植物叶片衰老是由基因调控的且受内外因素影响的最终导致死亡的一系列衰退过程，同时伴随着大量功能蛋白质的迅速降解。植物衰老过程中蛋白酶具有调节蛋白质周转的作用，也是细胞程序性死亡的关键因素。由于一些蛋白酶在衰老过程中特异性地表达并参与蛋白质的降解因而被称为衰老相关蛋白酶(senescence associated proteases)，但是它们具体的功能仍不清楚。对衰老相关的蛋白酶进行深入的分析研究将有助于了解植物叶片的衰老机理，对采取有效措施控制或延缓叶片衰老进程、提高作物产量及其品质具有重要意义。　　 紫萍半叶状体实验体系是研究植物叶片衰老机制的极好系统，无根和囊的紫萍(Spirodela polyrrhiza)可作为细胞分裂素的缺陷型来研究细胞分裂素抗衰老的机制。研究中发现，当培养在长日照条件下，缺乏细胞分裂素的半叶状体出现了光合色素和可溶性蛋白含量、希尔反应活力、1，5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶含量等明显降低的现象。而外源的细胞分裂素(6-BA)可以抑制这些衰老现象的出现，说明细胞分裂素对于紫萍叶状体生物学功能的维持是必需的。6-BA可导致黄化的半叶状体再绿，根据其在半叶状体不同衰老阶段作用的差异，我们将半叶状体的衰老分为三个时期：衰老早期，即可逆衰老时期，加入外源的6-BA可诱导叶片再绿；衰老中期，外源的6-BA仅仅可以保持叶绿素水平；衰老后期，即不可逆衰老阶段。　　 采用叶绿素荧光诱导动力学作为光合作用的探针，研究了叶片衰老中光系统Ⅱ的变化。新鲜的半叶状体具有正常的叶绿素荧光诱导动力学曲线，衰老半叶状体的荧光诱导曲线上出现了与放氧复合物的损伤相关的K相，而外源性的6-BA可以抑制K相的出现。JIP-分析的结果显示，反应中心是PSⅡ中最容易受到损伤的部分；但是在半叶状体再绿过程中，反应中心的恢复能力也是最强的。　　 在紫萍半叶状体的衰老过程中蛋白酶活性显著增加。通过明胶-SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳和双向电泳分离技术，在衰老的紫萍半叶状体中共检测到约20余种蛋白酶，其中低分子量蛋白酶(LEP)活性比高分子量蛋白酶(HEP)更强。通过比较6-BA处理和黑暗处理等不同系统中的蛋白酶动态变化，鉴定出10种与衰老相关的蛋白酶，并加入不同蛋白酶抑制剂来确定其类型。结果显示不同的蛋白酶在衰老的不同阶段发挥作用。半叶状体衰老的早期和中期，丝氨酸蛋白酶的表达最为活跃，其数量增加，活性升高。其中低分子蛋白酶LEP4，在衰老早期和中期活性最强，并且受到细胞分裂素的调控，与半叶状体的衰老密切相。而金属蛋白酶在衰老的中期活性显著增加，高分子量蛋白酶HEP1可能是造成这一现象的原因。衰老的后期，半胱氨酸蛋白酶出现并且其活性起主导作用。HEP2、HEP4、HEP6和LEP10四种具有较高活性的半胱氨酸蛋白酶可能与动物细胞中的凋亡酶类似，参与了细胞程序化死亡。其中LEP10是衰老后期活性最强的蛋白酶。此外，通过对光系统Ⅱ颗粒的分离和检测中也发现了可能与叶片衰老相关的蛋白酶。　　 半叶状体吸收培养液中不同蛋白酶抑制剂的实验表明，丝氨酸蛋白酶抑制剂PMSF具有明显延缓衰老的作用，进一步验证了丝氨酸蛋白酶在缺乏细胞分裂素衰老中的重要作用。　　 早期的研究表明，mM级水平的L-丝氨酸对紫萍可能是一个特异性的诱导衰老的因子。本文研究了L-丝氨酸对半叶状体中蛋白酶的影响。L-丝氨酸对衰老相关蛋白酶的出现以及活性增强具有促进作用，预示着内源性高水平的丝氨酸可能诱导了与衰老相关的丝氨酸蛋白酶的活性增加。丝氨酸蛋白酶抑制剂不仅可以抑制L-丝氨酸促进的半叶状体的衰老，而且在完整植株也有拮抗L-丝氨酸的诱导衰老的作用。基于以上结果，我们认为丝氨酸蛋白酶在缺乏细胞分裂素的紫萍半叶状体的衰老和L-丝氨酸诱导的衰老中都具有非常重要的作用。