玉米干旱胁迫后生理生化指标及其蛋白质组学研究

摘要

玉米是重要的粮食作物和工业原料，在国民经济中占有重要地位。玉米在生长发育过程中要遭受各种非生物胁迫，如干旱、低温和高盐等。其中，干旱是导致我国玉米产量波动的最主要的非生物因素之一。研究不同耐旱玉米自交系在干旱胁迫下的蛋白质的表达情况，不仅可以揭示参与干旱胁迫的蛋白质的翻译后调控机制，而且能够增强对其分子机理的认识，从而进一步指导玉米的抗旱育种。 本试验以强抗旱玉米自交系齐319和弱抗旱玉米自交系郑58作为试验材料，以18％PEG-6000模拟干旱胁迫处理幼苗，对照用等量清水浇灌，分别处理24h和48h后从生理生化指标和差异蛋白两个方面对玉米抗旱性进行研究。主要结果如下: 1.测定了5个生理生化指标:可溶性蛋白含量、MDA含量以及SOD、POD、CAT活性。两个自交系的可溶性蛋白含量均先下降后升高，MDA含量明显增加，SOD、POD、CAT活性也都增大。 2.采用了TCA/丙酮沉淀法、Tris法、磷酸缓冲液(PB)法提取玉米叶片总可溶性蛋白，确定了TCA/丙酮沉淀法和Tris法适合玉米总可溶性蛋白的提取，而TCA/丙酮沉淀法更适合后续的蛋白质组学研究。 3.优化了玉米总可溶性蛋白的双向电泳条件，即采用24cm、pH4-7的IPG胶条，蛋白上样量0.25mg。IEF程序为:100V1h;300V1h;500V1h;1000V2h;8000V3h;8000V10h。SDS-PAGE的电泳条件为1W1h，3W/gel至溴酚蓝到达底部边缘。染色方法为硝酸银染色法。 4.齐319经PEG-6000处理24小时后共有5个差异的蛋白点，其中2个点的表达量上调，3个点诱导表达;经PEG-6000处理48小时后共有14个差异的蛋白点，其中2个点的表达量上调，1个点的表达量下降，11个点诱导表达。郑58经PEG-6000处理24小时后共有10个差异的蛋白点，其中3个点的表达量下降，7个点诱导表达;经PEG-6000处理48小时后共有6个差异的蛋白点，而且这6个点都是诱导表达的。将这些差异蛋白点进行质谱鉴定和数据库检索后，进行功能预测及分析。其中有19个点的质谱鉴定结果为阳性，数据库搜索之后15个蛋白得到初步鉴定，4个蛋白为未知蛋白。这些差异蛋白大致归为5类:(1)逆境胁迫相关蛋白;(2)光合作用以及能量合成相关蛋白;(3)生长相关蛋白;(4)蛋白质合成相关蛋白;(5)其他蛋白。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1 研究的目的和意义

2 干旱及早害机理

2．1 干旱

2．2 旱害的机理

3 玉米抗旱性相关的生理生化指标

3．1 干旱对渗透调节物质的影响

3．2 干旱对MDA含量的影响

3．3 干旱对抗氧化酶系统的影响

4 蛋白质组学

4．1 蛋白质组学的研究内容和研究途径

4．2 蛋白质组学研究的常用技术

4．3 蛋白质组学的研究现状以及发展前景

4．4 非生物胁迫下的蛋白质组学分析

5 研究内容

第二章 干旱对玉米幼苗生理生化指标的影响

1 材料与方法

1．1 供试材料

1．2 幼苗培养以及干旱胁迫处理

1．3 生理生化指标的测定

1．4 数据分析

2 结果与分析

2．1 干旱胁迫对玉米叶片可溶性蛋白含量的影响

2．2 干旱胁迫对玉米叶片MDA含量的影响

2．3 干旱胁迫对玉米叶片SOD活性的影响

2．4 干旱胁迫对玉米叶片POD活性的影响

2．5 干旱胁迫对玉米叶片CAT活性的影响

3 讨论

第三章 玉米总可溶性蛋白的提取及检测

1 试验材料

1．1 供试材料

1．2 幼苗培养以及干旱胁迫处理

1．3 溶液配制

1．4 仪器

2 试验方法

2．1 蛋白质样品制备——玉米总可溶性蛋白的提取

2．2 Bradford法定量蛋白质样品浓度

2．3 聚丙烯酰胺(SDS-PAGE)凝胶电泳检验蛋白

3 结果与分析

3．1 Bradford标准曲线

3．2 SDS-PAGE检测三种方法提取的总可溶性蛋白

3．3 SDS-PAGE检测不同处理后的总可溶性蛋白

4 讨论

第四章 玉米叶片总可溶性蛋白双向电泳条件的优化

1 试验材料

1．1 玉米总可溶性蛋白

1．2 溶液配制

1．3 仪器

2 试验方法

2．1 双向电泳检测两种方法提取的总可溶性蛋白

2．2 等电聚焦时间

2．3 胶条长度的选择

2．4 玉米总蛋白的pH分布

2．5 蛋白质上样量

3 结杲与分析

3．1 双向电泳检测两种方法提取的总可溶性蛋白

3．2 等电聚焦时间

3．3 胶条长度的选定

3．4 胶条pH范围的确定

3．5 蛋白质上样量的确定

4 讨论

第五章 干旱胁迫下玉米叶片蛋白质组学研究

1 试验材料

2 试验方法

2．1 胶条的水化

2．2 第一向等电聚焦(IEF)

2．3 胶条的平衡

2．4 第二向SDS-PAGE

2．5 硝酸银染色(250ml per gel)

2．6 凝胶的扫描及图像分析

2．7 蛋白质胶内酶解

2．8 MALDI-TOF-MS分析

3 结果与分析

3．1 双向电泳的重复性分析

3．2 干旱胁迫下玉米蛋白质组学分析

4 讨论

4．1 不同抗旱自交系在不同处理下差异蛋白数量的变化

4．2 差异蛋白的功能分析

参考文献

致谢

作者简历

在读期间发表论文情况