沟叶结缕草(Zoysiagrass matrella(L.)merr.)响应温度胁迫的比较蛋白组学研究

摘要

温度胁迫是重要非生物胁迫，影响很多观赏植物的生长发育和地理分布。运用蛋白质组学方法研究植物对温度胁迫的应答机制，发掘温度逆境应答相关蛋白，进而探索抗寒(耐热)的分子机理，为提高植物温度抗性提供重要的理论依据。本研究以暖季型草坪草-沟叶结缕草(Zoysiagrass matrella(L.) merr.)为材料，利用双向电泳技术(two-dimensional electrophoresis，2-DE)、质谱技术(mass spectrometry， MS)并结合生物信息学的方法，分别对其在低温胁迫和高温胁迫条件下的差异蛋白质组学进行了研究，并通过不同温度梯度条件下的蛋白质组的差异表达来探讨沟叶结缕草的温度耐受性。 以最适温度30℃为对照，研究了沟叶结缕草经低温(5℃处理24h和48h)、高温(40℃处理24h和48h)、不同温度梯度(5℃、10℃、20℃、30℃、40℃分别处理48h)后2-DE图谱的变化，并对凝胶经银染后检测到的35个差异显著、表达丰度高的蛋白点进行Q-TOF MS分析，有26个蛋白点得到了鉴定。其结果如下： 1经不同时间低温处理后，有15个和11个蛋白点分别被上调和下调。质谱分析共鉴定出18个蛋白点，其中4个点是同一个蛋白(Rubisco大亚基)。15个蛋白是已知的低温应答蛋白，另3个蛋白可能与低温胁迫有关，分别为异黄酮合酶、肽酶和ZLL/PNH同源蛋白。这些蛋白参与了光合作用、能量代谢、信号转导、氧自由基的清除和蛋白质加工。 2经不同时间高温处理后，上调表达的蛋白点有17个，下调表达的蛋白点有5个。质谱分析共鉴定出15个差异表达蛋白。其中，8个蛋白参与碳水化合物代谢和能量代谢，2个参与抗氧化反应代谢，4个参与蛋白质代谢，2个参与其他代谢。 3在所设温度梯度处理后，共有27个蛋白质点发生显著变化，经质谱检测及肽指纹图谱(PMF)分析，其中17个蛋白质的功能得到鉴定，分别参与能量代谢，碳水化合物代谢，信号转导，细胞防御，蛋白质的合成加工及细胞骨架的稳定。 结果表明，沟叶结缕草响应温度胁迫的抗性表现为：一些参与光合碳同化的酶的活性增强；信号转导相关酶类表达增强；与活性氧清除有关的酶合成加强；蛋白质合成加工作用增强。高温胁迫下与抗性相关的酶、胁迫蛋白相较于低温有更高的表达量，这与沟叶结缕草属暖季型草坪草是相吻合的。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略

声明

1 引言

1.1植物抗寒与耐热性研究

1.1.1生理生化机制

1.1.2分子机制与基因工程研究

1.2蛋白质组学研究进展及其在温度逆境研究中的应用

1.2.1蛋白质组学的产生背景

1.2.2蛋白质组学的研究方法

1.2.3植物响应温度逆境的蛋白质组学研究

1.3本研究的内容及意义

2材料与方法

2.1化学试剂及仪器

2.1.1化学试剂

2.1.2仪器

2.2供试材料及试验设计

2.2.1供试材料

2.2.2试验设计

2.3蛋白质提取

2.4双向电泳

2.4.1蛋白质样品的裂解及定量

2.4.2第一向—等电聚焦(IEF)电泳

2.4.3平衡

2.4.4第二向SDS-PAGE电泳

2.5染色

2.6胶的扫描和图像分析

2.7胶内酶解及肽段提取

2.8 Q-TOF MS(电喷雾-四级-飞行时间质谱)分析

2.9数据库查询及蛋白质鉴定

3结果与分析

3.1沟叶结缕草温度胁迫下差异蛋白图谱的构建与比较分析

3.1.1低温胁迫条件下沟叶结缕草蛋白质的双向电泳图谱分析

3.1.2高温胁迫条件下沟叶结缕草蛋白质的双向电泳图谱分析

3.1.3不同温度梯度下沟叶结缕草蛋白质的双向电泳图谱分析

3.2差异表达的蛋白质鉴定结果

3.3温度胁迫条件下差异表达的蛋白质功能分类

3.3.1光合作用相关蛋白

3.3.2能量代谢相关蛋白

3.3.3信号转导相关蛋白

3.3.4细胞骨架稳定性相关蛋白

3.3.5氧化还原平衡相关蛋白

3.3.6蛋白质加工相关蛋白

3.3.7其他功能蛋白

4结论与讨论

4.1低温胁迫响应蛋白

4.1.1参与代谢相关的蛋白

4.1.2参与信号转导相关的蛋白

4.1.3参与细胞防御相关的蛋白

4.1.4其它蛋白

4.2高温胁迫响应蛋白

4.2.1参与碳水化合物代谢和能量代谢的蛋白

4.2.2参与抗氧化反应代谢的蛋白

4.2.3参与蛋白质代谢的蛋白

4.2.4其他代谢蛋白

4.3不同温度梯度下蛋白质表达与沟叶结缕草温度耐受性的关系

4.3.1参与温度胁迫响应的功能性蛋白

4.3.2参与温度胁迫响应的调节性蛋白

4.4小结

4.5问题与展望

参考文献

附录 温度胁迫下叶结缕草的蛋白质表达图谱

致谢