冬小麥藥隔形成初期凍脅迫的基因表達(dá)譜與蛋白質(zhì)組學(xué)研究.pdf

1、選用普通小麥品種豫麥34，在植株處于藥隔形成初期時，使其遭受模擬-5℃的凍脅迫傷害，進(jìn)而利用基因芯片和蛋白質(zhì)雙向電泳技術(shù)，研究了凍脅迫1d和3d后葉片基因表達(dá)圖譜和蛋白質(zhì)組的變化，以深入探討小麥春季凍脅迫響應(yīng)的分子機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:
　　1.處于幼穗發(fā)育藥隔形成初期的5個普通小麥品種，在遭受-5℃凍脅迫期間，不同品種植株葉片的相對電導(dǎo)率無顯著差異。表明同一幼穗發(fā)育階段小麥品種，對春季凍脅迫的敏感性無顯著差異。因此，選用其中的

2、豫麥34品種進(jìn)行下一階段試驗。表型與顯微觀察結(jié)果表明，在抽穗前，葉片遭受的凍害程度明顯高于葉鞘包裹的幼穗。
　　2.利用基因芯片方法，研究了豫麥34小麥植株遭受-5℃凍脅迫1d和3d后基因表達(dá)圖譜的變化，結(jié)果表明在凍脅迫處理后1d或3d，或同時在2個時間點，600個基因的轉(zhuǎn)錄水平發(fā)生了2倍以上變化。進(jìn)一步分析后，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄水平變化至少8倍以上的基因有99個，在這些基因中，有許多冷脅迫相關(guān)基因和信號分子，它們編碼了重結(jié)晶抑制蛋白、冷相

3、關(guān)蛋白、CBF轉(zhuǎn)錄因子、鈣依賴的蛋白激酶，推測它們參與了小麥春季凍脅迫響應(yīng)過程。將本研究結(jié)果與以前的小麥凍鍛煉(freeze hardening)和大麥春季凍脅迫（-3℃）的表達(dá)譜進(jìn)行了比較。發(fā)現(xiàn)在這3個研究中，許多基因，包括編碼WCOR413、LEA、glycine-rich RNA-binding protein、鐵蛋白（a ferritin）、水通道蛋白(an aquaporin2)和病原體誘導(dǎo)蛋白(a pathogen-indu

4、cedprotein)的基因，呈現(xiàn)相似的表達(dá)模式。表明這些基因可能在高等植物凍脅迫響應(yīng)中發(fā)揮著重要作用。
　　3.利用雙向電泳(2-DE)和基質(zhì)輔助激光解吸/電離飛行時間質(zhì)譜法(MALDI-TOF MS)辨析了遭受凍脅迫1d和3d后小麥葉片中的響應(yīng)蛋白。結(jié)果表明有115個蛋白點的豐度在凍脅迫后發(fā)生了1.5倍以上的變化，并成功鑒定出75個蛋白點，其中52個上調(diào)，18個下調(diào)。所鑒定出的相關(guān)蛋白主要參與了信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（4個）、應(yīng)激/響應(yīng)/解

5、毒（17個）、蛋白質(zhì)代謝（13個）、光合作用（11個）、氨基酸代謝（5個）、碳水化合物代謝和能量途徑（4個）。這些結(jié)果表明，發(fā)生豐度顯著改變的這些蛋白可能主要參與了小麥植株響應(yīng)春季凍脅迫響應(yīng)過程。
　　4.將上述表達(dá)圖譜結(jié)果與蛋白質(zhì)組結(jié)果進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)轉(zhuǎn)錄水平發(fā)生顯著改變的基因與蛋白豐度發(fā)生顯著改變的差異蛋白，并不一致。僅有4個蛋白（基因）在表達(dá)圖譜與蛋白組結(jié)果中同時出現(xiàn)，它們包括2個S-like RNases、1個Co