氮素對(duì)棉花幼苗根系生理形態(tài)的影響及差異蛋白質(zhì)組學(xué)初探.pdf

1、棉花生長(zhǎng)與施入的肥料有密切關(guān)系，其中以對(duì)氮肥最為敏感。合理施用氮肥是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，提高氮肥利用率成為當(dāng)前作物研究的主要目標(biāo)。作為植物的“源”和“庫(kù)”，植物根系在生態(tài)系統(tǒng)及全球變化的研究中備受關(guān)注。目前對(duì)于氮素施用與根系生長(zhǎng)之間的生理響應(yīng)及調(diào)控機(jī)制還不清楚。而蛋白質(zhì)組學(xué)研究是認(rèn)識(shí)生命活動(dòng)本質(zhì)的一個(gè)有效而直接的途徑。
　　因此，研究氮素脅迫下棉花根系蛋白質(zhì)水平的差異性，結(jié)合質(zhì)譜技術(shù)和生物信息學(xué)知識(shí)，獲得差異蛋白點(diǎn)信息功能，探究特異

2、表達(dá)蛋白與氮素脅迫的內(nèi)在關(guān)系，對(duì)理解棉花響應(yīng)氮脅迫機(jī)理具有重要意義。
　　本研究選取魯棉研28為試驗(yàn)材料，進(jìn)行兩次水培試驗(yàn)，初次試驗(yàn)設(shè)置N0(無(wú)氮0 mmol/L)、N2(低氮，2 mmol/L)、N4（中氮，4mmol/L）和N8(高氮，8 mmol/L)4個(gè)氮素處理;第二次試驗(yàn)去掉N0處理，重點(diǎn)研究低、中和高氮素處理下棉花幼苗的根系形態(tài)、生理特征及差異蛋白質(zhì)組學(xué)，得到的主要研究結(jié)果如下。
　　1.對(duì)不同氮素水平下棉花根系

3、進(jìn)行了形態(tài)掃描分析及干物質(zhì)測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，N2各根系形態(tài)指標(biāo)如總根長(zhǎng)、根表面積、根體積等均顯著低于N4和N8，且N8處理在測(cè)定各時(shí)期的各形態(tài)指標(biāo)均達(dá)到最高。N4和N8干物質(zhì)積累大于N2; N8處理下，根冠比呈現(xiàn)先增加后降低趨勢(shì)，N4根系與地上部生長(zhǎng)較協(xié)調(diào)，而N2根冠比增加。說(shuō)明低氮抑制了根系生長(zhǎng)，而高氮?jiǎng)t促進(jìn)根系生長(zhǎng)。
　　2.根系活力反映了根系的生命活動(dòng)和水分營(yíng)養(yǎng)吸收狀況。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著氮素濃度的提高，根系活力和硝酸還原酶活性

4、逐漸增強(qiáng)。說(shuō)明充足氮素供應(yīng)能使根系活力和硝酸還原酶含量保持在較高水平。
　　3.對(duì)棉花根系總蛋白質(zhì)提取方法進(jìn)行篩選，方法包括飽和酚-甲醇醋酸銨法、TCA/丙酮法以及改良的TCA/丙酮/SDS法，證實(shí)飽和酚-甲醇醋酸銨法獲得的蛋白質(zhì)樣品純度高，蛋白質(zhì)點(diǎn)數(shù)最多（601個(gè)）且圖譜背景清晰。因此，這種方法最適合棉花苗期根系總蛋白質(zhì)的提取。
　　4.對(duì)不同蛋白質(zhì)上樣量進(jìn)行試驗(yàn)，采用飽和酚-甲醇醋酸銨法提取蛋白樣品，進(jìn)行雙向電泳。結(jié)果發(fā)

5、現(xiàn)，當(dāng)選用24cm，pH4-7的IPG膠條，上樣量為1500μg時(shí)，能得到質(zhì)量較高的凝膠圖譜。通過(guò)Imagemaster軟件對(duì)圖譜進(jìn)行分析，上樣量在1500μg獲得720個(gè)點(diǎn)，比上樣量1000μg多160個(gè)點(diǎn)。因此，選擇飽和酚-甲醇醋酸銨法提取根系總蛋白并且上樣量為1500μg的雙向電泳方法，可以獲得理想凝膠圖譜。
　　5.采用上述改良雙向電泳方法，對(duì)不同氮素水平下的根系總蛋白進(jìn)行分離，將差異明顯的蛋白點(diǎn)進(jìn)行LC-MS/MS分析，