植物蛋白質(zhì)組學(xué)研究進(jìn)展(續(xù))

1、植物蛋白質(zhì)組學(xué)研究進(jìn)展植物蛋白質(zhì)組學(xué)研究進(jìn)展(續(xù))3蛋白質(zhì)組學(xué)在植物科學(xué)研究中的應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)在植物科學(xué)研究中的應(yīng)用3.13.1植物群體遺傳蛋白質(zhì)組學(xué)植物群體遺傳蛋白質(zhì)組學(xué)3.1.l3.1.l遺傳多樣性蛋白質(zhì)研究遺傳多樣性蛋白質(zhì)研究基于基因組學(xué)的一些遺傳標(biāo)記，如RAPD(RomAmplifiedPolymphicDNA)、RFLP(RestrictionFragmentLengthPolymphism)、SSR(SimpleSequen

2、ceRepeat)、ISSR(InterSimpleSequenceRepeat)等，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于植物遺傳研究中。與基因組學(xué)的遺傳標(biāo)記相比，由于蛋白質(zhì)組學(xué)的研究對(duì)象是基因表達(dá)的產(chǎn)物，是介于基因型和表型之間的特性，因而蛋白質(zhì)組學(xué)標(biāo)記是聯(lián)系基因多樣性和表型多樣性的紐帶，具有獨(dú)特的意義。通過蛋白質(zhì)組比較來檢測(cè)遺傳多樣性的變化已有許多成功的嘗試。Barrenche等(1996年)比較了6個(gè)歐洲國(guó)家的23種橡樹，分析了幼苗的總蛋白質(zhì)，共得到5

3、30種蛋白質(zhì)，其中101個(gè)具有多態(tài)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示種內(nèi)和種間的距離非常接近，并且證實(shí)無?；?Quercuspetraea)和夏櫟(Quercusrobar)兩個(gè)種的遺傳分化水平很低。Picard等(1997年)利用2DPAGE分析了親緣關(guān)系很近的硬粒小麥不同株系的遺傳多樣性，發(fā)現(xiàn)品系間的多態(tài)性很低并且7個(gè)蛋白可以用于基因型的鑒定。David等(1997等)也利用2DPAGE技術(shù)比較了栽培于不同環(huán)境下但起源于同一種群的小麥，結(jié)果所有的種

4、群都與原種群有差別，David等認(rèn)為，這不是由隨機(jī)漂移引起，而是由適應(yīng)其各自的氣候條件而形成。3.1.23.1.2突變體的蛋白質(zhì)組學(xué)研究突變體的蛋白質(zhì)組學(xué)研究突變體研究是植物遺傳學(xué)的重要研究手段之一，應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)的方法對(duì)基因突變引起的蛋白質(zhì)表達(dá)變化進(jìn)行研究可以揭示一些植物生理生態(tài)過程的機(jī)制。具體做法通常是對(duì)在相同條件下栽培的突變體及野生型植物的2DPAGE圖譜進(jìn)行比較，受到影響的蛋白質(zhì)通過質(zhì)譜法或Edman測(cè)序法進(jìn)行鑒定，為研究表型突

5、變背后的生化過程提供有價(jià)值的信息。Santoni等(1994年)對(duì)模式植物擬南芥發(fā)育突變體的總蛋白質(zhì)進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示突變體具有與野生型植物不同的獨(dú)特的2DPAGE圖譜，并且得到了與下胚軸長(zhǎng)度有關(guān)的一在這之前未曾報(bào)道的低豐度蛋白。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)尋找滲透壓應(yīng)答新基因，尤其是那些在水稻鹽耐性獲得中起瞬時(shí)調(diào)節(jié)作用的基因十分重要。Agrawal等(2002年)用2DPAGE、氨基酸測(cè)序和免疫雜交法，首次檢測(cè)了臭氧對(duì)水稻幼苗蛋白的影響。臭氧對(duì)葉片強(qiáng)

6、烈的可見壞死傷害和隨之而來的抗壞血酸過氧化物酶蛋白的增加，反映在二維電泳膠上蛋白質(zhì)點(diǎn)分布的變化。在被檢測(cè)的具有可重復(fù)結(jié)果的56個(gè)蛋白中，52個(gè)蛋白點(diǎn)隨控制條件的不同發(fā)生的變化可以通過肉眼判定。檢測(cè)的56個(gè)蛋白中，6個(gè)蛋白是N端阻斷，14個(gè)蛋白的序列無法測(cè)定，36個(gè)蛋白的N端序列和一個(gè)蛋白的內(nèi)部序列被測(cè)定。研究發(fā)現(xiàn)臭氧造成葉片光合蛋白的劇烈減少(包括核酮糖15二磷酸羧化酶加氧酶)和各種防御、脅迫相關(guān)蛋白的表達(dá)。Shen等(2003年)應(yīng)用

7、蛋白質(zhì)組學(xué)方法研究水稻葉鞘傷害反應(yīng)相關(guān)蛋白，首次揭示了水稻葉鞘傷害信號(hào)應(yīng)答過程中蛋白質(zhì)的變化。比較傷害前后蛋白質(zhì)表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)傷害后至少有10個(gè)蛋白被誘導(dǎo)或上調(diào)，19個(gè)蛋白被抑制或表達(dá)量下降。通過N端或內(nèi)部氨基酸測(cè)序，分析了其中的14個(gè)蛋白，鑒定了9個(gè)蛋白的功能，其它蛋白由于N端阻斷，無法得到氨基酸序列信息。此外，還通過MALDITOFMS測(cè)定了11種蛋白質(zhì)，并與水稻數(shù)據(jù)庫相吻合。在基因功能被確認(rèn)的蛋白質(zhì)中，表達(dá)量下降的蛋白有2個(gè)鈣網(wǎng)蛋白

8、、組蛋白H1和血紅蛋白和一種假定的過氧化物酶；表達(dá)量增加的蛋白包括胰蛋白酶抑制因子(BBT1)、兩種假定的蛋白激酶受體類似物、鈣調(diào)素相關(guān)蛋白、核酮糖l5二磷酸羧化酶／加氧酶小亞基、2個(gè)甘露糖結(jié)合外源凝集素。其中，4種蛋白質(zhì)已被證實(shí)為與傷害反應(yīng)直接作用的蛋白質(zhì)。Chang等(2000年)對(duì)玉米進(jìn)行缺氧和低氧脅迫研究，發(fā)現(xiàn)低氧處理的效應(yīng)不僅僅是缺氧脅迫誘導(dǎo)的糖酵解酶的增加。通過質(zhì)譜法共鑒定了46個(gè)蛋白質(zhì)，均為在植物中首次得到鑒定。3.2.2

9、3.2.2生物環(huán)境因子蛋白質(zhì)組研究生物環(huán)境因子蛋白質(zhì)組研究植物的生長(zhǎng)發(fā)育不僅與非生物因子密切相關(guān)，還受到生物因子如動(dòng)物、植物、微生物等的極大影響。例如，當(dāng)植物受到競(jìng)爭(zhēng)、動(dòng)物取食、微生物共生或寄生、病菌侵害時(shí)，植物將改變體內(nèi)蛋白質(zhì)的表達(dá)和酶類的活性等來完成這些信號(hào)的感應(yīng)、傳遞以及生物學(xué)效應(yīng)的實(shí)現(xiàn)。因此，通過對(duì)蛋白質(zhì)的研究有助于人們更好地了解生物之間的相互作用機(jī)制。目前關(guān)于非生物因子對(duì)植物影響的蛋白質(zhì)組學(xué)研究主要集中在植物與根瘤菌以及植物與