拟南芥cio4基因缺失对渗透胁迫诱导的质膜蛋白质组变化的影响

【摘要】当植物受到外界刺激,植物体通过细胞膜的变化将外界的环境刺激间接传递到膜上的受体,再通过一系列磷酸化反应(主要是由G蛋白、磷脂酶)激活膜上的Ca2+通道,引起Ca2+从钙库释放到细胞质,使胞内Ca2+浓度增加从而诱发植物细胞内的钙信号系统,启动体内的抗逆途径。由环境胁迫引发的体内信号转导机制已取得了许多重要的进展,但环境信号如何通过膜受体而产生作用于胞内的第二信使Ca2+,并最终引起胞内Ca2+增加这一最核心环节研究不多。本研究在渗透胁迫处理下,一种胞内Ca2+不能增加的缺陷型突变体的纯合突变体株系cio4为材料,用不连续蔗糖梯度离心和两相配比法提取、纯化野生型Col/AQ、突变体cio4这两种植物材料细胞质膜,进而用质膜蛋白进行双向电泳。2-DE电泳图谱进行对比分析后共有230个差异蛋白点,挑选差异最为显著的41个点进行蛋白质肽质量指纹图谱(PMF)分析,成功鉴定出了36个点,其中一些重要的蛋白质点结果如下：(1)渗透处理下野生型Col/AQ中Ca2+途径中的重要激酶在渗透处理下鉴定出了蛋白激酶家族蛋白(点L5),钙调素结合蛋白(点L6),在Ca2+的信号途径中发挥着重要作用。在野生型Col/AQ中,L5,L6的蛋白都是上调,而突变体cio4中没有表达蛋白点L5、蛋白L6的表达量也很少。(2)渗透处理下突变体cio4中抗逆途径中相关酶类积累增强。经渗透胁迫处理,突变体cio4和野生型Col/AQ这两组材料质膜蛋白中都积累了大量的抗逆途径中相关酶类。如活性氧清除途径中的大量的酶：抗坏血酸还原酶(M3)、脂质运载蛋白(M20)、过氧化物还原酶(L3)、蛋白质二硫键异构酶(L18)等。还有抗逆物质相关酶类如植物凝集素(L16)、ATP合成酶β亚基(M4)脂肪酶(M9,M13)和延长因子(M7)等。突变体cio4组的这些酶蛋白质表达为上调,而Col/AQ中表达模式出现差异,有点蛋白表达量低于突变体cio4,有的还出现了下调,总的表达量低于突变体cio4。实验推论：(1)渗透胁迫处理后,野生型Col/AQ中Ca2+途径中的重要激酶发生了明显的上调。但是突变体cio4中没有表达或者表达量低,这可能与突变体cio4是胞内Ca2+增加缺性有关,造成质膜上Ca2+受体激酶不能表达或表达降低。(2)在逆境中突变cio4体中的抗逆途径中的酶的积累如活性氧清理途径的酶和一些抗逆性途径酶如植物凝集素(L16)、ATP合成酶β亚基(M4)等积累量高于野生型Col/AQ。可能是突变cio4在逆境下胞内Ca2+增加的缺失,使得Ca2+信号途径不能正常启动,胞内生理环境的紊乱,短时间内细胞内的抗逆性物质的积累高于野生型Col/AQ。上述结果说明：Ca2+途径在植物抗逆中对维持细胞的正常代谢具有重要作用,其Ca2+途径中的一些途径的破坏导致植物体内Ca2+途径中相关酶类出现异样表达,可能会造成植物体内代谢在外界刺激下短时间内紊乱,抗逆性相关酶类物质积累增强的现象。或者植物在胁迫下,有些抗逆性物质的增加可能不依赖Ca2+途径介导途径。
【作者】王琛琛；
【导师】黄涛；朱学艺；
【作者基本信息】厦门大学，发育生物学，2014，硕士
【关键词】渗透胁迫；质膜蛋白质组；2-DE；抗逆性；cio4；

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