冷冻、重金属、干旱等非生物胁迫是影响植物生长的重要因素,会导致植物生长不良,作物减产,甚至死亡。许多植物都会在胁迫条件下表达并积累LEA蛋白（Late embryogenesis abundant protein）,已有大量文献报道LEA蛋白与植物抗逆性具有密切关系。根据LEA蛋白的保守序列特性,可将LEA蛋白分为6族,大豆PM1蛋白属于第四族,其主要存在于大豆胚根中。已有研究表明PM1蛋白具有结合Cu²⁺和抵抗Cu²⁺胁迫的能力,但PM1蛋白发挥作用的机理仍需进一步研究。本实验根据PM1蛋白组氨酸集中于C端并且α-螺旋只存在于N端的这一特性,设计并构建了过表达PM1蛋白及其短肽（PM1-C、PM1-N）的重组大肠杆菌及重组△cup2酵母。利用凝胶过滤层析法检测PM1蛋白及其短肽的分子量,发现PM1-C短肽、PM1-C1短肽以及PM1-C2短肽均有二聚体存在形式;利用Western blot法分别检测大豆胚根和重组酵母的热稳定蛋白,结果显示,PM1蛋白在大豆胚根和酵母体均内存在寡聚体形式,PM1-C在酵母体内存在多种寡聚体形式。这些结果表明,PM1蛋白及PM1-C短肽在细胞内和细胞外的确有寡聚体的存在形式。为了研究PM1蛋白形成寡聚体的主要部位及关键氨基酸,我们将PM1蛋白及系列短肽用PICUP交联处理后进行SDS-PAGE电泳,结果表明只有PM1蛋白全长及C端的短肽才能形成寡聚体或者高聚物,说明了PM1蛋白形成寡聚体时起主要作用的部位是其C端。进一步将PM1蛋白及PM1-C短肽的组氨酸用DEPC修饰后,二者形成寡聚体的能力大大降低,证实组氨酸是PM1蛋白及短肽形成寡聚体的关键氨基酸。Cu²⁺主要与PM1蛋白的组氨酸结合,并且PM1蛋白及PM1-C短肽用Cu²⁺处理后能形成更多的寡聚体及高聚物,可以推测PM1蛋白可能通过组氨酸结合Cu²⁺并形成寡聚体和高聚物来减少细胞内游离的Cu²⁺,从而降低Cu²⁺对细胞的毒害作用。△cup2/pYES2-PM1和△cup2/pYES2-PM1-C两种重组酵母在含Cu²⁺的固体培养基和液体培养基中生长速度明显快于对照△cup2/pYES2-CT,这表明PM1蛋白及其C端在细胞内能单独起到抵抗Cu²⁺胁迫的作用。综上所述,PM1蛋白及其C端短肽在细胞内和细胞外都具有形成寡聚体的能力,并且组氨酸是寡聚体形成的关键氨基酸。在细胞内PM1蛋白的单体、寡聚体和高聚物可能存在一种平衡状态,当Cu²⁺过多时,结合Cu²⁺的PM1蛋白形成更多的寡聚体和高聚物,减少了游离Cu²⁺从而降低其毒害作用,当Cu²⁺减少时,寡聚体和高聚物向单体转化,并释放Cu²⁺,以此来维持细胞内的Cu²⁺平衡。