野生和栽培大豆苗期根尖解剖结构及蛋白表达差异

摘要

本文从实验室前期研究的大豆材料中,按照地理位置、生态型尽可能丰富的原则,选取野生大豆、栽培大豆地方品种和育成品种,研究这三个不同进化程度大豆群体苗期根尖解剖结构及蛋白质表达的差异,探讨蛋白表达差异与解剖结构差异间的关系,为揭示驯化育种过程中大豆根系的变化机理、发掘控制根系进化的关键基因奠定基础,主要结果如下:
　　1、选取黑龙江、山东、江苏、四川、云南、广西等6个省的野生大豆、栽培大豆地方品种和育成品种各一份共18份材料,将种子置吸水纱布上萌发后种植于蛭石中,27度光照生长3天,取根尖伸长区与成熟区交界处横切制作石蜡切片观察解剖结构。野生大豆、地方品种和育成品种根尖解剖结构均为典型的双子叶植物根初生结构,分为表皮、皮层、维管柱三层,在组成上没有明显差异。对野生大豆、地方品种、育成品种根的直径、维管柱直径、皮层细胞层数三个指标进行差异显著性分析,发现栽培大豆在这三个指标上均显著高于野生大豆,表明栽培大豆与野生大豆相比,根的吸收、运输和支撑能力显著增强。
　　2、选取野生大豆41份,栽培大豆44份,育成大豆44份,按上述方法种植后取根尖(0.8cm),各品种等比例混合的方式制成野生群体、地方群体、育成群体三个样品,双向电泳分析蛋白质表达的差异。每样品电泳4次共获得12张双向电泳图谱,样品各重复实验获得的双向电泳图谱匹配率达80％。ImagMster6.0软件分析每张图谱上平均有蛋白点769个,以相对灰度值(%Vol)为指标,按 Ratio值大于1.5的标准在三个群体间筛选差异表达蛋白点,同时用单因素方差分析(P<0.05)以及 LSD多重比较分析(P<0.05)检验,在三个群体间找到38个差异表达的蛋白点,占总蛋白点数的4.94%。采用质谱方法分析38个差异表达蛋白,均获得了良好的峰图,NCBInr数据库比对成功获得了35个差异蛋白的相关信息。
　　3、对35个获得了 NCBInr数据库信息的蛋白质进行生物信息学分析。通过 Phytozome、ExPASy、UniProt、MODBASE、Pfam、Panther、KOG、KEGGORTH等数据库预测了35个蛋白质的空间结构及可能的功能。结果发现,野生大豆和栽培大豆苗期根尖差异表达蛋白大多数与能量代谢有关,参与 NADP(H)相关的氧化还原反应、三羧酸循环、电子传递链等过程。与之相互印证的是,采用 GO分析发现,野生大豆和栽培大豆苗期根尖差异表达蛋白可能的编码基因分子功能大多被归为“结合”、“催化”,参与的生物学过程大多被归为“细胞过程”和“代谢过程”。野生大豆和栽培大豆苗期根尖解剖结构的差异与这些差异表达蛋白以及能量代谢的关系还有待进一步研究。

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第 1 章 前言

1.1 大豆驯化的研究现状

1.1.1 作物驯化的定义

1.1.2 大豆的驯化历程

1.2 大豆蛋白质组的研究现状

1.2.1 蛋白质组学的产生和发展

1.2.2 大豆蛋白质组学的研究

1.3 野生和栽培大豆根的研究现状

1.3.1 野生和栽培大豆根系形态结构的异同

1.3.2 野生和栽培大豆根系发育过程的异同

1.4 本研究的内容、目的和意义

第 2 章 材料与方法

2.1 大豆材料

2.2 实验仪器

2.3 实验试剂和配制方法

2.3.1 主要试剂

2.3.2 主要试剂配方

2.4 实验方法

2.4.1 大豆种植与处理

2.4.2 石蜡切片制作

2.4.3 石蜡切片的观察和统计分析

2.4.4 大豆根尖蛋白质提取

2.4.5 蛋白样品浓度的测定

2.4.6 双向电泳及银染

2.4.7 双向电泳图像分析

2.4.8 串联质谱分析

2.4.9 蛋白质功能分析

第 3 章 结果与分析

3.1 野生和栽培大豆苗期根尖解剖结构的差异

3.2 野生和栽培大豆苗期根尖蛋白质表达的差异

3.3 野生和栽培大豆苗期根尖差异表达蛋白的功能分析

3.3.1 野生和栽培大豆苗期根尖差异表达蛋白的空间结构

3.3.2 野生和栽培大豆苗期根尖差异表达蛋白的功能预测

3.3.3 野生和栽培大豆苗期根尖差异表达蛋白与根尖解剖结构差异的关系

第 4 章 讨论

4.1 野生和栽培大豆根系发育差异及与蛋白质表达的关系

4.2 通过野生和栽培作物间差异表达蛋白寻找驯化和育种相关基因的可能性

致谢

参考文献