不同磷脅迫條件下耐低磷杉木基因型差異蛋白質(zhì)組分析.pdf

1、杉木是我國(guó)南方地區(qū)重要的造林樹種之一，在森林資源總量中占有非常大的比重。近年來的多代連栽已導(dǎo)致杉木人工林產(chǎn)量逐代下降，林地養(yǎng)分虧缺是限制杉木人工林產(chǎn)量的重要因素。大量研究結(jié)果表明，制約植物生長(zhǎng)和產(chǎn)量提高的主要因素之一就是土壤中磷元素的匱乏。在我國(guó)南方地區(qū)土壤中，磷素全量高，但這些磷大多數(shù)都以植物不能直接吸收的形式存在，特別是南方地區(qū)紅壤的富鋁化作用非常強(qiáng)烈，鐵鋁固定了土壤中大量磷，導(dǎo)致土壤中植物可以直接吸收的有效磷含量非常低，低磷環(huán)境嚴(yán)

2、重影響杉木正常生長(zhǎng)。在自然界的植物中，很多物種都能夠在低磷環(huán)境中正常生長(zhǎng)。普遍認(rèn)為，在生態(tài)系統(tǒng)中植物對(duì)磷脅迫的耐性有利于植物對(duì)土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力。植物對(duì)低磷脅迫有關(guān)的生理學(xué)、形態(tài)學(xué)響應(yīng)國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了較多研究。但目前對(duì)耐低磷基因型杉木是如何感受土壤介質(zhì)中磷的有效性并形成可識(shí)別信號(hào)，從而調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白的表達(dá)，影響杉木的生長(zhǎng)和發(fā)育，最終導(dǎo)致內(nèi)部蛋白表達(dá)的變化的分子機(jī)制尚不很清楚，特別是有關(guān)耐低磷基因型相關(guān)蛋白的種類及其調(diào)控

3、機(jī)制研究相對(duì)較少，而這些機(jī)制又是闡明杉木耐低磷途徑的關(guān)鍵。有鑒于此，本項(xiàng)目從蛋白質(zhì)組學(xué)研究角度出發(fā)，研究耐低磷杉木基因型在受到低磷脅迫時(shí)的蛋白質(zhì)表達(dá)模式，這有利于從分子角度闡述出杉木耐低磷的作用機(jī)理。
　　本研究通過模擬低磷脅迫試驗(yàn)，選用導(dǎo)師課題組前期研究篩選的耐低磷基因型杉木M4作為試驗(yàn)材料，結(jié)合課題組前期研究成果，建立了基于低磷脅迫下杉木葉片蛋白雙向電泳體系，通過雙向電泳技術(shù)，得到了低磷脅迫下 M4號(hào)杉木葉片蛋白差異表達(dá)圖譜，

4、并使用ImageMaster2D Platinum7軟件分析比較了杉木葉片在對(duì)照與低磷處理下的蛋白質(zhì)表達(dá)圖譜。研究主要結(jié)果如下：
　　（1）建立了適用于耐低磷基因型杉木葉片雙向電泳試驗(yàn)的優(yōu)化技術(shù)。分別從蛋白質(zhì)干粉的提取方法、蛋白質(zhì)干粉的溶解過程、離心速度、蛋白質(zhì)上樣方式及上樣量的選擇等方面優(yōu)化了杉木葉片雙向電泳技術(shù)。結(jié)果顯示：優(yōu)化的試驗(yàn)過程提高了杉木葉片蛋白質(zhì)的提取效率，也增加了蛋白質(zhì)樣品的溶解效率；圖譜方面是提高蛋白質(zhì)圖譜內(nèi)蛋白

5、點(diǎn)的檢測(cè)與分辨率，減輕了蛋白質(zhì)樣品轉(zhuǎn)移時(shí)發(fā)生的拖尾現(xiàn)象；對(duì)考馬斯亮藍(lán)染色法和銀染法進(jìn)行比較后，選用銀染法，染色得到的蛋白質(zhì)圖譜分辨率高。
　?。?）凝膠分析時(shí)，把ImageMaster2D Platinum7軟件內(nèi)相關(guān)參數(shù)設(shè)置為Smooth值為2、Min Area值為5、Saliency值為600，能夠去除大量的假點(diǎn)與雜質(zhì)，從而獲得比較好的蛋白質(zhì)點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果。為保證分析結(jié)果的可靠性與準(zhǔn)確性，根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理對(duì)篩選出的蛋白點(diǎn)進(jìn)行分析，找

6、到了具顯著差異性的蛋白點(diǎn)。
　　（3）不同磷脅迫處理耐低磷基因型杉木葉片蛋白質(zhì)表達(dá)不同，其中重度脅迫處理時(shí)隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，差異表達(dá)的蛋白點(diǎn)增加。處理5d時(shí)，篩選出85個(gè)差異表達(dá)的蛋白點(diǎn)，其中上調(diào)表達(dá)74個(gè)，下調(diào)表達(dá)11個(gè)；處理10d時(shí)其差異表達(dá)的蛋白點(diǎn)上升至103個(gè)，其中上調(diào)表達(dá)92個(gè)蛋白點(diǎn)，74個(gè)只是表達(dá)量的上調(diào)，18個(gè)是受到脅迫后新產(chǎn)生，下調(diào)表達(dá)的蛋白點(diǎn)有11個(gè)。中度脅迫處理5d與10d時(shí)其差異蛋白質(zhì)表達(dá)差異不明顯。均有59

7、個(gè)蛋白點(diǎn)存在顯著差異，其中上調(diào)表達(dá)52個(gè)，下調(diào)表達(dá)7個(gè)。
　?。?）耐低磷M4號(hào)杉木基因型在不同磷脅迫處理時(shí)，與蛋白質(zhì)表達(dá)相關(guān)的生理指標(biāo)響應(yīng)不同，外觀表現(xiàn)為：中度處理與重度處理?xiàng)l件下杉木苗木葉片出現(xiàn)輕度萎蔫；其中中度脅迫處理時(shí)，葉片蒸騰速率與凈光合速率分別比對(duì)照下降了14.4％和11.1%；重度脅迫時(shí)，葉片蒸騰速率與凈光合速率分別比對(duì)照下降了16.2%和12.2%。這也說明低磷脅迫會(huì)影響植物對(duì)磷的吸收以及光合器官內(nèi)有關(guān)酶的合成，從