外源ABA調(diào)控水稻籽粒灌漿的差異蛋白組學(xué)分析.pdf

1、水稻尤其是大穗型水稻存在著明顯的異步灌漿現(xiàn)象,具體表現(xiàn)在強(qiáng)勢籽粒灌漿啟動早、速度快,易形成飽粒；弱勢穎花獲得灌漿物質(zhì)的能力弱,灌漿啟動遲、速度慢、灌漿結(jié)實差,制約著水稻高產(chǎn)潛力的發(fā)揮。強(qiáng)弱勢籽粒中內(nèi)源激素ABA含量的不同是造成強(qiáng)弱勢籽粒異步灌漿的一個重要因為。目前對ABA調(diào)控籽粒灌漿的機(jī)理分析主要集中在生理指標(biāo)的測定上,而對其分子機(jī)制的分析尚缺乏。本研究以花后15天在水稻(大穗型品種-金恢809)穗上部進(jìn)行連續(xù)5天的外源ABA噴施作為處

2、理,同時以噴施清水為對照,運(yùn)用雙向電泳結(jié)合熒光定量PCR(qRT-PCR)技術(shù),在蛋白表達(dá)以及轉(zhuǎn)錄水平探討ABA調(diào)控弱勢籽粒灌漿的分子機(jī)制,為進(jìn)一步改善弱勢籽粒灌漿結(jié)實差的現(xiàn)象提供重要的理論依據(jù)。
　　 生理指標(biāo)測定結(jié)果發(fā)現(xiàn)外施ABA能夠顯著提高弱勢籽粒中內(nèi)源ABA的含量,同時弱勢籽粒的粒重較對照表現(xiàn)出上調(diào)的趨勢,但強(qiáng)勢籽粒重沒有受到影響,說明在籽粒灌漿中期外施ABA確能有效的促進(jìn)弱勢籽粒的灌漿。
　　 為從分子機(jī)理角度

3、揭示弱勢籽粒灌漿對ABA調(diào)控的響應(yīng)機(jī)制,本研究采用差異蛋白組學(xué)對花后20天的弱勢籽粒進(jìn)行進(jìn)一步分析,一共構(gòu)建了ABA與清水兩種處理下的弱勢籽粒灌漿圖譜,通過軟件分析在每張膠上檢測到有1000多個蛋白點,在外源ABA處理下弱勢籽粒中共檢測到111個差異表達(dá)蛋白點,通過MALDI TOF／TOF MS分析以及MASCOT數(shù)據(jù)庫檢索,其中有100個蛋白點得到成功鑒定,其中64個蛋白點出現(xiàn)上調(diào)表達(dá),36個下調(diào)表達(dá)。根據(jù)蛋白在籽粒代謝中的功能共分

4、為8大功能組,包括碳代謝(28),蛋白代謝(23),氨基酸代謝(15),細(xì)胞生長與發(fā)育(7),抗御與次級代謝(10),能量代謝(9),籽粒光合代謝(8),11個未鑒定出的蛋白則歸入未知功能組。
　　 蛋白功能的分析結(jié)果表明,外源ABA處理對弱勢籽粒中碳代謝相關(guān)途徑影響較大。共鑒定到28個蛋白(28／100),按照所屬的代謝途徑可進(jìn)一步歸為兩大類:蔗糖-淀粉代謝(9)和為淀粉代謝提供能量與中間代謝物的細(xì)胞呼吸代謝(19),包括磷酸

5、戊糖途徑(HMP,1),糖酵解途徑(EMP,3),三羧酸循環(huán)(TCA,12)和乙醇代謝途徑(AF,3)。外源ABA正是通過改變上述代謝途徑中關(guān)鍵蛋白的表達(dá)豐度,如促進(jìn)蔗糖的轉(zhuǎn)化,支鏈淀粉的合成,HMP代謝以及TCA代謝,抑制乙醇代謝以及EMP代謝等相關(guān)蛋白的表達(dá),從而影響弱勢籽粒的淀粉合成進(jìn)程。
　　 進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),籽粒能量代謝(9／100),蛋白合成,分解,以及修飾等代謝途徑(23／100),氨基酸代謝(15／100),細(xì)胞

6、發(fā)育和分裂、生長代謝(7／100),以及籽粒光合代謝(8／100)也相應(yīng)上調(diào)表達(dá),以為活躍的淀粉合成提供及時的調(diào)控,充分的空間和材料,同時籽粒防御和第二代謝途徑(10／100)也出現(xiàn)一定的增強(qiáng),大力保證籽粒灌漿的充分,順利進(jìn)行。
　　 此外,本研究從上述出現(xiàn)差異表達(dá)的蛋白中選取了具有代表性的22個蛋白,設(shè)計引物,運(yùn)用qRT-PCR在轉(zhuǎn)錄水平進(jìn)行驗證,結(jié)果顯示68.18％的差異點其蛋白表達(dá)模式與mRNA表達(dá)相符,31.82％的蛋白

7、點則與其mRNA表達(dá)不同,一定程度上符合了蛋白差異點中鑒定出的具有不同表達(dá)趨勢的同分異構(gòu)體現(xiàn)象,主要因為可能是由于mRNA轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中的不同的修飾而導(dǎo)致的。
　　 綜上所述,籽粒灌漿中期外源ABA處理下,弱勢籽粒內(nèi)源ABA含量也相應(yīng)上升,通過改變?nèi)鮿葑蚜Ｖ械囊幌盗械拇x途徑,從而促進(jìn)了弱勢籽粒的灌漿,提高了粒重以及品質(zhì)。本研究的結(jié)果為揭示ABA調(diào)控水稻籽粒灌漿提供了一定的理論依據(jù),同時也為下一步分子改良水稻弱勢籽粒的灌漿奠定