滲透脅迫和乙烯利處理對甘蔗蛋白質差異表達的影響.pdf

1、廣西是中國最大的甘蔗生產基地,甘蔗是中國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)基本無灌溉條件,干旱嚴重影響甘蔗生長,干旱是制約甘蔗生產的最重要的因素。
　　 干旱脅迫和逆境信號分子可激發(fā)“脅迫蛋白”表達以適應脅迫環(huán)境,對“脅迫蛋白”結構和功能的研究是揭示作物適應干旱逆境基因表達的重點,蛋白質組學方法和技術是系統(tǒng)研究“脅迫蛋白”表達和結構功能的有效手段。
　　 論文以抗旱性不同的兩

2、個甘蔗品種(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營養(yǎng)液進行模擬干旱造成的滲透脅迫處理,并同時進行PEG滲透脅迫條件下葉面噴施乙烯利(100mg/L)處理。主要采用蛋白質組學方法和技術分離、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,探討甘蔗幼苗抗旱和乙烯利調控甘蔗抗旱機理,主要結果如下:
　　 1.滲透脅迫引起2個甘蔗

3、品種幼苗葉片內肽酶活性升高;滲透脅迫早期蛋白質含量出現增加,但隨著時間的延長,蛋白質含量均出現明顯下降;滲透脅迫下抗旱性強的甘蔗品種ROC22葉片蛋白質含量穩(wěn)定性大于抗旱性弱的甘蔗品種ROC16。
　　 2.SDS-PAGE顯示,對滲透脅迫響應最快的是甘蔗品種ROC16的17.6KDa、23.7KDa和24.9KDa蛋白條帶,脅迫開始2h就顯著上調,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,37.1KDa蛋白條帶在5h到14h顯著上調外,其他大部分蛋白在滲透脅迫相當長時間保持穩(wěn)定,后期才顯著下調,說明滲透脅迫下抗旱性強的甘蔗品種ROC22葉片蛋白質組成穩(wěn)定性大于抗旱性弱的甘蔗品種ROC16;滲透脅迫14h處理是蛋白質代謝相對活躍變化時期。
　　 3.綜合比較SDS提取法、三氯乙酸/丙酮沉淀法和酚抽提法3種蛋白質提取方法顯示,酚抽提法蛋白沉淀純度高、復溶性好、

5、蛋白質溶液濃度高,是適合雙向電泳分離甘蔗葉片蛋白質的較理想方法,并對雙向凝膠電泳(2-DE)分離條件進行了優(yōu)化。
　　 4.2-DE和MALDI-TOF-MS分析結果顯示,兩個甘蔗品種滲透脅迫和乙烯利處理均顯著上調表達蛋白為Drought inducible22kDa protein;生物信息學分析顯示該蛋白屬于ASR蛋白家族成員,是由142個氨基酸組成,富含谷氨酸和不穩(wěn)定的酸性親水非跨膜蛋白,富含α螺旋結構,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結果和質譜鑒定結果表明,兩個甘蔗品種中滲透脅迫均下調表達蛋白為與抗氧化次生代謝相關的Isoflavone reductase-like(IRLs)和ATP synthase delta chain,表現出滲透脅迫對抗氧化次生代謝和ATP合成的影響。
　　 6.蛋白質組學研究結果顯示,甘蔗葉片光合作用相關的Oxygen-evolving enhancerprotein2

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

8、F1 subunit beta表達量在抗旱性強的甘蔗品種ROC22中無顯著改變,但在抗旱性弱的甘蔗品種ROC16中顯著下調;另外,滲透脅迫下光合作用相關的Rubisco small sub在抗旱性強的甘蔗品種ROC22中顯著上調,但在抗旱性弱的品種ROC16中顯著下調;說明滲透脅迫下抗旱性強的甘蔗品種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.抗旱性強的甘蔗品種ROC22中

9、Drought inducible22kD protein蛋白和ATPaseCF1 subunit beta蛋白的相對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志蛋白。
　　 9.在兩個甘蔗品種中均觀察到滲透脅迫下乙烯利處理可以抑制內肽酶活性,提高Drought inducible22kD protein、IRLs、ATPase CF1 subunit beta、OEE2、Fd-FNR ch