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新疆沙冬青(Ammopiptanthus nanus(M.Pop.)Cheng f.)起源于古地中海热带地区,是中国温带荒漠区系中仅有的2种常绿阔叶孑遗灌木之一,可在冬季-20℃~-30℃的气候条件下保持常绿。用考马斯亮蓝法、茚三酮比色法和苯酚法,对吐鲁番沙漠植物园内引种栽培的新疆沙冬青的叶片中可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸的季节变化过程进行了测定,并分析讨论了这3种渗透调节物质的变化与主要气象因子的关系;用DEAE.纤维素DE-52、丙烯葡聚糖S300柱层析和SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分离和纯化新疆沙冬青叶片热稳定蛋白和抗冻蛋白(antifreeze proteins);用差示扫描量热法(DSC)测定抗冻蛋白的热滞活性(thermal hysteresis activity)。结果显示:
1.(1)可溶性糖与气温呈极显著负相关(P<0.01),曲线拟合为三次曲线(R2=0.9582,P<0.01),在-3.8℃~23.8℃之间,可容性糖对新疆沙冬青的低温适应性起渗透调节作用;(2)可溶性糖与光照呈极显著的负相关(P<0.01),曲线拟合为三次曲线(R2=0.8776,p<0.01),在90.2~322.51μmol·m-2·s-1之间,随光照强度的降低而不断积累;(3)可溶性糖与空气相对湿度呈极显著正相关(P<0.01),曲线拟合为二次曲线(R2=0.6505,P<0.05),随空气相对湿度的升高而不断积累;(4)可溶性蛋白与空气相对湿度呈显著正相关(P<0.05),曲线拟合为三次曲线(R2=0.6777,p<0.05),在18.7%~51.7%之间,随空气相对湿度的升高而不断积累;(5)游离脯氨酸与空气相对湿度呈显著正相关(P<0.05),曲线拟合为双曲线(R2=0.565,P<0.01),随空气相对湿度的升高而不断积累。
2.冬季新疆沙冬青叶片抗冻蛋白(AFPs)的热滞活性(THA),在20mg/mL时约为0.46℃,分子量约为119.24kD,表明新疆沙冬青生物体内存在抗冻活性物质—抗冻蛋白。
3.在自然分布区和吐鲁番沙漠植物园分布区的新疆沙冬青冬季叶片中分离纯化出三个热稳定蛋白,分子量分别为43.8kD、16.8kD、14.8kD。表明新疆沙冬青叶片中具有热稳定蛋白。
上述研究结果和结论揭示出新疆沙冬青通过抗冻蛋白、热稳定蛋白和渗透调节物质中的可溶性糖共同调节方式来适应低温环境,对植物低温复杂的适应对策和机理研究提供有意义的理论和参考。