水胁迫下沙漠小球藻蛋白质组学分析

通过研究小球藻(Chlorella sp.)在干旱胁迫下的蛋白质组变化,从蛋白质表达水平解释小球藻对干旱胁迫的响应机理。以20%的PEG 6000胁迫处理0、6、12、18、24和30 d,提取小球藻总蛋白,利用双向电泳和质谱鉴定技术分析差异蛋白。共鉴定29个差异蛋白,按功能可分为7类:光合作用、能量合成和转化、物质代谢、抗氧化、转运和细胞结构、抗逆和功能未知蛋白质。这些蛋白的表达变化影响着沙漠小球藻的油脂积累,对干旱胁迫应答起到了至关重要的作用,并直接或间接地参与了沙漠小球藻细胞内的光合作用和油脂合成。     

木薯叶片响应干旱胁迫的磷酸化蛋白质组差异分析

本文以抗旱性较强的‘华南8号’木薯(Manihot esculenta)为材料,分析正常供水、轻度干旱(干旱处理5 d)和重度干旱(干旱处理15 d)胁迫对木薯植株形态及叶片磷酸化蛋白质组的影响。结果表明,随着干旱胁迫程度的增加,木薯叶片从底部开始萎蔫、脱落,但顶端叶片优先保持正常生长。干旱胁迫处理后,共有28个磷酸化蛋白点在叶片中的表达丰度发生了显著变化。质谱(MS)鉴定显示,这些蛋白质主要参与光合作用、能量代谢、碳代谢、胁迫与防御、结合和转录翻译等代谢途径。其中,大部分参与光合作用的蛋白积累量在干旱胁迫后显著降低,而参与能量代谢、碳代谢、胁迫与防御、转录翻译等途径的大部分蛋白质积累量则明显升高。由此推测,木薯应答干旱胁迫可能是通过改变植株形态,抑制叶片中的光合作用相关蛋白,调控叶片碳分配过程,同时,通过有效清除活性氧,防御氧化胁迫损伤,防止蛋白变性和降解等方式。     

蒙古沙冬青保守microRNAs的鉴定及靶基因预测

蒙古沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)是生长在荒漠中的木本植物, 对于我国西北部干旱、半干旱区域的植被维护与恢复具有重要价值。蒙古沙冬青对干旱、低温等多种逆境具有较高的耐受性, 是研究林木耐受逆境生理与分子机制的合适材料。MicroRNA(miRNA)是一类长度约为21个核苷酸的内源性非编码小分子RNA, 在植物生长发育和逆境应答等生物学过程中发挥着重要的调控作用。目前, 许多植物物种的miRNAs已经获得鉴定, 但未见蒙古沙冬青miRNAs的相关报道。文章应用高通量测序和生物信息学分析方法对蒙古沙冬青幼苗保守miRNAs的类型、表达丰度以及靶基因进行了分析和预测。共鉴定了10个家族的19种保守miRNAs, 其表达丰度介于55~1920269个拷贝之间。通过在线软件psRNATarget预测了其中14个保守miRNAs的靶基因。对于这些靶基因的功能分析表明, 蒙古沙冬青的保守miRNA主要通过转录调控、激素信号途径、物质代谢和胁迫应答等生物学过程参与植物生长发育和环境响应。     

干旱胁迫下不同抗旱水平陆地棉的叶片蛋白质组学比较研究

为了探讨陆地棉品种抗旱机理,以陆地棉抗旱品种‘中H177’和不抗旱品种‘中S9612’为材料,运用双向电泳结合质谱技术,分析干旱胁迫下不同陆地棉三叶期叶片蛋白质组分差异变化。结果表明:干旱胁迫下,不同陆地棉叶片蛋白表达差异较大;‘中H177’出现30个差异表达蛋白质点,‘中S9612’出现47个差异表达蛋白质点,只在‘中H177’表达差异的蛋白点11个,只在‘中S9612’表达差异的蛋白点28个,差异表达一致蛋白点8个,表达不一致蛋白点11个。质谱共鉴定出43个差异表达蛋白;功能分类分析表明,干旱胁迫蛋白参与光合作用、物质与能量代谢、抗逆相关蛋白、物质运输和活性氧清除;Rubisco活化酶和能量代谢相关蛋白ATP合成酶类表达差异最大。研究结果可以初步为陆地棉抗旱机理的探讨提供一定的理论基础。     

