滲透脅迫和乙烯利處理對(duì)甘蔗蛋白質(zhì)差異表達(dá)的影響.pdf

1、廣西是中國(guó)最大的甘蔗生產(chǎn)基地,甘蔗是中國(guó)最重要的糖料作物和極具潛力的能源作物,但廣西的蔗區(qū)主要分布在旱坡地,約90％蔗區(qū)基本無(wú)灌溉條件,干旱嚴(yán)重影響甘蔗生長(zhǎng),干旱是制約甘蔗生產(chǎn)的最重要的因素。
　　 干旱脅迫和逆境信號(hào)分子可激發(fā)“脅迫蛋白”表達(dá)以適應(yīng)脅迫環(huán)境,對(duì)“脅迫蛋白”結(jié)構(gòu)和功能的研究是揭示作物適應(yīng)干旱逆境基因表達(dá)的重點(diǎn),蛋白質(zhì)組學(xué)方法和技術(shù)是系統(tǒng)研究“脅迫蛋白”表達(dá)和結(jié)構(gòu)功能的有效手段。
　　 論文以抗旱性不同的兩

2、個(gè)甘蔗品種(ROC22與ROC16)為試材,砂培育苗至苗期莖高約25cm,采用含100g/L聚乙二醇6000(PEG6000)的Hoagland營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行模擬干旱造成的滲透脅迫處理,并同時(shí)進(jìn)行PEG滲透脅迫條件下葉面噴施乙烯利(100mg/L)處理。主要采用蛋白質(zhì)組學(xué)方法和技術(shù)分離、鑒定和分析甘蔗幼苗在滲透脅迫和乙烯利處理下發(fā)生變化的蛋白質(zhì),探討甘蔗幼苗抗旱和乙烯利調(diào)控甘蔗抗旱機(jī)理,主要結(jié)果如下:
　　 1.滲透脅迫引起2個(gè)甘蔗

3、品種幼苗葉片內(nèi)肽酶活性升高;滲透脅迫早期蛋白質(zhì)含量出現(xiàn)增加,但隨著時(shí)間的延長(zhǎng),蛋白質(zhì)含量均出現(xiàn)明顯下降;滲透脅迫下抗旱性強(qiáng)的甘蔗品種ROC22葉片蛋白質(zhì)含量穩(wěn)定性大于抗旱性弱的甘蔗品種ROC16。
　　 2.SDS-PAGE顯示,對(duì)滲透脅迫響應(yīng)最快的是甘蔗品種ROC16的17.6KDa、23.7KDa和24.9KDa蛋白條帶,脅迫開(kāi)始2h就顯著上調(diào),并且23.7和24.9KDa蛋白條帶脅迫后期變化活躍;而甘蔗品種ROC22除18

4、.4KDa和95.4KDa蛋白條帶在8h和14h顯著上調(diào),37.1KDa蛋白條帶在5h到14h顯著上調(diào)外,其他大部分蛋白在滲透脅迫相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定,后期才顯著下調(diào),說(shuō)明滲透脅迫下抗旱性強(qiáng)的甘蔗品種ROC22葉片蛋白質(zhì)組成穩(wěn)定性大于抗旱性弱的甘蔗品種ROC16;滲透脅迫14h處理是蛋白質(zhì)代謝相對(duì)活躍變化時(shí)期。
　　 3.綜合比較SDS提取法、三氯乙酸/丙酮沉淀法和酚抽提法3種蛋白質(zhì)提取方法顯示,酚抽提法蛋白沉淀純度高、復(fù)溶性好、

5、蛋白質(zhì)溶液濃度高,是適合雙向電泳分離甘蔗葉片蛋白質(zhì)的較理想方法,并對(duì)雙向凝膠電泳(2-DE)分離條件進(jìn)行了優(yōu)化。
　　 4.2-DE和MALDI-TOF-MS分析結(jié)果顯示,兩個(gè)甘蔗品種滲透脅迫和乙烯利處理均顯著上調(diào)表達(dá)蛋白為Drought inducible22kDa protein;生物信息學(xué)分析顯示該蛋白屬于ASR蛋白家族成員,是由142個(gè)氨基酸組成,富含谷氨酸和不穩(wěn)定的酸性親水非跨膜蛋白,富含α螺旋結(jié)構(gòu),此蛋白可作為甘蔗抗

6、旱和乙烯利提高甘蔗抗旱性特征蛋白。
　　 5.2-DE結(jié)果和質(zhì)譜鑒定結(jié)果表明,兩個(gè)甘蔗品種中滲透脅迫均下調(diào)表達(dá)蛋白為與抗氧化次生代謝相關(guān)的Isoflavone reductase-like(IRLs)和ATP synthase delta chain,表現(xiàn)出滲透脅迫對(duì)抗氧化次生代謝和ATP合成的影響。
　　 6.蛋白質(zhì)組學(xué)研究結(jié)果顯示,甘蔗葉片光合作用相關(guān)的Oxygen-evolving enhancerprotein2

7、(OEE2)是由259個(gè)氨基酸組成的富含丙氨酸、穩(wěn)定的親水跨膜蛋白,兩個(gè)甘蔗品種滲透脅迫下OEE2無(wú)顯著變化,但乙烯利可顯著提高OEE2的表達(dá)量。
　　 7.差異蛋白質(zhì)組學(xué)研究結(jié)果表明,滲透脅迫下抗氧化相關(guān)的Chain A,crystalstructure of the complex between ferredoxin and ferredoxin-NADP+reductase(Fd-FNRchain A)和ATPase C

8、F1 subunit beta表達(dá)量在抗旱性強(qiáng)的甘蔗品種ROC22中無(wú)顯著改變,但在抗旱性弱的甘蔗品種ROC16中顯著下調(diào);另外,滲透脅迫下光合作用相關(guān)的Rubisco small sub在抗旱性強(qiáng)的甘蔗品種ROC22中顯著上調(diào),但在抗旱性弱的品種ROC16中顯著下調(diào);說(shuō)明滲透脅迫下抗旱性強(qiáng)的甘蔗品種ROC22的抗氧化系統(tǒng)、能量代謝以及光合作用穩(wěn)定性可能大于抗旱性弱的甘蔗品種ROC16。
　　 8.抗旱性強(qiáng)的甘蔗品種ROC22中

9、Drought inducible22kD protein蛋白和ATPaseCF1 subunit beta蛋白的相對(duì)豐度高于抗旱性弱的甘蔗品種ROC16,這兩種蛋白有可能可作為不同甘蔗品種抗旱性標(biāo)志蛋白。
　　 9.在兩個(gè)甘蔗品種中均觀察到滲透脅迫下乙烯利處理可以抑制內(nèi)肽酶活性,提高Drought inducible22kD protein、IRLs、ATPase CF1 subunit beta、OEE2、Fd-FNR ch