低温胁迫下小麦叶片生理变化及幼穗差异表达蛋白质鉴定

摘要

低温是植物生长发育中最常见的非生物胁迫因素之一，低温冷害直接影响作物的穗数、穗粒数及粒重，严重制约了作物高产、稳产。近年来，随着黄淮麦区春季低温发生频率的增加，小麦生产受到低温胁迫的伤害越来越严重，因此，研究小麦春季低温受害机理、培育抗性强的新品种对于降低春季低温危害具有重要意义。
　　本研究以低温敏感的小麦品种（系）SW601、川77-1293、郑花0840-3和低温不敏感小麦品种（系）原协62、陇麦157、泛麦5号为试验材料，采用室内光照培养箱水培法，对0℃低温胁迫处理4h、12h、24h、48h、72h后6个不同小麦品种（系）叶片丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶（CAT）活性进行测定，并利用蛋白质双向电泳及质谱技术，对低温敏感的SW601和低温不敏感的陇麦157在常温和0℃低温胁迫12h、72h的幼穗全蛋白进行了研究，研究结果如下：
　　1.随着低温胁迫时间的延长，低温敏感材料SW601、川77-1293、郑花0840-3及低温不敏感材料原协62的MDA含量呈上升趋势；而低温不敏感材料陇麦157、泛麦5号则呈“上升-下降-上升”的趋势，且在低温胁迫72h后，6个小麦品种（系）的MDA含量均达到最大值；SW601、郑花0840-3、川77-1293的SOD、POD活性呈“先上升后下降”的趋势，而原协62、陇麦157、泛麦5号则呈持续上升趋势。在整个低温胁迫过程中，原协62、陇麦157、泛麦5号的SOD和POD活性都高于SW601、郑花0840-3、川77-1293。6个小麦品种（系）的CAT活性均随着胁迫时间的延长而增加，且在胁迫72h后均达到最大值，与对照相比，低温不敏感材料原协62、陇麦157、泛麦5号的CAT活性增加幅度明显大于其它3个低温敏感材料。
　　2.采用IEF/SDS-PAGE双向凝胶电泳及质谱技术,以常温下生长的小麦幼穗全蛋白为对照，对0℃低温胁迫12h和72h的低温敏感材料SW601和低温不敏感材料陇麦157的幼穗全蛋白进行了分析,结果表明,在pH4-7的范围内，SW601和陇麦157各处理幼穗蛋白图谱中均可重复检测到800~900个有效蛋白质点。在低温胁迫12h、72h后，SW601和陇麦157中上调表达的蛋白点分别有120个和101个,下调表达的蛋白点分别有92个和60个。对2种处理下都呈差异表达且Ratio＞2的54个蛋白点进行质谱分析,成功鉴定出43个差异蛋白,经过数据库搜索匹配和蛋白质鉴定,成功鉴定出胁迫应激/防御相关蛋白、光合作用蛋白、蛋白代谢相关蛋白、碳水化合物代谢相关蛋白、信号传导相关蛋白、能量产生和运输相关蛋白、未知功能蛋白等7类蛋白。在这些蛋白中抗坏血酸过氧化物酶、Cu/Zn超氧化物歧化酶和胚胎后期发育富集同源蛋白14-A等蛋白的表达量在低温不敏感材料陇麦157中发生显著变化,而在低温敏感材料SW601中没有表达,这可能与小麦幼穗在低温逆境下的代谢调控和低温敏感特性有一定关系。

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1文献综述

1.1 植物抗寒性研究进展

1.1.1 植物低温胁迫研究进展

1.1.2 低温胁迫与小麦幼穗分化的关系

1.2低温胁迫下植物的生理反应机制

1.2.1 低温胁迫对植物细胞膜系统稳定性的影响

1.2.2 低温胁迫对植物抗氧化酶系统的影响

1.2.3 低温胁迫对植物光合系统的影响

1.2.4 低温胁迫对植物渗透调节物质的影响

1.3 低温胁迫下植物分子反应机制

1.3.1 后期胚胎发育丰富蛋白（LEA）与植物的抗寒性

1.3.2低温信号转导途径和转录因子与植物的抗寒性

1.4植物低温胁迫蛋白质组学研究进展

1.4.1 蛋白质组学的含义

1.4.2 植物蛋白质组学研究相关技术

1.5 蛋白质组学在植物低温胁迫中的应用

2 引言

3 材料与方法

3.1试验材料

3.2 试验方法

3.2.1 幼苗的培养及低温胁迫处理

3.2.2 幼苗叶片生理指标测定方法

3.2.3 数据处理和分析

3.2.4 盆栽材料的种植及幼穗发育时期显微观察

3.2.5 幼穗低温胁迫处理和取样

3.2.6 小麦幼穗蛋白质提取和蛋白质含量测定

3.2.7 小麦幼穗蛋白质双向凝胶电泳

4 结果与分析

4.1低温胁迫对不同小麦品种（系）生理生化指标的影响

4.1.1 低温胁迫下不同小麦品种（系）叶片MDA含量的变化

4.1.2 低温胁迫下不同小麦品种（系）叶片SOD活性的变化

4.1.3 低温胁迫下不同小麦品种（系）叶片POD活性的变化

4.1.4 低温胁迫下不同小麦品种（系）叶片CAT活性的变化

4.2 低温胁迫下不同小麦材料各生理指标相关性分析

4.3 低温胁迫下小麦品种（系）各生理指标隶数函数值

4.4 低温胁迫下小麦幼穗蛋白质组学分析

4.4.1 低温胁迫下小麦植株表型变化

4.4.2 纯化和上样量不同条件下的双向电泳图谱差异

4.4.3 低温胁迫下小麦幼穗蛋白质双向凝胶电泳图谱分析

4.4.4 低温胁迫下小麦幼穗差异蛋白点质谱分析与生物学功能分类

5 结论与讨论

5.1 低温胁迫下小麦品种（系）生理指标变化及抗寒性评价

5.2 低温胁迫下小麦幼穗低温胁迫响应蛋白功能讨论与分析

5.2.1 低温胁迫下陇麦157和SW601幼穗胁迫响应蛋白功能分析

5.2.2 低温胁迫下陇麦157和SW601幼穗差异表达蛋白的异同

参考文献

英文摘要