甘藍型油菜響應低溫脅迫的差異蛋白質組學分析.pdf

1、油菜做為一種重要的油料作物,在全世界大部分地區(qū)均有種植。我國種植范圍廣、面積大、緯度跨度也較大,而我國的溫帶大陸性氣候,容易使油菜遭遇冷凍災害的襲擊,造成很大的經濟損失。通常情況下油菜遭遇冷、凍災害時,油菜通過改變形態(tài)、生理和生化過程,使低溫脅迫應答基因表達,合成特異的蛋白質來響應低溫脅迫。近年來有關低溫脅迫條件下,特異蛋白的研究已成為蛋白質組學研究的熱點,有關小麥、水稻、擬南芥的蛋白質組學的研究日益增多。但是,有關油菜蛋白質組學的研究

2、報道甚少,對于低溫脅迫對油菜生理和生化過程產生影響的分子機理還不十分清楚。因此研究油菜在低溫脅迫下的蛋白質組水平上的變化,尋找與低溫脅迫相關的特異蛋白,為油菜和其它作物的抗逆基因工程改良提供非常有價值的資料,無疑具有重要的實用價值和經濟意義。
　　 本文以甘藍型油菜金裕油1號為實驗材料,通過4℃的低溫脅迫處理和25℃的常溫對照,測定其酶活變化的規(guī)律,利用雙向電泳技術研究在低溫脅迫下葉片蛋白質組的變化,通過質譜技術對低溫誘導的差異

3、蛋白進行鑒定,希望揭示植物在低溫脅迫條件下蛋白質的表達情況,為建立植物在低溫脅迫條件下蛋白質分子網絡、最終闡明低溫脅迫條件下植物的抗寒機制提供理論依據,同時尋找與低溫相關的蛋白,為深入研究甘藍型油菜抗寒機制奠定基礎。
　　 主要結果如下:(1)經過低溫誘導處理后的油菜苗,葉片較小,同時顏色發(fā)黃,根莖部細短。(2)通過對油菜幼苗經過不同時間的低溫處理,其中的超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)活性均

4、表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。三種酶的活性受處理時問和溫度的雙重影響。(3)利用差異蛋白質組學策略,建立了甘藍型油菜幼苗蛋白質雙向電泳體系,掃捕獲取電泳圖片,利用PDQuest軟件進行結果分析,比較4℃處理幼苗與25℃未低溫處理幼苗的蛋白質組差異,發(fā)現(xiàn)在25℃下表達的蛋白點172個,在4℃表達的蛋白點位190個,4℃低溫處理后蛋白表達量發(fā)生顯著上調的蛋白點有24個,發(fā)生顯著下調的蛋白點有12個。僅在25℃下表達的蛋白點2個,僅在4℃下表達的

5、蛋白點20個。(4)利用質譜技術成功鑒定出其中5個差異表達蛋白點,分別為:谷氨酰胺合成酶、核酮糖二磷酸羧化酶、放氧增強蛋白、光系統(tǒng)Ⅱ蛋白、和未知蛋白,主要與植物的自南基清除,光合作用和光呼吸有關。
　　 低溫脅迫處理后,油菜表達的蛋白點位顯著變化,蛋白表達量發(fā)生顯著上調的蛋白點共計24個,發(fā)生顯著下調的蛋白點共計12個。低溫脅迫初期(1-5d),由于呼吸作用增強,產生大量超氧自由基,迫使超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(PO

6、D)和過氧化氫酶(CAT)等保護酶系統(tǒng)增強活性,清除超氧自由基,以降低活性氧或其它過氧化自由基對細胞質膜傷害的作用;與此同時,核酮糖二磷酸羧化酶、放氧增強蛋白、光系統(tǒng)Ⅱ蛋白顯著上調,表明在光合作用嚴重受阻情況下,通過以上光合作用相關蛋白表達量的上升來應答低溫脅迫?；谏鲜鼋Y果,我們認為低溫脅迫使油菜呼吸作用增強,光合作用降低,植物體通過特異蛋白表達的變化來響應低溫脅迫,降低來自低溫的傷害。這為從分子水平上揭示油菜幼苗低溫響應機制研究奠定