玉米和水稻葉片光合特征及其定量蛋白質組學分析.pdf

1、C4作物光合作用沒有午休現(xiàn)象，且葉片具有比C3作物葉片更大的葉脈密度，有利于光合產(chǎn)物的快速轉運，降低了光合產(chǎn)物對光合作用的反饋抑制，是C4作物比C3作物具有更高的光合效率的原因。因此研究C4植物光合作用的調控機制，解析C3植物葉脈的發(fā)生、發(fā)育機制對于進一步理解高光效的分子機制、創(chuàng)制高光效種質材料具有重要的意義。本研究利用蛋白質組學的方法，研究C4植物玉米葉片光合速率日照單峰模式和C3植物水稻葉片葉脈的發(fā)生、發(fā)育過程中的蛋白質種類與表達的

2、變化，試圖揭示光合作用及葉脈發(fā)生、發(fā)育的分子機制。
　　植物葉片在晝夜光周期調節(jié)下的光合速率有不同的模式。當光照強度達到最大值時，玉米葉片光合速率呈單峰型，沒有光合午休現(xiàn)象。這一機制有助于玉米葉片的高效光合作用。為了了解這個過程的分子基礎，進行了以iTRAQ標記為基礎的蛋白質組學分析，以揭示與光合作用反應相關的蛋白質的動態(tài)表達模式。隨光照強度變化，光合作用相關的途徑并不僅僅屬于單一的一種表達模式，玉米葉片蛋白表達呈現(xiàn)穩(wěn)定、單峰、雙

3、峰等多種表達模式。捕光天線蛋白在玉米葉片中顯示為穩(wěn)定的表達模式。而光系統(tǒng)、碳同化和檸檬酸循環(huán)通路受到晝夜光照強度的高度調節(jié)。這些途徑的限速酶是主要調節(jié)位點，如異檸檬酸脫氫酶。這表明玉米葉片調控光合作用光反應和碳同化而不是光捕獲途徑，以在蛋白質水平適應一天中光照強度的變化。
　　葉脈在水分供給和光合產(chǎn)物的養(yǎng)分轉運中扮演關鍵角色，是作物育種的重要農(nóng)業(yè)性狀。從葉片基部至葉片尖端，水稻小脈在葉片各部分以平行于其他脈的方向產(chǎn)生。為了揭示水稻

4、小脈的發(fā)生和發(fā)育過程，進行了切片解剖學分析。小脈起始頻率隨葉片基部向葉片尖端呈下降趨勢。對水稻葉片不同部位進行了基于iTRAQ標記的蛋白質組學分析。光合作用和碳同化相關蛋白在葉片中部含量較高。此外，與小脈起始頻率模式相關的蛋白被假定為小脈起始特異的標記蛋白。蔗糖降解和合成途徑相關蛋白分別為小脈的起始和成熟的標記。這表明，依據(jù)光合產(chǎn)物的轉運，小脈的起始和成熟部分顯示不同的源-庫性質。蔗糖合成酶是小脈起始的標記物，與小脈起始相關的蛋白是改良