甘蓝型油菜响应低磷胁迫的差异蛋白质组学研究

摘要

蛋白质组学研究在功能基因组时代发挥着越来越重要的作用。双向电泳是其关键技术之一。甘蓝型油菜（Brassicnapus）是世界上最重要的油料作物.我们比较了三种不同蛋白提取方法，得出酚抽提法效果最好,且得到了高分辨率和高重复性的双向电泳图谱。在根、叶、花蕾的双向电泳图谱上分别检测到至少1280、1000、1150个蛋白点。重复样品图谱间的相关系数达到了0.84。
　　低磷胁迫是植物生长发育主要限制因素.为了更好的了解有在油菜在低磷胁迫条件下的适应机制,我们采用差异蛋白质组学来分析甘蓝型油菜磷低效品种105和磷高效品种102幼苗在1000mMKH2PO4和5mMKH2PO4条件下出现的根系和叶片差异蛋白。结果表明,低磷胁迫下,双向电泳胶上约有20％的蛋白被检测为显著上升或下调。我们通过质谱鉴定,共鉴定出74个差异蛋白。对叶片的蛋白质组分析发现:105和102两个株系叶片对低磷胁迫响应的蛋白质组学差异较大:102株系在低磷条件下降低了植物生长发育和基础代谢水平；主要在如下两个方面出现蛋白质低表达：一是在碳代谢、能量代谢及生长发育方面蛋白质表达出现下降：如磷酸丙糖异构酶、酮戊二酸脱羧酶、甲酰四氢叶酸脱甲酰酶、SAB蛋白。二是在转录调节和翻译调控相关蛋白表达出现下降：如转录调控因子RNA聚合酶-α亚基、细胞器基因表达调控因子RPR、参与蛋白质折叠的酶是肽基脯氨酰顺反异构酶（环孢素A亲合素家族蛋白）。另一方面：低磷胁迫下105株系大幅度提高了其逆境相关蛋白表达水平。一些逆境诱导蛋白大幅度升高：CC-NBS-LRR抗病蛋白；RPM1抗病蛋白，羧基肽水解酶，半胱氨酸合成酶磷酸烯醇式丙酮酸变位酶以及IRE同源蛋白；二是一些与成熟、衰老、死亡相关的蛋白质表达在102株系叶片中高表达如：成熟酶K，干扰素相关发育调控子IFRD以及脂氧合酶。
　　此外,105和102两个株系根系对低磷胁迫响应的蛋白质组学差异较大。我们检测到102株系在低磷条件下降低了基础代谢水平、降低了部分细胞基础构架组分和细胞运动水平：主要在如下两个方面出现蛋白质低表达：一是在碳代谢和能量代谢方面蛋白质表达出现下降：如乳酸脱氢酶SDH1-1,硫氧还蛋白。二是在102株系的细胞骨架蛋白和运动相关蛋白如微管蛋白TUA4，细胞骨架结构蛋白和肌动蛋白ACT7表达下降。102的基因转录调节和翻译调控相关蛋白表达也出现下降：如肽基脯氨酰顺反异构酶，PPR基因家族(102,D21)；多聚ADP-核糖水解酶(102,D22)。另一方面，低磷胁迫大幅度提高了105株系根系逆境应激蛋白，如逆境蛋白USP，病程相关蛋白PR，抗病蛋白RPM1,NB-ARC抗病蛋白；VPS28家族蛋白，MSP蛋白，细胞色素蛋白P450，次生代谢相关酶如萜类合成关键酶CS和果胶酯酶家族蛋白等。这些逆境蛋白的应激升高表明105株系根系受到了较强的胁迫压力。同时我们的结果也表明谷胱甘肽转移酶GSH在两个株系根系中均提高了表达水平。
　　我们从蛋白质组上对两个磷效率不同的油菜株系进行的研究表明：其蛋白质组学结果与其生理指标变化是一致。低磷使102株系基础代谢降低，因此使其生长降低，但102株系并没有感受到氧化胁迫压力，这与其P效率较高有关。而低磷使105株系逆境适应代谢及次生代谢大幅度提高，反映了该株系氧化胁迫压力较大。油菜通过调节这些复杂的代谢来达到低磷胁迫下植物体内的磷平衡。同时,作为一个基础平台,此结果有助于进一步了解植物磷营养的基因功能。

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第一章 文献综述

1.蛋白质组学产生的背景和概念

2.国内外蛋白质组学研究的现状

3.蛋白质组学研究的技术路线及相关技术

4.植物响应低磷胁迫的研究进展

5.植物响应逆境胁迫蛋白质组学研究进展

6.结束语

第二章 三种方法提取油菜根系,叶片,花蕾总蛋白的双向电泳图谱比较

1.引言

2.材料与方法

3. 结果分析

4 讨论

第三章 油菜响应低磷胁迫的差异蛋白质组学研究

1 前言

2.材料和方法

3 结果与分析

4.讨论

5.结论

致谢

参考文献

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