硫化氢缓解水稻盐胁迫生理机制及差异蛋白质组学研究

【摘要】盐胁迫是世界上主要的非生物胁迫之一,严重影响植物的生长发育甚至造成植物的死亡,并且造成农业生产的严重减产。因此研究植物的耐盐机理以及探索新的提高植物盐胁迫抗性的方法具有重要的现实意义。硫化氢(Hydrogensulfide,H2S)是一种具有臭鸡蛋味的无色气体。低浓度的H2S对植物的生长发育以及多种逆境胁迫抗性具有重要影响,例如重金属、冷和热胁迫、干旱胁迫以及盐胁迫等。但这些研究大多集中在生理生化水平,而蛋白组学和分子水平的研究较少。本文以重要的粮食作物水稻(Oryzasativa)为材料,运用差异蛋白组学的方法,同时结合生理指标测定,从蛋白水平上全面地研究H2S缓解水稻盐胁迫的分子机理。取得主要研究结果如下：(1)NaHS(H2S的供体)浓度梯度实验发现,不同浓度的NaHS溶液对水稻盐胁迫的缓解效果不同,低浓度缓解盐胁迫,高浓度反而加剧胁迫,100μM的NaHS对于100mM氯化钠胁迫处理三天的水稻幼苗缓解效果最佳。(2)H2S能有效缓解盐胁迫导致的水稻生长抑制,包括H2S能减轻盐胁迫对水稻根长、株高的影响以及盐胁迫下水稻生物量的损失。而且H2S对水稻根的形态建成有影响。(3)生理指标测定发现H2S处理降低了盐胁迫下超氧化物歧化酶SOD和过氧化物酶POD的活力,但增加了过氧化氢酶CAT和抗坏血酸过氧化物酶APX的活力,丙二醛MDA,超氧阴离子自由基O2-以及过氧化氢H2O2含量相对单独盐胁迫处理均有明显降低,谷胱甘肽GSH含量有所升高但谷胱甘肽巯基转移酶GST活力有所降低。H2S可能通过调节抗氧化酶活力和积累更多GSH缓解盐胁迫引起的氧化损伤。(4)在CK,NaCl,NaCl+H2S三个处理组中共鉴定出92个差异表达蛋白点。维恩图及聚类图分析发现很大一部分蛋白在NaCl胁迫处理后下调但NaCl+H2S处理下其表达量得到恢复甚至上升；同时一些蛋白在单独NaCl胁迫及NaCl+H,S处理下均上调。差异表达蛋白根据其功能可分为七类,包括光合作用相关蛋白、物质能量代谢相关蛋白、蛋白质合成、折叠以及转运与降解相关蛋白、抗氧化与解毒相关蛋白、胁迫响应与防御蛋白及少部分功能未知蛋白。差异表达的蛋白涉及植物多种生理功能,表明H2S通过多种途径增强水稻幼苗对盐胁迫的抗性。亚细胞定位分析表明大部分差异表达蛋白定位于细胞质和叶绿体内,一部分定位于线粒体上,定位于其他位置的蛋白很少。(5)差异表达蛋白对应的基因的荧光实时定量PCR分析表明不同处理下差异表达蛋白在转录水平的变化趋势与蛋白水平的变化趋势并不完全一致,表明H2S缓解水稻盐胁迫在转录水平与蛋白水平可能存在着不同调控机制。总之,根据鉴定出的蛋白质的功能和表达量变化,同时结合生理指标测定,我们对H2S缓解水稻盐害的机理进行了推测。首先,外源H2S缓解了盐处理导致的氧化胁迫,解除了盐胁迫对水稻光合作用的抑制；其次H2S处理下水稻幼苗加强了能量的代谢,多种物质的代谢有所改变,为抵抗盐胁迫提供能量和物质基础；最后强化了的细胞结构包括细胞骨架的重塑和细胞壁的木质化以及蛋白质合成功能的恢复,功能蛋白的折叠、转运和损伤蛋白的降解加速也有助于细胞耐盐性的提高。
【作者】刘计允；
【导师】郑海雷；
【作者基本信息】厦门大学，细胞生物学，2014，硕士
【关键词】硫化氢；盐胁迫；水稻；生理指标；蛋白质组学；

【参考文献】
[1]梅媛.武汉赴美留学生跨文化适应状况及其能力培养对策[D].湖北工业大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[2]本报记者郑焕斌.新年，新科学[N].科技日报,2013-01-10002.
[3]张楠.多小波变换的提升格式及卫星云图压缩编码研究[D].大连海事大学,应用数学,2004,硕士.
[4]林积斌.基于Copula-SV模型的LPM套期保值研究[D].浙江财经学院,金融学,2013,硕士.
[5]蔡瑾.我国证券投资基金业绩评价的实证研究[D].上海交通大学,工商管理,2013,硕士.
[6]温保保.通识教育课程内容体系构建研究[D].延安大学,现代课程与教学论,2014,硕士.
[7]杨旭.基于稀疏流形的头部姿态估计研究[D].华中科技大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[8]陈波.商业银行G系统风险防范功能设计与实现[D].吉林大学,软件工程,2013,硕士.
[9]杨颖.导购分享社群用户信任与网络消费意愿的关系研究[D].华中师范大学,情报学,2014,硕士.
[10]薛子欣.中国民生银行小微企业金融服务策略研究[D].西安科技大学,工商管理,2013,硕士.
