玉米幼苗響應(yīng)干旱脅迫和脫落酸誘導(dǎo)的磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)差異.pdf

1、干旱等非生物逆境是玉米生產(chǎn)的主要限制因素。在干旱等非生物逆境脅迫下，內(nèi)源脫落酸(Abscisic acid，ABA)水平升高，通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，調(diào)節(jié)下游抗性相關(guān)基因的表達(dá)，是植物適應(yīng)環(huán)境脅迫的重要機(jī)制之一。近年來，陸續(xù)證明脫落酸受體樣蛋白(Pyrabactinlike protein，PYL)、絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸酶2C(Serine/threonine protein phosphatasetype2C，PP2C)和蔗糖非酵解型蛋白激酶

2、2(Sucrose non-fermenting protein kinase2，SnRK2)是ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的直接受體、第二信使和第三信使。然而，PP2C和SnRK2都是龐大的家族，其不同成員響應(yīng)環(huán)境脅迫，轉(zhuǎn)導(dǎo)ABA信號的具體機(jī)制不盡相同，而且各自又催化眾多不同下游蛋白的去磷酸化或磷酸化，進(jìn)而調(diào)節(jié)各種不同的抗性應(yīng)答機(jī)制。因此，研究干旱脅迫和ABA誘導(dǎo)下磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)差異，即可對響應(yīng)非生物逆境脅迫的ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)下游的磷酸化底物蛋白做

3、全基因組分析，為植物非生物逆境抗性的分子機(jī)理研究提供更多的參考。
　　本研究采用基于液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜(Liquid chromatography tandem-massspectrometry, LC-MS/MS)的定量磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)分析(Quantitative phosphoproteomicanalysis)方法，分析玉米幼苗響應(yīng)干旱脅迫和ABA誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)磷酸化差異，篩選ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑下游可能的PP2C去磷酸化或Sn

4、RK2磷酸化底物。主要結(jié)果如下:
　　(1)經(jīng)干旱脅迫和ABA誘導(dǎo)后，用高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜分析鑒定出2750個(gè)磷酸化蛋白，用非標(biāo)記定量磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)從其中篩選出響應(yīng)干旱和ABA誘導(dǎo)的磷酸化蛋白517個(gè)，其中上調(diào)或下調(diào)方向相同的有96個(gè)。這517個(gè)磷酸化蛋白中的亞細(xì)胞定位和功能分類也有較多的重疊，其中包括13個(gè)受體蛋白，而其中11個(gè)又是磷酸激酶。
　　(2) STRING軟件分析表明，響應(yīng)干旱脅迫的266個(gè)磷酸化蛋白，

5、有42個(gè)存在互作關(guān)系。其中，果糖激酶2、磷酸甘油酸激酶、絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶SNT7、鹽誘導(dǎo)MAP激酶1和鈣離子依賴型蛋白激酶都與多個(gè)蛋白存在互用關(guān)系，處于互作網(wǎng)絡(luò)的交匯點(diǎn)。響應(yīng)ABA誘導(dǎo)的352個(gè)磷酸化蛋白，有49個(gè)存在互作關(guān)系，包括絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶NAK和SNT7，以及PP2C家族的一個(gè)成員。這個(gè)PP2C成員處于互作網(wǎng)絡(luò)的交匯點(diǎn)，與6個(gè)蛋白存在互作關(guān)系。
　　(3) Motif-X軟件分析表明，響應(yīng)干旱脅迫和ABA誘導(dǎo)

6、的517個(gè)磷酸化蛋白的降解肽段中，存在[pSP]、[pSD]、[pTP]、[RXXpS]和[LXRXXpS]共5種磷酸化基序。其中，[pSP]基序發(fā)現(xiàn)于有絲分裂原活化蛋白激酶底物，[pTP]基序?yàn)榧?xì)胞周期依賴型激酶底物的磷酸化位點(diǎn)。[RXXpS]和[LXRXXpS]基序都是SnRK2底物蛋白的磷酸化位點(diǎn)。在響應(yīng)干旱脅迫和ABA誘導(dǎo)磷酸化水平上調(diào)的238和171個(gè)磷酸化蛋白中，各有18和23個(gè)包含這兩個(gè)基序，很可能是SnRK2的底物，有待