光周期誘導設施桃樹休眠的生理生化變化及蛋白質組學初探.pdf

1、木本植物的芽休眠是植物在生長發(fā)育過程中的一種暫?，F(xiàn)象，是植物經(jīng)過長期演化而獲得的一種對不良環(huán)境及季節(jié)性變化的生物學適應性。這種生物學特性不僅對物種的生存繁衍具有特殊的生物學和生態(tài)學意義，而且對設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也有十分重要的應用價值。設施果樹生產(chǎn)已經(jīng)成為果樹生產(chǎn)的重要分支，休眠是限制設施果樹促成生產(chǎn)的關鍵因素，因此研究設施果樹休眠進程有利于進行果樹的熟期調(diào)控，具有重要的現(xiàn)實意義。蛋白質組學是以器官或組織的全部蛋白質作為研究對象，從蛋白質整體水

2、平上來認識生命活動規(guī)律。通過研究不同光周期條件下桃樹組織中蛋白質的變化，可以對其表達模式和功能模式進行分析。
　　 本研究以6年生低需冷量設施桃專用品種“春捷”[Prunuspercicacv.Chunjie]為材料，通過人工設置長日照和短日照的光周期條件，研究了不同光周期對休眠的誘導效應以及休眠進程中桃樹葉片和芽體的生理生化響應，同時利用高通量蛋白質組學技術平臺分析了誘導期蛋白質表達特征，揭示了光周期誘導設施桃樹休眠進程中差異

3、蛋白質的表達規(guī)律及其所屬功能類群。主要研究結果如下：
　　 1、短日照(SD)可以誘導桃芽進入自然休眠，較自然條件(CK)下提早1周，效果顯著；長日照(LD)推遲該誘導作用的發(fā)生。休眠誘導進程呈階段性發(fā)展。
　　 2、休眠誘導期內(nèi)，葉片的可溶性糖和可溶性蛋白含量降低，淀粉積累升高。長日照有利于減小可溶性糖和可溶性蛋白的降低幅度，降低淀粉含量，短日照作用反之。
　　 休眠誘導期內(nèi)，葉片總含水量、自由水含量及其所占總

4、含水量的比例降低，束縛水含量及其所占總含水量的比例升高。LD處理提高了誘導期后期葉片超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)的活性、束縛水含量及其占總含水量的比值、脯氨酸含量，降低了丙二醛(MDA)含量和傷害率，表現(xiàn)出較強的抗逆性。SD處理下葉片抗性響應迅速，但持續(xù)時間短。
　　 3、休眠誘導期間，凈光合速率、氣孔導度降低，胞間CO2濃度升高，核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)降解、光合酶活性降低，說明

5、休眠誘導期葉片光合速率下降的原因為非氣孔因素，主要是光合酶的降解和活性下降所致。SD誘導下葉片的光合和熒光性能低于CK，主要原因在于錳穩(wěn)定蛋白/光系統(tǒng)Ⅱ多肽超級家族類蛋白表達下調(diào)和光合酶降解。
　　 C4途徑關鍵酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)和C3途徑關鍵酶核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶(RuBPC)的活性在休眠誘導期呈降低變化。LD處理的葉片中PEPC/RuBPC比值顯著或極顯著低于CK，SD處理則高于CK，推測長日照條件

6、下桃樹葉片的光合途徑趨向C3途徑，而短日照下則趨向C4途徑以提高光合速率。
　　 4、休眠誘導期內(nèi)花芽底物氧化水平上磷酸戊糖途徑呼吸速率和電子傳遞水平上交替途徑呼吸速率升高，所占總呼吸速率的比例均加大，兩個呼吸途徑的活化是休眠誘導期重要的呼吸特征，SD處理高于CK高于LD處理。但就所占比例而言，三羧酸循環(huán)和細胞色素電子傳遞途徑仍然是底物氧化水平和電子傳遞水平的主路呼吸。
　　 5、利用三氯乙酸-丙酮沉淀法提取桃樹葉片和花

7、芽總蛋白，建立了適合葉片和花芽的雙向電泳技術體系。ImagemasterTM2DPlatinumSoftware分析所得凝膠圖像，每張凝膠均獲得了500多個蛋白質膠點。不同光周期誘導的休眠進程中葉片和花芽的蛋白質組均有變化，兩者共篩選出65個差異蛋白質點，MALDI-TOF/TOF方法鑒定出42個差異蛋白，涵蓋8大功能類群：生物學進程調(diào)控；細胞周期、構建及調(diào)控；應激響應；新陳代謝過程；大分子復合體或細胞器組分等；定位、轉錄調(diào)控活性；催化