空间诱变水稻新品种五工稻一号的蛋白质组差异分析

摘要

1996年将水稻干种子作为模式研究材料搭载于返回式卫星，返回地面后通过对突变体进行筛选和鉴定，获得了一批具有高产、抗病、营养丰富等优良性状的诱变品系。其中产量提高10％以上的空间诱变水稻新品系971-5水稻已经通过黑龙江省农作物品种审定，被命名为“五工稻一号”水稻。
　　为了探索空间环境对植物的诱变机理和空间诱变水稻变异性状的产生原因，以五工稻一号水稻以及其地面对照水稻品种五优稻一号为实验材料，通过使用蛋白质双向电泳和肽质量指纹图谱方法，对其分蘖期叶片蛋白质组以及差异蛋白质进行研究。使用考马斯亮蓝对蛋白质双向电泳凝胶染色，获得了清晰的双向电泳图谱。经PDQuest软件分析，在五工稻一号水稻和五优稻一号水稻的等电点分布为3到10的蛋白质双向电泳图谱上分别检测出337个和356个蛋白质点，其中共有252个点相互匹配。在两个水稻品种的蛋白质双向电泳图谱中，有两处蛋白质存在明显的差异。对这两处差异蛋白质点的肽质量指纹图谱测试以及数据库检索表明，其中一处为未鉴定过的蛋白质，另外一处属于富含甘氨酸的RNA结合蛋白质。编码这类富含甘氨酸的RNA结合蛋白质的基因的特点之一是其表达受植物激素、干旱、损伤及病毒侵染等环境因子的影响。结合对稻瘟病抗性的鉴定，五工稻一号水稻相对于五优稻一号水稻在稻瘟病抗性水平上有明显的变化，提示此蛋白质可能与稻瘟病抗性变化有关。结合以往的基因组多态性分析表明，空间环境引起了基因组DNA的变异，进而导致了蛋白质组的变异，从而产生了高产、抗病的优良性状。
　　应用双向电泳研究空间诱变水稻蛋白质组变化，可以发现并鉴定差异分子量和差异等电点的蛋白质，进而将有可能发现相应基因的突变特征。因此，空间诱变方法为取得适合于功能基因组学研究的材料提供了一种新途径。
　　进一步精细研究空间环境引起蛋白质组表达量的差异，还应同时应用能进行蛋白质定量分析的其他技术。

目录

空间诱变水稻新品种五工稻一号 的蛋白质组差异分析

PROTEOMIC DIFFERENTIAL ANALYSIS OF RICE WUGONGDAOYIHAO THAT INDUCED BY SPACE ENVIRONMENT

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 空间诱变育种研究进展

1.1.1 空间生物学

1.1.2 空间诱变育种研究成果

1.1.3 空间诱变的研究趋势

1.2 植物蛋白质组学研究

1.2.1 蛋白质组学

1.2.2 植物蛋白质组学研究

1.3 蛋白质组学研究中的技术

1.3.1 蛋白质双向电泳

1.3.2 高效液相色谱（HPLC）

1.3.3 蛋白质末端测序

1.3.4 生物质谱

1.3.5 数据库检索

1.3.6 蛋白质芯片（Protein）

1.3.7 酵母二元杂交体系（Yeast Two-Hybrid System）

1.4 本研究的内容及意义

1.4.1 研究内容

1.4.2 研究意义

第2章 材料与方法

2.1 实验材料

2.1.1 水稻材料

2.1.2 化学药品

2.1.3 稻瘟病菌株和稻瘟病单基因鉴别系统

2.1.4 实验器材

2.1.5 实验中所使用的试剂及配方

2.1.6 实验仪器

2.2 实验方法

2.2.1 稻瘟病菌株所属生理小种的鉴定

2.2.2 稻瘟病抗性鉴定

2.2.3 水稻材料的选取及初步处理

2.2.4 水稻叶片总蛋白质的制备

2.2.5 IPG干胶条的水化

2.2.6 水稻叶片总蛋白质的IEF电泳

2.2.7 IEF电泳后IPG胶条的平衡

2.2.8 SDS-PAGE电泳

2.2.9 凝胶染色

2.2.10 图像采集

2.2.11 图像的软件分析

2.2.12 肽质量指纹图谱测试

2.2.13 肽质量指纹图谱结果的数据库检索

第3章 实验结果与分析

3.1 稻瘟病抗性鉴定

3.2 分蘖期叶片总蛋白质的双向电泳

3.3 双向电泳图谱的软件分析结果

3.4 肽质量指纹图谱测试结果

3.5 质谱结果的数据库检索的结果

第4章 讨论

4.1 突变蛋白质组学的初步研究

4.2 富含甘氨酸的RNA结合蛋白（GRP）

4.3 空间诱变与功能基因组学

结论

展望

参考文献

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

附录1 第一对差异蛋白质点的肽质量指纹图谱

附录2 第二对差异蛋白质点的肽质量指纹图谱

攻读学位期间发表的学术论文

致谢