[11]陈莉,焦李成.基于关系代数的关联规则挖掘算法[J].西北大学学报(自然科学版),2005,06:691-694+698.
[12]王威.沈阳风动工具厂库存管理问题研究[D].大连理工大学,工商管理,2004,硕士.
[13]王民娟.西单文化广场燃气管道缺陷测试及风险评估的研究[D].中国地质大学（北京）,安全技术及工程,2014,硕士.
[14]刘美玲.基于顾客选择的制造商销售渠道选择策略研究[D].江西财经大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[15]晁宁宁.信用证项下贸易融资方式风险及防范研究[D].天津财经大学,国际贸易学,2012,硕士.
[16]沈娜.好氧硝化颗粒污泥的快速培养与运行稳定性的研究[D].华中科技大学,环境工程,2013,硕士.
[17]何川.基于TRIZ的方案设计智能决策支持系统理论与方法研究[D].西南石油学院,2004.
[18]刘志鹏.37个氨基酸多肽片段对Con A诱导的急性肝损伤的保护性作用及机制研究[D].河北医科大学,流行病与卫生统计学,2014,硕士.
[19]李胜.记忆、体验与社交媒介—流行音乐与小康村新生代劳工的主体性[D].南京大学,人类学,2013,硕士.
[20]高秀艳.酚酸类化合物对大鼠离体胸主动脉环舒张作用的相关研究[D].河北医科大学,营养与食品卫生学,2013,硕士.
[21]赵培科.推拿手法治疗脾虚型非炎性带下病的临床观察[D].北京中医药大学,针灸推拿学,2014,硕士.
[22]丁鹏.论卢卡奇的总体概念[D].南京师范大学,国外马克思主义研究,2012,硕士.
[23]孔德源.我国城市轨道交通投资乘数效应分析[D].西南交通大学,行政管理,2014,硕士.
[24]廖晓雪.铜线应用于BGA芯片封装的项目管理[D].复旦大学,项目管理,2012,硕士.
[25]蒋军.员工的组织公平感、组织承诺与离职倾向的关系研究[D].浙江大学,2008.
[26]童克文,张兴,张昱,谢震,曹仁贤.基于新型趋近律的永磁同步电动机滑模变结构控制[J].中国电机工程学报,2008,21:102-106.
[27]吴刚.重庆零售业竞争力研究[D].重庆工商大学,产业经济学,2014,硕士.
[28]石欣.基于压力感知步态的运动人体行为识别研究[D].重庆大学,2010.
[29]李祖喜.基于超级电容储能的ICPT系统功率提升策略研究[D].重庆大学,控制科学与工程,2014,硕士.
[30]王春泽,王桂玲,米玉华.河北省水质状况研究[J].河北水利.2005(01)
[31]张威.锈蚀钢筋表面特征的统计分析及其力学性能退化模型研究[D].西安建筑科技大学,结构工程,2013,硕士.
[32]林芳.基于ARM的纯电动汽车电池管理系统设计[D].西安科技大学,电力电子与电力传动,2013,硕士.
[33]贾辉.OS公司研发项目管理流程优化研究公司员工绩效考核方案[D].西安科技大学,工商管理,2013,硕士.
[34]马妍.氮功能化对蒄结构与载流子迁移率的影响及含氮杂蒄吸电子基光伏电池供体材料的分子设计[D].陕西师范大学,2013.
[35]郑秀芬.WEB数据库和数据仓库技术的研究与应用[D].浙江大学,电力电子与电力传动,2004,硕士.
[36]肖智静.文言文“绿色阅读”教学探索[D].山东师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[37]王俊伟.ATM网络的多节点拥塞控制算法研究[D].大连理工大学,控制理论与控制工程,2003,硕士.
[38]翟宏宇.宁波城市停车诱导信息服务系统设计[D].大连海事大学,交通运输工程,2012,硕士.
[39]余利群.介质阻挡放电温度特性及活性物质光谱诊断研究[D].浙江大学,工程热物理,2013,硕士.
[40]孟艳斌.股份公司合并中非控股股东权益保护研究[D].中国社会科学院研究生院,公司法（专业学位）,2014,硕士.
[41]甘睿淼.中韩制造业产业内贸易影响因素研究[D].吉林大学,世界经济,2013,硕士.
[42]任晔.京派女作家文学创作研究[D].西南大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[43]王婷婷,刘国栋.结合深度信息的视觉伺服准最小最大MPC方法[J].控制与决策,2013,07:1018-1022.
[44]朱晓云.我国通用航空安全管理体系建设研究[D].西南大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[45]翁习文.过渡金属氧化物纳米阵列的设计合成与性能研究[D].北京化工大学,化学工程与技术,2013,硕士.
[46]杨慧.黄河三角洲品牌生态系统建设研究[D].山东财经大学,企业管理,2013,硕士.
[47]吴晓博.根据变电站一次接线图导出闭锁公式的方法[J].电力系统自动化,2008,20:73-77.
[48]孙哲.螺旋管埋弧焊内焊缝自动跟踪系统的研究[D].沈阳工业大学,材料加工工程,2013,硕士.
[49]周逸群.同声传译实践报告[D].广东外语外贸大学,翻译（专业学位）,2013,硕士.
[50]李俊霞.中西思维模式的差异—中式英语的主要成因[D].东华大学,外国语言学及应用语言学,2004,硕士.