外源ABA調(diào)控水稻籽粒灌漿的差異蛋白組學分析.pdf

1、水稻尤其是大穗型水稻存在著明顯的異步灌漿現(xiàn)象,具體表現(xiàn)在強勢籽粒灌漿啟動早、速度快,易形成飽粒；弱勢穎花獲得灌漿物質(zhì)的能力弱,灌漿啟動遲、速度慢、灌漿結(jié)實差,制約著水稻高產(chǎn)潛力的發(fā)揮。強弱勢籽粒中內(nèi)源激素ABA含量的不同是造成強弱勢籽粒異步灌漿的一個重要因為。目前對ABA調(diào)控籽粒灌漿的機理分析主要集中在生理指標的測定上,而對其分子機制的分析尚缺乏。本研究以花后15天在水稻(大穗型品種-金恢809)穗上部進行連續(xù)5天的外源ABA噴施作為處

2、理,同時以噴施清水為對照,運用雙向電泳結(jié)合熒光定量PCR(qRT-PCR)技術(shù),在蛋白表達以及轉(zhuǎn)錄水平探討ABA調(diào)控弱勢籽粒灌漿的分子機制,為進一步改善弱勢籽粒灌漿結(jié)實差的現(xiàn)象提供重要的理論依據(jù)。
　　 生理指標測定結(jié)果發(fā)現(xiàn)外施ABA能夠顯著提高弱勢籽粒中內(nèi)源ABA的含量,同時弱勢籽粒的粒重較對照表現(xiàn)出上調(diào)的趨勢,但強勢籽粒重沒有受到影響,說明在籽粒灌漿中期外施ABA確能有效的促進弱勢籽粒的灌漿。
　　 為從分子機理角度

3、揭示弱勢籽粒灌漿對ABA調(diào)控的響應機制,本研究采用差異蛋白組學對花后20天的弱勢籽粒進行進一步分析,一共構(gòu)建了ABA與清水兩種處理下的弱勢籽粒灌漿圖譜,通過軟件分析在每張膠上檢測到有1000多個蛋白點,在外源ABA處理下弱勢籽粒中共檢測到111個差異表達蛋白點,通過MALDI TOF／TOF MS分析以及MASCOT數(shù)據(jù)庫檢索,其中有100個蛋白點得到成功鑒定,其中64個蛋白點出現(xiàn)上調(diào)表達,36個下調(diào)表達。根據(jù)蛋白在籽粒代謝中的功能共分

4、為8大功能組,包括碳代謝(28),蛋白代謝(23),氨基酸代謝(15),細胞生長與發(fā)育(7),抗御與次級代謝(10),能量代謝(9),籽粒光合代謝(8),11個未鑒定出的蛋白則歸入未知功能組。
　　 蛋白功能的分析結(jié)果表明,外源ABA處理對弱勢籽粒中碳代謝相關途徑影響較大。共鑒定到28個蛋白(28／100),按照所屬的代謝途徑可進一步歸為兩大類:蔗糖-淀粉代謝(9)和為淀粉代謝提供能量與中間代謝物的細胞呼吸代謝(19),包括磷酸

5、戊糖途徑(HMP,1),糖酵解途徑(EMP,3),三羧酸循環(huán)(TCA,12)和乙醇代謝途徑(AF,3)。外源ABA正是通過改變上述代謝途徑中關鍵蛋白的表達豐度,如促進蔗糖的轉(zhuǎn)化,支鏈淀粉的合成,HMP代謝以及TCA代謝,抑制乙醇代謝以及EMP代謝等相關蛋白的表達,從而影響弱勢籽粒的淀粉合成進程。
　　 進一步分析發(fā)現(xiàn),籽粒能量代謝(9／100),蛋白合成,分解,以及修飾等代謝途徑(23／100),氨基酸代謝(15／100),細胞

6、發(fā)育和分裂、生長代謝(7／100),以及籽粒光合代謝(8／100)也相應上調(diào)表達,以為活躍的淀粉合成提供及時的調(diào)控,充分的空間和材料,同時籽粒防御和第二代謝途徑(10／100)也出現(xiàn)一定的增強,大力保證籽粒灌漿的充分,順利進行。
　　 此外,本研究從上述出現(xiàn)差異表達的蛋白中選取了具有代表性的22個蛋白,設計引物,運用qRT-PCR在轉(zhuǎn)錄水平進行驗證,結(jié)果顯示68.18％的差異點其蛋白表達模式與mRNA表達相符,31.82％的蛋白

7、點則與其mRNA表達不同,一定程度上符合了蛋白差異點中鑒定出的具有不同表達趨勢的同分異構(gòu)體現(xiàn)象,主要因為可能是由于mRNA轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中的不同的修飾而導致的。
　　 綜上所述,籽粒灌漿中期外源ABA處理下,弱勢籽粒內(nèi)源ABA含量也相應上升,通過改變?nèi)鮿葑蚜Ｖ械囊幌盗械拇x途徑,從而促進了弱勢籽粒的灌漿,提高了粒重以及品質(zhì)。本研究的結(jié)果為揭示ABA調(diào)控水稻籽粒灌漿提供了一定的理論依據(jù),同時也為下一步分子改良水稻弱勢籽粒的灌漿奠定