茭白莖部膨大前后應激響應的蛋白質組分析.pdf

1、茭白為多年生水生宿根草本植物，主要分布于亞洲東部，在我國有大量栽培，是國內(nèi)第二大水生蔬菜，深受人們喜愛。茭白肉質莖的形成與菰黑粉菌侵染密切相關。茭白肉質莖的膨大過程是菰黑粉菌侵染茭白植株，并在其中生長從而誘發(fā)茭白植株產(chǎn)生系列應激響應的過程。本研究顯微觀察和比較了菰黑粉菌在正常茭白（龍茭2號和梭子茭）與雄茭不同發(fā)育時期莖部組織中侵染分布情況，并采用蛋白雙向電泳（two-dimensional polyacrylamide gel elec

2、trophoresis,2-DE）和基質輔助激光解析電離飛行時間質譜（matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight/time-of-flight mass spectrometry，MALDI-TOF-TOF MS）等技術篩選鑒定了茭白莖部膨大前后的差異蛋白，初步分析了茭白莖部膨大可能的應激響應機制。
　　一、茭白莖部膨大前后菰黑粉菌侵染分布差異分析
　

3、　雄茭與正常茭白莖部的顯微觀察發(fā)現(xiàn)：雄茭中未檢測到菰黑粉菌存在；正常茭白5葉期時莖部已經(jīng)有菰黑粉菌存在，并以少量的小菌絲簇的形式分布于茭白莖部生長點附近；8葉期時茭白薄壁組織中小菌絲簇數(shù)量增多，維管束內(nèi)菌絲數(shù)量明顯增加，菰黑粉菌沿著維管束軸向生長；菰黑粉菌在膨大初期的茭白莖部中大量增殖并在維管束周圍形成網(wǎng)狀結構，而莖部薄壁組織中散布有大量大小不等的菌絲簇。
　　二、正常茭白莖部膨大前后的差異蛋白的篩選鑒定
　　通過蛋白雙向電

4、泳技術對正常茭白與雄茭不同時期（5葉期、8葉期與膨大初期）莖部蛋白質組進行比較分析，篩選獲得120個差異蛋白，質譜成功鑒定90個。根據(jù)差異蛋白的功能預測將它們分為7類：23個蛋白與轉錄與翻譯相關，18個蛋白涉及糖類合成代謝，9個蛋白與脂肪酸合成代謝相關，15個蛋白與植物抗逆相關，5個蛋白與細胞分裂相關，9個蛋白參與蛋白酶體泛素途徑，5個蛋白與能量合成代謝有關，6個蛋白為其他功能與未知功能。58.9％的差異蛋白涉及轉錄翻譯、糖類合成代謝及

5、抗逆反應。
　　以5葉期正常茭白莖部蛋白質組為對照，比較分析了正常茭白膨大過程中蛋白應激響應變化，排除正常茭白與雄茭在不同發(fā)育階段中表達變化一致的蛋白點后，篩選獲得與茭白膨大相關的差異蛋白：在8葉期，龍茭2號中篩選到32個差異蛋白點，梭子茭中篩選到30個差異蛋白點；在膨大初期，龍茭2號篩選到16個，梭子茭篩選到17個；8葉期時茭白應激響應蛋白數(shù)量明顯多于膨大初期。在這些應激響應差異蛋白中，在兩個茭白品種中表達趨勢一致的有13個，包

6、括8葉期上調(diào)蛋白5個（丙糖磷酸異構酶、乙醇脫氫酶、苯丙氨酸解氨酶、真核翻譯起始因子3亞基2、甘油醛-3-磷酸脫氫酶3）、8葉期下調(diào)蛋白2個（甘氨酸-tRNA連接酶1、60s酸性核糖體蛋白質）、膨大初期調(diào)蛋白4個（細胞分裂素、L-抗壞血酸過氧化物酶7、磷酸甘油酸激酶、AT P合酶β亞基）、膨大初期下調(diào)蛋白2個（谷胱甘肽-S-轉移酶F8、蛋白磷脂酶A-2）。
　　三、茭白菰黑粉菌侵染相關應激響應差異蛋白
　　以相同發(fā)育時期的雄茭

7、為對照，比較篩選2個正常茭白品種中與菰黑粉菌侵染相關的應激響應的差異蛋白，分別在5葉期篩選到32個差異蛋白點，8葉期篩選到15個差異蛋白點，膨大初期篩選到16個差異蛋白點；抗逆反應相關蛋白在3個發(fā)育時期均有大量分布，比例分別為22%、33%和27%。該結果說明茭白莖部對菰黑粉菌侵染的應激響應調(diào)控在發(fā)育早期已經(jīng)啟動，這可能與茭白5葉期時菰黑粉菌已經(jīng)侵染莖部有關，且茭白植株對菰黑粉菌的應激響應在茭白莖部膨大的過程中具有重要地位。
　　

8、綜合分析不同發(fā)育時期的應激響應蛋白的功能，結果表明：不同發(fā)育時期間的應激響應蛋白種類存在明顯差異，糖類合成代謝相關蛋白主要在5葉期和8葉期被檢測到，而與莖部膨大直接相關的細胞分裂蛋白在8葉期與膨大初期較多；8葉期的應激響應蛋白（轉錄翻譯、糖合成代謝、抗逆、細胞分裂）大多與莖部膨大相關，因此推斷8葉期可能是茭白孕茭的重要時期。
　　四、菰黑粉菌與茭白愈傷組織互作后差異蛋白點篩選鑒定
　　為研究與茭白互作過程中，菰黑粉菌的應激響