萌发期、苗期蚕豆品种对干旱胁迫的响应及干旱诱导蛋白研究

摘要

蚕豆是西北地区重要的食用豆之一，因其固氮养地、商品经济以及饲草利用等优势而广泛种植，也是青海区域农民增收的优势作物之一。随着区域产业结构调整，青海蚕豆的优势产区由灌溉农业区向雨养干旱农业区延伸和转移。选择培育抗旱性强的优良蚕豆品种为提高干旱地区蚕豆综合生产能力，提高青海蚕豆的供给保障能力，推动蚕豆的可持续发展具有重要的意义。本文采用人工模拟干旱胁迫的方法对不同品种蚕豆在萌发期和苗期的抗旱性进行鉴定及综合评价，并利用双向凝胶电泳技术对筛选得到的抗旱蚕豆品种的差异蛋白进行分析，以揭示蚕豆抗旱机制，为选育抗旱蚕豆品种提供了依据。
　　本研究主要内容包括：⑴种子萌发期采用高渗溶液PEG模拟干旱胁迫和苗期采用盆栽人工控水法对西北地区主栽的9份蚕豆品种进行抗旱性综合评价，并经田间验证，通过隶属函数法将蚕豆抗旱性进行分级得到：尕大豆、青海13号、临蚕6号及青海12号表现为中抗，其余5份蚕豆品种表现弱抗旱性；认为发芽指数、发芽势、胚根长度和胚根干重作为蚕豆种子萌发期抗旱鉴定指标，15％为蚕豆 PEG模拟干旱的最佳浓度；苗期株高高大，侧根密集，叶绿素含量高，丙二醛含量低的蚕豆具有较强的抗旱性。⑵对筛选得到的抗旱品种尕大豆进行叶片蛋白质组双向电泳分析，发现32个差异表达蛋白质点，其中27个蛋白点在干旱胁迫的植株中表达量为下调，下调4倍以上的蛋白点有：stress-inducible protein、PGM和hypothetical protein，5个蛋白点在干旱胁迫的植株中表达量为上调，其中仅在干旱胁迫下表达的点有：glutamate-glyoxylate aminotransferase和proteasome subunit alpha type-7-A protein，说明干旱胁迫会抑制植物体某些蛋白的合成，同时又会诱导产生一些新的蛋白，来抵御干旱造成的损害。⑶对差异蛋白点进行MALDI-TOF/TOF质谱鉴定发现，差异蛋白点按其所参与的代谢途径和生化功能将其分为5类，分别为调节蛋白40.6％、代谢和能量28％、其他蛋白15.6％、细胞骨架3.1％和未知蛋白9.3％。其中调节蛋白主要为heat shock protein81-2，在干旱胁迫下，协助降解错误折叠的蛋白来抵御干旱胁迫。能量代谢主要通过一些光合相关蛋白（putative rubisco subunit binding-protein alpha subunit、glutamate-glyoxylate aminotransferase、D-alanyl-D-alanine-endopeptidase的调节来实现对干旱胁迫的适应。KEEG Pathway富集分析后发现Protein processing in endoplasmic reticulum达到极显著差异（P<0.01），Amino sugar and nucleotide sugar metabolism、Glycine， serine and threonine metabolism、 Glyoxylate and dicarboxylate metaboism和Thiamine metabolis均达显著差异（P<0.05）。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 前言

1.1 植物对干旱的响应研究进展

1.1.1 种子萌发期抗旱性研究

1.1.2 苗期抗旱性研究

1.1.3 干旱胁迫对蛋白质的诱导

1.2 植物蛋白质组学研究进展

1.2.1 蛋白质组学的简介

1.2.2 蛋白质组学的主要研究方法

1.3 立项依据及意义

1.4 技术路线

第2章 不同蚕豆品种对萌发期和苗期干旱胁迫的响应及抗旱性评价

2.1 实验材料

2.1.1 蚕豆品种

2.1.2 主要生化试剂

2.1.3 主要仪器设备

2.2 实验方法

2.2.1 萌发期实验设计与方法

2.2.2 苗期实验设计与方法

2.2.3 田间蚕豆抗旱性验证实验设计与方法

2.3 实验结果与分析

2.3.1 蚕豆萌发期和苗期对干旱的响应

2.3.2 不同蚕豆品种萌发期和苗期的抗旱评价

2.4 结论与讨论

第3章 抗旱蚕豆品种叶片蛋白质组学研究

3.1 实验材料

3.1.1 实验材料

3.1.2 主要生化试剂

3.1.3 主要设备仪器

3.2 实验方法

3.2.1 材料的处理

3.2.2 蛋白质的提取

3.2.3 蛋白质定量

3.2.4 单向SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳检测

3.2.5 双向凝胶电泳（ 2-DE）

3.2.6 差异蛋白质谱分析

3.3 实验结果

3.3.1 蛋白浓度测定

3.3.2 单向SDS-PAGE蛋白浓度检测

3.3.3 干旱胁迫条件下差异蛋白表达研究

3.3.4 PEG胁迫后蚕豆叶片差异表达蛋白的质谱分析

3.3.5 质谱鉴定结果的数据库检索

3.4 结果与讨论

3.4.1 调节蛋白

3.4.2 能量和代谢

3.4.3 细胞骨架

3.4.4 其他蛋白

第4章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

致谢

作者简介