紅樹植物秋茄幼苗葉片應(yīng)對(duì)水淹脅迫的生理響應(yīng)及差異蛋白質(zhì)組學(xué)分析.pdf

1、水淹是限制多數(shù)植物生長(zhǎng)和發(fā)育的重要限制因子。紅樹植物是生活在濱海濕地的一類對(duì)水淹具有較高耐性的木本植物。近年來(lái)，在對(duì)紅樹林濕地的圍墾和魚塘養(yǎng)殖的開發(fā)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)造成對(duì)紅樹植物的嚴(yán)重水淹，甚至是長(zhǎng)時(shí)間、整株植物的被淹（特別是對(duì)幼苗）。然而，紅樹植物對(duì)這種長(zhǎng)時(shí)間、全淹脅迫的響應(yīng)仍有待研究。在本研究中，基于蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，我們采用紅樹植物秋茄（Kandeliaobovata）幼苗為實(shí)驗(yàn)材料，來(lái)探究紅樹植物秋茄耐受長(zhǎng)時(shí)間、全淹脅迫的生理響應(yīng)和分

2、子機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)秋茄幼苗持續(xù)全淹處理。全淹處理秋茄幼苗3天后，隨著水淹天數(shù)的增加，秋茄葉片色素降解，凈光合速率降低，葉片光合系統(tǒng)破壞，7天后植株幾乎不能成活。根據(jù)所測(cè)秋茄葉片葉綠素含量、類胡蘿卜素含量、葉綠素a/b比率、光合作用相關(guān)指標(biāo)，本實(shí)驗(yàn)選擇全淹第4天為處理組，以下簡(jiǎn)寫為4D-CS。
　　(2)生理數(shù)據(jù)表明，4D-CS處理可以破壞秋茄葉片細(xì)胞膜系統(tǒng)，導(dǎo)致活性氧物質(zhì)(ROS)積累。4D-CS處理下，

3、秋茄葉片中的超氧化物歧化酶(SOD)活性和抗氧化小分子物質(zhì)谷胱甘肽(GSH)和抗壞血酸（AsA）含量相對(duì)于對(duì)照組顯著提高，而過(guò)氧化物酶(POD)、抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)和谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶(GST)三種抗氧化酶的活性明顯降低。由此我們推斷，SOD、AsA和GSH相對(duì)于其他一些抗氧化酶(POD，APX，GST)在響應(yīng)4D-CS脅迫過(guò)程中可能起到更為重要的作用。
　　(3)運(yùn)用雙向電泳技術(shù)來(lái)研究4D-CS處理下秋茄葉片蛋白質(zhì)組的

4、變化，我們分別在秋茄葉片的對(duì)照組和4D-CS處理組的蛋白質(zhì)圖譜上獲得500多個(gè)蛋白質(zhì)點(diǎn)，經(jīng)PDQust軟件分析和MALDI-TOF/TOF-MS鑒定，分析得到表達(dá)量變化在2倍以上的差異蛋白質(zhì)有46個(gè)，其中16個(gè)上調(diào)表達(dá)，30個(gè)下調(diào)表達(dá)。大多數(shù)差異表達(dá)的蛋白質(zhì)亞細(xì)胞定位于葉綠體內(nèi)，少數(shù)分布在線粒體、高爾基體、細(xì)胞核、細(xì)胞液、過(guò)氧化物酶體中。根據(jù)它們的生物學(xué)功能把這些差異表達(dá)蛋白質(zhì)分為三大類，分別為光合作用和能量產(chǎn)生相關(guān)的蛋白質(zhì)、物質(zhì)代謝過(guò)

5、程相關(guān)的蛋白質(zhì)、氧化還原平衡和激素信號(hào)響應(yīng)相關(guān)的蛋白質(zhì)。
　　(4)參與光合作用和能量產(chǎn)生相關(guān)的蛋白質(zhì)主要有核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）、Rubisco結(jié)合蛋白、二磷酸-果糖醛縮酶(FBP)、醛縮酶家族、NAD-脫氫酶、醌氧化還原酶、NADP-鐵氧還蛋白還原酶(FNR)、放氧復(fù)合體蛋白2(OEE2)、ATP合成酶、ATP酶等。參與物質(zhì)代謝過(guò)程相關(guān)的蛋白質(zhì)主要有環(huán)化酶蛋白家族、谷氨酰胺合成酶(GS)、磷酸丙

6、糖異構(gòu)酶同工酶(TPI)、蘋果酸脫氫酶(MDH)、ATP依賴的Clp蛋白水解酶亞基（ClpA）、驅(qū)動(dòng)蛋白4、1-磷酸-L肌醇合酶(MIPS)、UDP-L-阿拉伯糖變位酶、20S蛋白水解酶β亞基D1等。與氧化還原平衡和激素信號(hào)相關(guān)的蛋白質(zhì)有乳酸酰谷胱苷肽裂解酶、ABA-脅迫-成熟誘導(dǎo)蛋白(ASR)、抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)、葉綠體內(nèi)的32KD干旱誘導(dǎo)-脅迫-蛋白(CDSP32)、熱激蛋白(HSPs)、NAD(P)結(jié)合的羅斯曼折疊超家族

7、蛋白等。另外，還有一個(gè)重要的轉(zhuǎn)錄因子myc2 bHLH被鑒定了出來(lái)。
　　(5)在4D-CS處理下，多數(shù)與光合作用暗反應(yīng)階段相關(guān)的蛋白質(zhì)表達(dá)量下調(diào)，造成秋茄幼苗葉片光合作用減弱。與此相反，與光合作用光反應(yīng)階段和光合磷酸化過(guò)程相關(guān)的蛋白質(zhì)表達(dá)量多數(shù)上調(diào)，這可能是秋茄應(yīng)對(duì)全淹脅迫的一種可能機(jī)制。
　　(6)在4D-CS處理下，我們發(fā)現(xiàn)與脫落酸(ABA)相關(guān)的一個(gè)重要蛋白質(zhì)CDSP32和另一個(gè)重要轉(zhuǎn)錄因子myc2 bHLH表達(dá)量均