高山离子芥(Chorispora bungeana Fisch. et Mey)是高山冰缘植物的一种,是研究植物低温适应机制的理想材料,本论文在前期比较蛋白质组学研究的基础上发现一个S-腺苷甲硫氨酸合成酶(CbSAMS)在低温下的表达量下降2.74倍,并据此对该蛋白进行深入研究。为研究清楚该蛋白的特征结构,本论文克隆了该基因序列的全长,并将其命名为CbSAMS. CbSAMS全长1483bp,含有一个1182bp的开放阅读框,并编码393个氨基酸残基的蛋白。该蛋白的理论等电点5.59,分子量42.78KDa。进化分析表明与拟南芥的MT03(METHIONINE OVER-ACCUMULATOR3)同源性最高,达97%。氨基酸序列分析表明,CbSAMS含有该家族特征的N端结构域、中心结构域和C端结构域。其中在N端和核心结构域分别含有甲硫氨酸结基序GHPDK和ATP结合基序GAGDQG, C端含有出核信号ISINLDL.蛋白空间结构分析发现该出核肽序列位于蛋白结构的表面,而且该蛋白是同源二聚体,相互交错形成两个催化中心。为探索该蛋白的表达调控机制,本论文克隆了该CbSAMS基因5’上游序列1919bp,其包含一个位于翻译起始位点ATG之前330bp位置的转录起始位点,生物信息学分析发现其上面含有许多顺势作用元件,这些顺势作用元件可以分为光响应、植物激素响应、生物胁迫、非生物胁迫和细胞过程等五类。亚细胞定位分析表明CbSAMS在整个细胞内都有表达,且Q-PCR和GUS染色结果表明其主要表达于愈伤组织、根和花等部位,而在叶片和叶柄等部位的表达量相对较低。酵母双杂交结果表明CbSAMS能够与FRIGIDA-LIKE蛋白相互作用,可能参与植物花期的调节。为了研究高山离子芥CbSAMS的表达对非生物胁迫的响应,本论文利用Q-PCR技术分析该基因在胁迫条件下的表达变化,结果发现其表达量在低温胁迫、盐胁迫和乙烯胁迫下增加,这可能与其5’端存在的顺势作用元件DRE/CRT和LTR以及RAV1结合位点CAACA有关。但酵母单杂交结果表明CbRAV1其并不能启动CbSAMS基因的表达。此外,SAMS的催化产物SAM是多胺的合成前体,多胺有助于提高植物的逆境适应性。本论文通过高效液相色谱法测量了低温处理下高山离子芥多胺的变化量,结果表明其亚精胺的含量在4℃处理12小时的根中含量增加,可能有助于改善细胞的微环境,提高植物的低温耐受性。以上结果进一步表明了CbSAMS在高山离子芥的生长发育过程和非生物胁迫应答过程中的功能,为揭示植物的抗逆机制提供了理论依据。