低溫脅迫下水稻幼苗蛋白表達(dá)研究.pdf

1、低溫是眾多逆境脅迫中影響最為惡劣的一種，嚴(yán)重導(dǎo)致水稻減產(chǎn)和質(zhì)量下降。伴隨著極端氣候如驟冷的頻繁發(fā)生，研究水稻耐冷機制培育耐冷品系迫在眉睫。本研究采用雙向電泳技術(shù)結(jié)合質(zhì)譜數(shù)據(jù)的生物信息學(xué)分析，初步研究了冷敏感品系9311和耐冷品系藤坂5號水稻幼苗對冷脅迫的響應(yīng)。
　　 主要研究結(jié)果如下:
　　 1、建立冷敏感品系9311和耐冷品系藤坂5號差異蛋白2-DE電泳圖譜。從9311圖譜中分析得到明顯差異表達(dá)的蛋白點有36個，其中表

2、達(dá)上調(diào)的有2個、下調(diào)的34個，成功鑒定28個，屬于27種蛋白質(zhì)。從藤坂5號中得到明顯差異表達(dá)的蛋白點則有43個，其中上調(diào)的24個、下調(diào)的19個，成功鑒定35個，屬于32種蛋白質(zhì)。
　　 2、生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，在低溫脅迫下，差異表達(dá)的蛋白包括伴侶蛋白、抗氧化酶和抗壞血酸酶、谷胱甘肽-s-肽轉(zhuǎn)移酶Ⅱ、熱激蛋白GrpE protein、蛋白激酶、光合系統(tǒng)酶、成熟酶K、ATP依賴的鋅金屬蛋白FTSH2等。表達(dá)發(fā)生變化的蛋白功能涉及很多

3、方面，從生物過程來看，兩個品系冷脅迫相關(guān)蛋白參與的最大一類都是代謝，其次是細(xì)胞過程，然后是應(yīng)激反應(yīng)，平均比例分別約為70％，65％，40％;從分子功能來看，這些蛋白主要是起結(jié)合，催化和運輸?shù)淖饔?，平均比例分別約為50％，55％，10％;從細(xì)胞組分來說，主要是細(xì)胞部分和細(xì)胞器及囊膜發(fā)生變化，平均比例分別約為78％，75％，30％。另外，9311中發(fā)現(xiàn)4個與水稻冷脅迫相關(guān)功能未知蛋白，藤坂5號中發(fā)現(xiàn)3個冷脅迫相關(guān)蛋白未知功能蛋白。進(jìn)一步分析

4、表明，差異蛋白質(zhì)參與途徑主要有代謝、生物和非生物脅迫、蛋白質(zhì)代謝與修飾、碳水化合物代謝、堿基化合物代謝、前體代謝和能量的產(chǎn)生、光合作用和運輸?shù)?。由此可見，水稻抵御低溫冷害是一個非常復(fù)雜的過程，牽涉到很多途徑。
　　 3、兩個品系比較分析發(fā)現(xiàn)，9311冷脅迫相關(guān)蛋白多數(shù)表達(dá)下調(diào)，而藤坂5號冷脅迫相關(guān)蛋白多數(shù)表達(dá)上調(diào)。兩種材料差異表達(dá)蛋白參與代謝途徑的比例都居于首位，超過60％。參與脅迫途徑的9311差異蛋白比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于藤坂，且除了

5、ATP合成酶都為下調(diào)蛋白。9311參與能量和光合作用途徑的差異蛋白比例也沒有藤坂高，且多數(shù)此類蛋白表達(dá)下調(diào)。
　　 以上結(jié)果表明:在低溫刺激下，細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)受到損壞，代謝發(fā)生巨大變化，水稻防御系統(tǒng)被激活。耐冷材料藤坂5號通過高表達(dá)脅迫途徑的蛋白，增強光合作用和能量代謝從而使植物免受逆境傷害。本實驗通過兩種材料的不同處理一共發(fā)現(xiàn)59種冷脅迫相關(guān)蛋白，并對他們的功能進(jìn)行了闡釋和分類。本實驗為水稻耐冷的相關(guān)研究提供了參考，為耐冷水