轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花不同發(fā)育期葉片蛋白質(zhì)組的比較分析.pdf

1、棉花在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有重要地位,是我國(guó)僅次于糧食作物的第二大農(nóng)作物,其中轉(zhuǎn)基因抗蟲棉在國(guó)內(nèi)的種植面積已占棉花總種植面積的70％以上,并有持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。棉花是纖維研究的模式植物,但與擬南芥、水稻等模式植物相比,其在蛋白質(zhì)組學(xué)、基因組學(xué)、生理學(xué)和遺傳學(xué)等方面的研究較薄弱。棉花蛋白質(zhì)組學(xué)研究起步較晚,雙向電泳圖譜庫(kù)和蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫(kù)均有待完善;且目前棉花蛋白質(zhì)組學(xué)研究主要集中在纖維發(fā)育機(jī)制、脅迫反應(yīng)等方面,有關(guān)棉花發(fā)育期的蛋白質(zhì)組學(xué)研究在國(guó)內(nèi)外

2、鮮有報(bào)道。
　　本研究以轉(zhuǎn)cry1Ab基因抗蟲棉(07-19和08-6)及ZHNO7-222(轉(zhuǎn)基因抗蟲棉07-19的親本)為材料,利用雙向電泳、生物質(zhì)譜和生物信息學(xué)對(duì)棉花苗期和花鈴期葉片蛋白質(zhì)組變化進(jìn)行了比較分析,探討苗期和花鈴期棉花葉片蛋白質(zhì)組的表達(dá)差異。研究結(jié)果表明,在苗期和花鈴期間篩選獲得3個(gè)品種共有的差異表達(dá)蛋白點(diǎn)26個(gè),3個(gè)品種在花鈴期表達(dá)上調(diào)和下調(diào)的差異蛋白點(diǎn)數(shù)相同,均為9個(gè)(34.6%)和17個(gè)(65.4%)。26

3、個(gè)共有差異蛋白點(diǎn)經(jīng)MALDI-TOF-MS/MS成功鑒定了17個(gè),歸類為15種蛋白質(zhì),這15種蛋白分別是線粒體甘氨酸脫羧酶復(fù)合體類似P蛋白、葉綠體葉綠素A-B結(jié)合蛋白、捕光色素a結(jié)合蛋白、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶大亞基、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶大亞基、抗壞血酸過氧化物酶、轉(zhuǎn)錄因子APFI類似蛋白、肽基脯氨酰基順反異構(gòu)酶、異黃酮還原酶類似蛋白、Clp ATPase、依賴于NAD的表異構(gòu)酶/脫水酶、ATP合成酶CF1ε亞基、異檸

4、檬酸脫氫酶、尿嘧啶轉(zhuǎn)磷酸核糖激酶和50S核糖體蛋白L21。上述蛋白參與TCA循環(huán)、光合代謝、逆境脅迫、APT合成、蛋白質(zhì)合成、碳固定等。推測(cè)出現(xiàn)的蛋白質(zhì)組變化可能與棉花生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)。
　　本研究比較分析了3個(gè)棉花品種苗期和花鈴期的葉片蛋白質(zhì)組差異,以揭示轉(zhuǎn)基因和雜交過程引起的品種間葉片蛋白質(zhì)組的表達(dá)差異。質(zhì)譜成功鑒定了3個(gè)品種(07-19、08-6和ZHNO7-222)苗期的差異表達(dá)蛋白點(diǎn)47個(gè),歸為25種蛋白質(zhì),這些差異表達(dá)蛋白

5、參與光合代謝、三羧酸循環(huán)、糖酵解、細(xì)胞發(fā)育、細(xì)胞骨架、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、生長(zhǎng)發(fā)育、脅迫防御等。質(zhì)譜成功鑒定三個(gè)品種花鈴期的差異表達(dá)蛋白點(diǎn)34個(gè),歸為22種蛋白質(zhì),這些差異表達(dá)蛋白參與光合代謝、核苷酸代謝、ATP合成、三羧酸循環(huán)、細(xì)胞分裂/分化、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、生長(zhǎng)發(fā)育、抗逆等方面。推測(cè)出現(xiàn)的苗期和花鈴期不同品種間葉片蛋白質(zhì)組變化可能與轉(zhuǎn)基因過程和雜交過程中基因重組有關(guān)。
　　為進(jìn)一步驗(yàn)證篩選獲得的差異蛋白表達(dá)情況,本研究從質(zhì)譜鑒定成功的差異蛋白

6、中選擇抗壞血酸過氧化物酶(APX)、異檸檬酸脫氫酶(ICDH)和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶大亞基(rbcL)作為研究對(duì)象,克隆獲得了這三個(gè)蛋白相關(guān)基因編碼區(qū)域的部分片段:APX基因擴(kuò)增片段大小為581bp,ICDH基因擴(kuò)增片段大小為1055bp,rbcL基因擴(kuò)增片段大小為1121bp。經(jīng)NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)Blast比對(duì),三個(gè)基因(APX、ICDH和rbcL)片段與陸地棉中相應(yīng)基因的匹配率分別為97.9%、99.1%、99.3%。對(duì)三