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范芸等
, 2011,
脂质转移蛋白在植物抗病中的作用
,
分子植物育种
Vol.9 No.32 (doi: 10.5376/mpb.cn.2011.09.0032)
1249
2.3.4 LTP
与钙调素结合蛋白具有相同的钙调素结
合活性，
Ca
2+
/CaM
信号系统可能参与植物转脂蛋白
功能的调节
钙调素
(Calmodulin, CaM)
作为钙信使的多功能
受体蛋白，自身没有任何酶活性，而是通过与钙调
素结合蛋白
(Calmodulin Binding Proteins, CaMBPs)
的相互作用来行使诸多调节功能。从白菜中分离的
钙调素结合蛋白-
10 (CaMBP
-
10)
被鉴定为植物转
脂蛋白家族成员，并且体外实验证明钙调素调节其
脂质结合活性，认为钙调素参与植物转脂蛋白功能
的调节。
Liu
等
(2001)
和祁倩等
(2004)
从中国大白菜
中分离出
CaMBP
-
10
，氨基酸和核苷酸序列分析结
果显示，它与植物转脂蛋白高度同源，特别是含有
8
个保守半胱氨酸，并具极为相似的理化性质如分
子量、等电点和热稳定性等。据此认为，
CaMBP
-
10
是转脂蛋白家族的新成员，
Ca
2+
/CaM
信号系统可能
参与植物转脂蛋白功能的调节。
Wang
等
(2005)
克隆
表达出拟南芥
nsLTP1
，研究它的
CaM
结合活性，发
现
CaM
结合位点在
nsLTP1
的
69
～
80
位氨基酸处，并
且这个区域高度保守。推测
nsLTP1
是钙调蛋白
CaMBP
的一个新的家族成员，参与
CaM
的信号转导
过程。白文艳等
(2006)
克隆并表达了玉米非特异性
脂转移蛋白
(Zm-nsLTP)
。钙调素凝胶覆盖分析和钙
调素亲和层析下拉实验结果表明，
Zm-nsLTP
不仅具
有与
CaMBP
-
10
和拟南芥非特异性脂转移蛋
1
(At-nsLTP1)
相同的结合
CaM
的活性，且这种结合特
性不依赖于
Ca
2+
，其与钙调素的结合结构域
(CaM-binding Domain, CaMBD)
为碱性双亲
α
-螺旋
(Basic Amphiphilic α-helix, BAA)
结构，与已发现的
大多数
CaMBP
的
CaMBD
的特征一致，为证明植物
脂转移蛋白是一类新的
CaMBP
提供了又一证据。谢
万钦等
(2006)
荧光标记的脂质结合实验表明，钙调
素结合蛋白-
10 (CaMBP
-
10)
具有典型的植物非特
异性脂质转移蛋白与脂质结合的特性。
Neumann
等
(1995)
从矮牵牛花的花瓣中分离出能被钙依赖性蛋
白激酶
(Calcium-dependent Protein kinase, CDPK)
磷
酸化的
LTP
。赵玉龙等
(2009)
研究
LTP
的磷酸化作
用，以
CaMBP
-
10
为材料，发现豌豆幼叶质膜中的
一种内源性蛋白激酶能磷酸化
CaMBP
-
10
，磷酸化
作用具有
Ca
2+
依赖性特征，进一步用抗体鉴定证明
该内源性激酶为钙依赖性蛋白激酶
CDPK
。研究发
现磷酸化作用能显著增强
CaMBP
-
10
的脂质结合活
性，
CaMBP
-
10
的磷酸化结构域正好也是它的
CaM
结 合结构 域，
2
种结构 域完全 重合提 示在
CaMBP
-
10
，
CDPK
和
CaM
之间可能存在着特殊的相
互作用机制。首次证明了
LTP
受
CaM
结合和钙依赖
性蛋白激酶
(CDPK)
磷酸化的双重调节。而且，
CaM
结合位点与磷酸化位点的重合预示可能存在特殊
的调节机制，以协同应答胞内的
Ca
2+
信号。
综上所述，脂质转移蛋白的抗菌机制应该是一
个多途径、多层次的信号转导网络，因而植物在抵
抗病原物侵染时能作出及时有效的应答。
3
展望
关于植物脂质转移蛋白的研究已有
30
多余年，
发展十分迅速，
LTP
的多种生理功能先后被提出，
除前述的功能外，
LTP
也涉及细胞程序性死亡、食
物过敏原，但体内确切的生理功能还不明确。我们
实验室把从旱稻里分离出的
LTP
基因导入蝴蝶兰
中，转基因植株抗低温的能力有明显提高
(Qin et al.,
2011)
。并构建了该基因的双元
T-DNA
载体，用于无
抗性筛选标记转基因的研究
(
吴磊等
, 2010)
。近年
来，研究焦点主要集中在其抗性功能及机制上。由
于
LTP
能够介导不同脂质分子在体外膜间的转移，
能体外抑制细菌和真菌等病原物的生长；并且病原
菌的侵染能诱导植物体内
LTP
的过表达，
LTP
转基因
植物对病菌的抗性显著增强；另外
LTP
可能在植物
SAR
的信号转导网络中行使重要的功能，因而被认
为是植物重要的防御蛋白。
植物
LTP
抗菌功能的研究目前已积累了许多事
实，越来越多的研究表明
LTP
与植物的防御功能有
关。但仍存在一些问题需要深入，比如：
LTP
结构
和功能之间的关系报道相对较少；
LTP
的抑菌活性
与其转脂功能之间的关系还不是很清楚；进一步探
讨
LTP
抑菌活性的分子机理，研究它在植物体抗性
信号转导中的作用将是十分必要的。病菌危害是世
界范围内农作物减产的重要原因，植物对病原微生
物的防御一直是植物病理学研究的热点。
LTP
的抑
菌活性对于将该基因应用于农作物转基因工程以
增强作物抗性具有非常重要的意义。作为一种天然
的抗菌剂，
LTP
在工农业以及医药生产中有非常好
的应用前景。