木薯叶片和叶绿体应答盐胁迫的比较蛋白质组学研究

【摘要】土壤盐渍化严重影响植物的生长发育,是危害农作物生长的主要灾害之一。木薯(Manihotesculentacrantz)是抗逆性很强的一类植物,可以在贫瘠、干旱、盐渍、高温等恶劣环境下生长。研究盐胁迫下木薯叶片和叶绿体的应答机制,可以加强对木薯抗盐机制的了解,提高我国热带亚热带滨海盐渍化土壤的利用率。蛋白质是生理生化活动的直接参与者,对蛋白质的研究能直接反映机体的应答水平。蛋白质磷酸化是蛋白质翻译后修饰中最重要的一种,在植物对逆境的适应中发挥重要的作用。叶绿体作为植物光合作用的场所,其内蛋白质的磷酸化参与了多种调控过程,其中包括在逆境胁迫下的植物应答反应。因此,研究盐胁迫下木薯叶片总蛋白和叶绿体中的磷酸化蛋白将有助于我们更好的研究木薯的抗盐机制。本实验以华南8号木薯为研究对象,用300mMNaCl分别处理0天、5天、10天和15天的叶片和叶绿体为研究对象。首先,对NaCl不同处理的木薯形态进行观察,测定相关的生理生化指标,同时研究不同盐处理下的木薯叶片蛋白质组和木薯叶绿体磷酸化蛋白质组中差异表达的蛋白点,通过质谱鉴定蛋白,并挑选部分抗盐相关蛋白进行基因表达分析。主要研究结果如下：1、通过对不同盐处理条件下的木薯形态进行观察,发现受到300mMNaCl盐胁迫5天时,木薯叶片开始萎蔫下垂,随着盐胁迫时间的延长,部分下部叶片会发黄脱落。可溶性糖和脯氨酸含量测定结果显示,两者均随着盐胁迫时间的延长而增加。说明木薯在受到盐胁迫时会通过增加细胞内的小分子有机物来提高细胞的渗透势,从而减少由盐胁迫造成的水分缺失。2、对不同盐胁迫处理下的木薯叶片进行比较蛋白质组学研究,通过质谱鉴定得到58个差异表达蛋白。对这些鉴定到的蛋白进行功能归类分析后,发现主要包括能量代谢和碳代谢相关的蛋白、光合相关蛋白、抗逆应答蛋白和翻译后修饰和加工调节有关蛋白。3、对不同盐胁迫处理下的木薯叶绿体磷酸化蛋白质组进行比较分析,经过质谱成功鉴定到16个差异表达的磷酸化蛋白。通过功能分析,发现这些蛋白主要参与光合作用、能量代谢、碳代谢和翻译后修饰过程。4、选取已经证实在植物抗逆过程起重要作用的蛋白,包括RuBisCO蛋白、单脱氢抗坏血酸还原酶和3-磷酸甘油醛脱氢酶进行基因表达分析,发现RuBisCO大亚基的基因表达水平与蛋白表达水平保持一致,而RuBisCO小亚基、单脱氢抗坏血酸还原酶和3-磷酸甘油醛脱氢酶的基因与蛋白表达水平不太一致,说明基因表达后,还存在着转录后水平、翻译水平或翻译后水平的调控等过程。综上所述,在较长时间的高盐胁迫下,木薯形态会相应改变；在生理上,主要通过增加细胞内的小分子有机物来提高细胞内的渗透势,从而减少盐胁迫造成的水分缺失；对不同盐胁迫处理条件下木薯叶片蛋白质组和叶绿体磷酸化蛋白质组进行的研究分析,发现蛋白磷酸化可能在木薯抗盐过程中可能起重要作用。这些研究结果为深入展开木薯耐盐调控机制的研究提供了一定的前期研究基础。
【作者】庄盈婷；
【导师】郭安平；王旭初；
【作者基本信息】海南大学，农业生物技术，2014，硕士
【关键词】木薯；叶片；叶绿体；盐胁迫；比较蛋白质组；磷酸化蛋白质；

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