New Jersey: Humam a Pres s Clif t on, 1984. 1: 41～55
7　文江,谭保才,梁厚果.萌发绿豆子叶衰老期间蛋白质代谢的变化.植物生理学报, 1992, 18( 3) : 273～278
8　孙德兰,苏秀珍,王红.莲幼胚子叶细胞中淀粉质体的发育及其生物大分子的观察.西北植物学报, 1998( 4) : 570～
576
9　胡志昂,王洪新.蛋白质多样性和品种鉴定.植物学报, 1991, 33( 7) : 556～564
377　第 4期　　　　　　　孙德兰等:几种植物贮藏器官淀粉质体蛋白质和总蛋白质的电泳分析