硫化氫緩解水稻鹽脅迫生理機制及差異蛋白質(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)實意義。
　　硫化氫(Hydrogensulfide，H2S)是一種具有臭雞蛋味的無色氣體。低濃度的H2S對植物的生長發(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，運用差異蛋白組學(xué)的方法，同時結(jié)合生理指標(biāo)測定，從蛋白水平上全面地研究H2S緩解水稻鹽脅迫的分子機理。取得主要研究結(jié)果如下:
　　(1)NaHS（H2S的供體）濃度梯度實驗發(fā)現(xiàn)，不同濃度的NaHS溶液對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)致的水稻生長抑制，包括H2S能減輕鹽脅迫對水稻根長、株高的影響以及鹽脅迫下水稻生物量的損失。而且H2S對水稻根的形態(tài)建成有影響。
　　(3)生理指標(biāo)測定發(fā)現(xiàn)H2S處理降低了鹽脅迫下超氧化物歧化酶SOD和過氧化物酶POD的活力，但增加了過氧化氫酶CAT和抗壞血酸過氧化物酶APX的活力，丙二醛MDA，超氧陰離子自由基O2-以及過氧化氫H2O2含量相對單獨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三個處理組中共鑒定出92個差異表達蛋白點。維恩圖及聚類圖分析發(fā)現(xiàn)很大一部分蛋白在NaCl脅迫處理后下調(diào)但NaCl+H2S處理下其表達量得到恢復(fù)甚至上升;同時一些蛋白在單獨NaCl脅迫及NaCl+H2S處理下均上調(diào)。差異表達蛋白根據(jù)其功能可分為七類，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。差異表達的蛋白涉及植物多種生理功能，表明H2S通過多種途徑增強水稻幼苗對鹽脅迫的抗性。亞細(xì)胞定位分析表明大部分差異表達蛋白定位于細(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)差異表達蛋白對應(yīng)的基因的熒光實時定量PCR分析表明不同處理下差異表達蛋白在轉(zhuǎn)錄水平的變化趨勢與蛋白水平的變化趨勢并

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)控機制?？傊?，根據(jù)鑒定出的蛋白質(zhì)的功能和表達量變化，同時結(jié)合生理指標(biāo)測定，我們對H2S緩解水稻鹽害的機理進行了推測。首先，外源H2S緩解了鹽處理導(dǎo)致的氧化脅迫，解除了鹽脅迫對水稻光合作用的抑制;其次H2S處理下水稻幼苗加強了能量的代謝，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