菜心生長發(fā)育過程碳氮代謝與蛋白質(zhì)組學(xué)研究.pdf

1、菜心（Brassica campestrisL.ssp.Chinensisvar.UtilisTsenet Lee），又名菜薹，在華南地區(qū)一年四季都可種植，無需低溫春化便可抽薹開花，但是在種子萌發(fā)或幼苗期間遭受低溫脅迫后，會出現(xiàn)未熟抽薹現(xiàn)象，造成嚴(yán)重減產(chǎn)和市場供應(yīng)不平衡。本文以“油青四九”（早熟品種）、“油綠粗薹”（中熟品種）和“翠綠80天”（晚熟品種）三個(gè)不同熟性的菜心品種為材料，探討菜心生長發(fā)育過程碳、氮代謝規(guī)律及其與菜薹形成的關(guān)系

2、。同時(shí)，以晚熟品種為材料，在5℃和15℃下進(jìn)行種子低溫處理，研究低溫脅迫與菜心生長發(fā)育的關(guān)系，并首次利用iTRAQ技術(shù)分析低溫處理后菜心花芽分化時(shí)期的蛋白質(zhì)變化情況，從蛋白質(zhì)組學(xué)方面探討影響菜心生長發(fā)育的分子機(jī)理。主要研究結(jié)果如下：
　　1、不同熟性的菜心品種可溶性糖、蔗糖、果糖和還原糖含量在花芽分化期至到花芽分化中期的變化幅度不大，但在花芽分化中期至現(xiàn)蕾期快速升高，在現(xiàn)蕾期至采收期緩慢上升或下降。花芽分化后，葉片各種糖含量均低于

3、薹莖。葉片和薹莖的糖含量均以晚熟品種最高，而早、中熟品種葉片糖含量差異不顯著，但中熟品種薹莖糖分含量比早熟品種高。葉片的NI、AI活性以及薹莖的SS、SPS活性與可溶性糖、蔗糖、果糖和還原糖含量均呈顯著的正相關(guān)，但葉片的SS、SPS活性以及薹莖的NI和AI活性與可溶性糖、蔗糖、果糖和還原糖含量的相關(guān)性不顯著。這說明了在花芽分化中期至現(xiàn)蕾期的糖分積累最快，花芽分化后葉片的糖分逐漸向薹莖轉(zhuǎn)移，為菜薹的膨大提供了充足的能量基礎(chǔ)，從而促進(jìn)菜薹的

4、膨大生長。菜心在生長發(fā)育過程中葉片糖分不斷降解，而薹莖的糖分則不斷合成與積累，葉片糖分與NI、AI活性以及薹莖糖分與SS、SPS活性的關(guān)系密切，提高薹莖的SS和SPS活性可促進(jìn)薹莖糖分的形成，提高糖分的積累，改善菜薹的品質(zhì)與風(fēng)味。
　　2、不同熟性菜心品種在生長發(fā)育過程中氮代謝特性有所不同。早、中熟品種從花芽分化期至現(xiàn)蕾期的菜薹形成過程中，可溶性蛋白含量逐漸上升，而晚熟品種正好相反，菜薹形成前期以晚熟品種可溶性蛋白含量較高，而菜薹

5、形成中后期則以早熟品種較高。早、中熟品種菜薹形成過程游離氨基酸含量變化幅度較小，而晚熟品種呈現(xiàn)明顯的單峰曲線變化，于花芽分化中期達(dá)到高峰。不同熟性菜心品種在生長發(fā)育過程中GS活性變化幅度都較小，但在整個(gè)生長期間都以早熟品種GS活性最高，中熟品種次之，晚熟品種最低。不同熟性品種在生長發(fā)育過程中GDH活性呈逐漸上升的趨勢，以早熟品種最高，而中、晚熟品種差異不明顯。這說明了早、中熟品種對氮的吸收和同化能力較強(qiáng)，在菜薹形成過程中蛋白質(zhì)不斷積累，

6、而晚熟品種則不斷消耗蛋白質(zhì)以保障菜薹的形成。3、低溫處理明顯地影響了菜心滲透物質(zhì)和活性氧代謝系統(tǒng)。較低的溫度處理可以增加菜心葉片中的可溶性糖和可溶性蛋白含量，其中5℃低溫處理葉片的可溶性糖含量最高，CK（25℃）的可溶性糖含量次之，15℃處理的含量最低。5℃低溫處理葉片的可溶性蛋白含量顯著高于15℃低溫處理和CK的可溶性蛋白含量，但后兩者差異不明顯。隨著溫度的降低，葉片的Pro、GSH含量顯著增加。5℃和15℃的低溫處理都顯著提高了葉片

7、 MDA、AsA含量，但兩者間差異不顯著。經(jīng)過低溫處理后，菜心葉片的SOD、APX、GR活性均明顯提高，而POD活性則顯著下降，15℃低溫處理后葉片的SOD活性顯著高于5℃處理，但5℃和15℃低溫處理的POD和APX活性無顯著差異。表明菜心經(jīng)低溫脅迫后，MDA含量升高，膜脂過氧化加劇，但低溫誘導(dǎo)了植株體內(nèi)的Pro、GSH、AsA含量的增加和SOD、APX、GR活性的提高，加強(qiáng)了活性氧的清除能力，維持了菜心體內(nèi)的自由基與ROS的平衡，避免

8、植株傷害。
　　4、本文首次采用iTRAQ技術(shù)，對菜心種子低溫處理后的花芽分化期葉片的蛋白質(zhì)組差異進(jìn)行了分析。本試驗(yàn)共鑒定到4073個(gè)蛋白，兩兩比較中，5℃/對照、15℃/對照和5℃/15℃中的差異蛋白分別有367、359和532個(gè)。可能與菜心低溫脅迫和生長發(fā)育有關(guān)的64個(gè)蛋白分別屬于：光合作用（12個(gè)）、糖代謝（6個(gè)）、氨基酸代謝（13個(gè)）、植物激素（3個(gè)）、脅迫（23個(gè)）、能量（7個(gè)）等7個(gè)代謝過程。
　　5、低溫處理降

9、低了菜心的光合作用；提高了糖代謝的效率，同時(shí)β-葡糖苷酶19的上調(diào)以及1-葡萄糖-腺苷?；D(zhuǎn)移酶大亞基蛋白、果糖激酶1的下調(diào)均促進(jìn)了果糖和葡萄糖的積累，從而促進(jìn)花芽分化；2個(gè)NR活性的上調(diào)促進(jìn)了氮的吸收和同化作用；激素相關(guān)蛋白中HMGS和SMT1的上調(diào)以及GGPS的下調(diào)促進(jìn)甾醇類物質(zhì)以及細(xì)胞分裂素的生物合成和轉(zhuǎn)化，由此說明，甾醇類物質(zhì)、細(xì)胞分裂素與菜心的花芽分化密切相關(guān)；脅迫相關(guān)蛋白通過蛋白折疊的修復(fù)、脂肪酸的去飽和化以及 ROS的消除