低溫脅迫下小麥葉片的蛋白質(zhì)組差異研究.pdf

1、低溫自古以來(lái)一直限制著自然界植物的自然分布，尤其是氣象災(zāi)害中令農(nóng)民困擾的低溫凍害直接影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)的優(yōu)劣、限制農(nóng)作物產(chǎn)量的高低，嚴(yán)重時(shí)可以引起植株不可逆的傷害甚至死亡。根據(jù)歷史記錄，凍害在限制降低作物產(chǎn)量的各種環(huán)境因素中造成的減產(chǎn)可達(dá)72.8％以上，如何利用各種先進(jìn)的栽培和管理及轉(zhuǎn)基因技術(shù)提高農(nóng)作物的抗凍性是一個(gè)亟待解決的科學(xué)問(wèn)題。小麥?zhǔn)俏覈?guó)的重要糧食作物，最近十幾年內(nèi)我國(guó)的黃淮麥區(qū)春季倒春寒引發(fā)的凍害發(fā)生頻率使河南小麥的生產(chǎn)受到嚴(yán)重

2、威脅，河南是我國(guó)重要的糧食基地，糧食安全不容忽視，開(kāi)展和實(shí)施對(duì)小麥低溫受害機(jī)理和蛋白質(zhì)表達(dá)水平差異的研究，從而尋找小麥對(duì)低溫的調(diào)節(jié)機(jī)理，將為篩選耐寒小麥種質(zhì)和育種提供新思路。
　　本實(shí)驗(yàn)選用陳鋒教授保存的資源材料中的小麥品種鄭花0840-3（低溫不耐受型）和矮抗58（低溫耐受感型）為試驗(yàn)材料，利用室內(nèi)光照培養(yǎng)箱水培法，在植株處于三葉期時(shí)，各分為2組，一組室溫20℃正常生長(zhǎng)，另一組使其遭受-5℃的凍脅迫處理72h。然后對(duì)它們?nèi)~片的M

3、DA（丙二醛）含量、SOD（超氧化物歧化酶）含量、SSC（可溶性糖）含量、RC（相對(duì)電導(dǎo)率）測(cè)定，并利用蛋白質(zhì)雙向電泳及質(zhì)譜技術(shù)，對(duì)低溫敏感程度品種（系）不同三葉期小麥葉片的分子響應(yīng)機(jī)理進(jìn)行研究，結(jié)果如下:
　　1.經(jīng)過(guò)低溫脅迫處理72h后，低溫敏感材料鄭花0840-3及低溫不敏感材料矮抗58都出現(xiàn)了不同程度的萎蔫現(xiàn)象，而鄭花0840-3的萎蔫情況比矮抗58更嚴(yán)重一些，直觀的看出兩個(gè)品種的抗寒能力。生理指標(biāo)的分析結(jié)果表明，葉片中M

4、DA含量都出現(xiàn)了明顯的增加，其中低溫敏感材料鄭花0840-3的MDA含量上升程度要比低溫不敏感材料矮抗58更大，該結(jié)果說(shuō)明在低溫脅迫下小麥三葉期葉片中各種響應(yīng)脅迫的防御機(jī)制加強(qiáng)了運(yùn)作，增加了抗氧化類(lèi)蛋白等防御相關(guān)酶的生理活性和蛋白含量，從而提高小麥植株在低溫環(huán)境下的耐受力。在低溫脅迫72h后，2個(gè)小麥品種（系）的可溶性糖含量和SOD含量均出現(xiàn)了升高，矮抗58要比鄭花0840-3增加得多，說(shuō)明低溫脅迫后可溶性糖含量增加，低溫敏感的品種要比

5、低溫不敏感的品種在遭受低溫脅迫時(shí)，需要保持較高的可溶性糖含量，低溫刺激植株體內(nèi)的協(xié)調(diào)代謝增強(qiáng)，提升干物質(zhì)合成能力從而適應(yīng)外界環(huán)境的影響。鄭花0840-3和矮抗58的葉片相對(duì)電導(dǎo)率都出現(xiàn)了增加，鄭花0840-3還是比矮抗58增加的多，說(shuō)明低溫處理使敏感的小麥品種要比不敏感品種的葉片細(xì)胞膜的受損程度更重。
　　2.采用2-DE及MALDI-TOF/TOF蛋白點(diǎn)質(zhì)譜測(cè)序技術(shù)，正常大田小麥生長(zhǎng)發(fā)育溫度20℃作為本實(shí)驗(yàn)的空白對(duì)照，把低溫不耐

6、受的鄭花0840-3和低溫耐受的矮抗58置于-5℃低溫處理72h，取下所有材料葉片提取全蛋白進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，在pH4-7的范圍內(nèi)，鄭花0840-3和矮抗58的蛋白圖譜中均可重復(fù)檢測(cè)到1100-1200個(gè)有效蛋白質(zhì)點(diǎn)。用專(zhuān)業(yè)軟件定量分析了其Ratio值，找出差異比值變化大于1的87個(gè)蛋白點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)序和鑒定分析，其中59個(gè)差異蛋白被成功鑒定，與對(duì)照未處理20℃正常生長(zhǎng)相比，鄭花0840-3的葉片檢測(cè)到有51個(gè)蛋白點(diǎn)可能參與響應(yīng)了其生

7、理過(guò)程的低溫抵抗作用，表達(dá)上調(diào)有17個(gè)蛋白點(diǎn)，表達(dá)下調(diào)的有27個(gè)蛋白點(diǎn)，且新增4個(gè)蛋白點(diǎn)，減少3個(gè)蛋白點(diǎn)。矮抗58中有41個(gè)差異蛋白發(fā)生低溫響應(yīng)，其中4個(gè)蛋白點(diǎn)上調(diào)，24個(gè)蛋白點(diǎn)下調(diào)，且新出現(xiàn)了5個(gè)蛋白點(diǎn)，消失了8個(gè)蛋白點(diǎn)。通過(guò)UNIPROT和NCBI的數(shù)據(jù)庫(kù)搜索匹配和鑒定，鑒定出得到的結(jié)果:蛋白質(zhì)代謝相關(guān)蛋白(20)、能量產(chǎn)生和運(yùn)輸相關(guān)蛋白(5)、三羧酸循環(huán)(1)、糖酵解(2)、碳水化合物代謝相關(guān)蛋白(1)、核酸代謝(4)、光合作用蛋