甘藍型油菜響應低溫脅迫的差異蛋白質(zhì)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(jīng)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(zhì)來響應低溫脅迫。近年來有關(guān)低溫脅迫條件下,特異蛋白的研究已成為蛋白質(zhì)組學研究的熱點,有關(guān)小麥、水稻、擬南芥的蛋白質(zhì)組學的研究日益增多。但是,有關(guān)油菜蛋白質(zhì)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(chǎn)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(zhì)組水平上的變化,尋找與低溫脅迫相關(guān)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(jīng)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(shù)研究在低溫脅迫下葉片蛋白質(zhì)組的變化,通過質(zhì)譜技術(shù)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(zhì)的表達情況,為建立植物在低溫脅迫條件下蛋白質(zhì)分子網(wǎng)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(jù),同時尋找與低溫相關(guān)的蛋白,為深入研究甘藍型油菜抗寒機制奠定基礎。
　　 主要結(jié)果如下:(1)經(jīng)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(jīng)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(zhì)組學策略,建立了甘藍型油菜幼苗蛋白質(zhì)雙向電泳體系,掃捕獲取電泳圖片,利用PDQuest軟件進行結(jié)果分析,比較4℃處理幼苗與25℃未低溫處理幼苗的蛋白質(zhì)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(diào)的蛋白點有24個,發(fā)生顯著下調(diào)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(zhì)譜技術(shù)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(guān)。
　　 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(diào)的蛋白點共計24個,發(fā)生顯著下調(diào)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(chǎn)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(zhì)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(diào),表明在光合作用嚴重受阻情況下,通過以上光合作用相關(guān)蛋白表達量的上升來應答低溫脅迫?；谏鲜鼋Y(jié)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