硫化氫緩解水稻鹽脅迫生理機(jī)制及差異蛋白質(zhì)組學(xué)研究.pdf

1、鹽脅迫是世界上主要的非生物脅迫之一，嚴(yán)重影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育甚至造成植物的死亡，并且造成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的嚴(yán)重減產(chǎn)。因此研究植物的耐鹽機(jī)理以及探索新的提高植物鹽脅迫抗性的方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　硫化氫(Hydrogensulfide，H2S)是一種具有臭雞蛋味的無(wú)色氣體。低濃度的H2S對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育以及多種逆境脅迫抗性具有重要影響，例如重金屬、冷和熱脅迫、干旱脅迫以及鹽脅迫等。但這些研究大多集中在生理生化水平，而蛋白組學(xué)和分子水平的

2、研究較少。
　　本文以重要的糧食作物水稻（Oryzasativa）為材料，運(yùn)用差異蛋白組學(xué)的方法，同時(shí)結(jié)合生理指標(biāo)測(cè)定，從蛋白水平上全面地研究H2S緩解水稻鹽脅迫的分子機(jī)理。取得主要研究結(jié)果如下:
　　(1)NaHS（H2S的供體）濃度梯度實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同濃度的NaHS溶液對(duì)水稻鹽脅迫的緩解效果不同，低濃度緩解鹽脅迫，高濃度反而加劇脅迫，100μM的NaHS對(duì)于100mM氯化鈉脅迫處理三天的水稻幼苗緩解效果最佳。
　　(

3、2)H2S能有效緩解鹽脅迫導(dǎo)致的水稻生長(zhǎng)抑制，包括H2S能減輕鹽脅迫對(duì)水稻根長(zhǎng)、株高的影響以及鹽脅迫下水稻生物量的損失。而且H2S對(duì)水稻根的形態(tài)建成有影響。
　　(3)生理指標(biāo)測(cè)定發(fā)現(xiàn)H2S處理降低了鹽脅迫下超氧化物歧化酶SOD和過(guò)氧化物酶POD的活力，但增加了過(guò)氧化氫酶CAT和抗壞血酸過(guò)氧化物酶APX的活力，丙二醛MDA，超氧陰離子自由基O2-以及過(guò)氧化氫H2O2含量相對(duì)單獨(dú)鹽脅迫處理均有明顯降低，谷胱甘肽GSH含量有所升高但谷

4、胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶GST活力有所降低。H2S可能通過(guò)調(diào)節(jié)抗氧化酶活力和積累更多GSH緩解鹽脅迫引起的氧化損傷。
　　(4)在CK，NaCl，NaCl+H2S三個(gè)處理組中共鑒定出92個(gè)差異表達(dá)蛋白點(diǎn)。維恩圖及聚類(lèi)圖分析發(fā)現(xiàn)很大一部分蛋白在NaCl脅迫處理后下調(diào)但NaCl+H2S處理下其表達(dá)量得到恢復(fù)甚至上升;同時(shí)一些蛋白在單獨(dú)NaCl脅迫及NaCl+H2S處理下均上調(diào)。差異表達(dá)蛋白根據(jù)其功能可分為七類(lèi)，包括光合作用相關(guān)蛋白、物質(zhì)能量代

5、謝相關(guān)蛋白、蛋白質(zhì)合成、折疊以及轉(zhuǎn)運(yùn)與降解相關(guān)蛋白、抗氧化與解毒相關(guān)蛋白、脅迫響應(yīng)與防御蛋白及少部分功能未知蛋白。差異表達(dá)的蛋白涉及植物多種生理功能，表明H2S通過(guò)多種途徑增強(qiáng)水稻幼苗對(duì)鹽脅迫的抗性。亞細(xì)胞定位分析表明大部分差異表達(dá)蛋白定位于細(xì)胞質(zhì)和葉綠體內(nèi)，一部分定位于線粒體上，定位于其他位置的蛋白很少。
　　(5)差異表達(dá)蛋白對(duì)應(yīng)的基因的熒光實(shí)時(shí)定量PCR分析表明不同處理下差異表達(dá)蛋白在轉(zhuǎn)錄水平的變化趨勢(shì)與蛋白水平的變化趨勢(shì)并

6、不完全一致，表明H2S緩解水稻鹽脅迫在轉(zhuǎn)錄水平與蛋白水平可能存在著不同調(diào)控機(jī)制。總之，根據(jù)鑒定出的蛋白質(zhì)的功能和表達(dá)量變化，同時(shí)結(jié)合生理指標(biāo)測(cè)定，我們對(duì)H2S緩解水稻鹽害的機(jī)理進(jìn)行了推測(cè)。首先，外源H2S緩解了鹽處理導(dǎo)致的氧化脅迫，解除了鹽脅迫對(duì)水稻光合作用的抑制;其次H2S處理下水稻幼苗加強(qiáng)了能量的代謝，多種物質(zhì)的代謝有所改變，為抵抗鹽脅迫提供能量和物質(zhì)基礎(chǔ);最后強(qiáng)化了的細(xì)胞結(jié)構(gòu)包括細(xì)胞骨架的重塑和細(xì)胞壁的木質(zhì)化以及蛋白質(zhì)合成功能的恢