闽楠叶片响应干旱胁迫的蛋白质组分析

闽楠对土壤水分要求较高,为了提高闽楠造林的成活率,该研究以正常供水为对照,测定了不同干旱胁迫时间(7d、14d)及复水后7d的叶片蛋白质组及生理生化指标变化,以探讨闽楠响应干旱胁迫的分子生理机制。结果表明:(1)不同干旱胁迫处理下闽楠叶片蛋白质双向电泳(2-DE)分析结果共发现51个差异表达蛋白;采用MALDI-TOF/TOF成功鉴定到45个蛋白点;这些鉴定出的差异蛋白与光合作用、碳水化合物和能量代谢、胁迫响应与防御、翻译后修饰、蛋白质转换与分子伴侣功能等生理代谢过程密切相关。(2)检测不同干旱处理时间闽楠叶片膜脂过氧化相关MDA含量,防御相关酶SOD、CAT、POD活性和糖代谢相关酶PFK、AGPase、PK及PDH活性,发现各指标在14d持续干旱胁迫时主要呈下降趋势,且变化均达到极显著水平(P0.01)。研究认为,持续干旱胁迫下,光合作用和植物防御系统以及能量和糖代谢的降低是闽楠不耐干旱的重要生理生化原因,研究结果为今后耐旱闽楠的分子育种提供了理论依据。     

盐芥叶片响应干旱胁迫的蛋白质组学初步分析

盐芥是新兴起的植物非生物逆境研究模式植物,研究盐芥叶片蛋白质组对于干旱胁迫的响应,以推进对植物干旱耐受机制的认识。该研究应用双向电泳技术分析了干旱胁迫对于盐芥叶片蛋白质组的影响,结果共鉴定了63个干旱胁迫差异表达蛋白,包括丰度上调的31个,新出现的蛋白点14个,丰度下调的15个,消失的蛋白点3个。应用生物质谱分析技术确定了包括硫氧还蛋白,铁蛋白-1和凝集素在内的9个干旱胁迫响应蛋白的身份,对这些干旱胁迫响应蛋白的功能分类分析表明,盐芥的耐旱机制可能涉及自由基清除能力的增强、能量代谢的调整以及光合作用的维持。     

水稻叶片对镉胁迫响应的蛋白质差异表达

为揭示水稻镉抗性的分子机理,以抗镉水稻品种P1312777和镉敏感水稻品种IR24为材料,在镉离子浓度为0(对照)、50和100 μmol·L-1条件下水培处理7 d,应用蛋白质组学方法分析了2种水稻叶片对镉胁迫响应的蛋白质差异表达.结果表明:镉胁迫下水稻PI312777叶片中共检测到差异表达蛋白质点31个,通过MALDI-TOF/MS分析,鉴定了其中的24个蛋白质(包括20个不同蛋白质,4个重复检出蛋白质);IR24叶片中共检测到差异表达蛋白质点19个,其中15个蛋白质得到鉴定.PI312777叶片鉴定出的20个蛋白质覆盖了IR24叶片鉴定的15个蛋白质,前者有4个与光合作用相关,11个与细胞防御代谢相关,3个与其他代谢相关,2个为功能未知蛋白.与对照相比,不同浓度镉胁迫下,抗镉水稻PI312777叶片中热激蛋白、谷胱甘肽还原酶、蛋白酶体α亚基6型、果糖1,6-二磷酸醛缩酶、硫氧还蛋白和DNA重组修复蛋白均上调表达;镉敏感水稻IR24叶片中热激蛋白、谷胱甘肽还原酶、蛋白酶体α亚基6型的表达无显著差异,果糖1,6-二磷酸醛缩酶和硫氧还蛋白则下调表达.此外,DNA重组修复蛋白仅在镉胁迫的PI312777叶片中表达.水稻PI312777比IR24具有更强的镉抗性与这些差异表达的蛋白质密切相关.     

蒙古沙冬青AmMYB-like基因的克隆与表达分析

蒙古沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus(Maxim)Cheng.f)是中国西北荒漠区唯一的常绿阔叶灌木,具有很强的抗寒和抗旱等耐逆特性。本研究以蒙古沙冬青为研究材料,从中分离到1个编码MYB类转录因子基因,命名为Am MYB-like。该序列长度为1 678 bp,含有一个由1 557 bp组成的开放阅读框(open reading frame,ORF),编码518个氨基酸,具有R2和R3保守结构域,属于R2R3-MYB转录因子。荧光定量PCR分析结果表明,Am MYB-like在叶片中主要参与干旱胁迫应答,在根中主要参与低温及机械胁迫应答。构建了p PZP212-Am MYB-like植物表达载体,为进一步研究Am MYB-like的功能奠定了基础。     

青海高原春小麦PEG胁迫与复水后叶片差异蛋白质组学研究

春小麦是青海省的主要粮食作物,青海高原干旱频繁且严重,尤以春旱为首,对小麦生长发育造成严重影响．为了从蛋白质组学水平分析小麦对干旱胁迫的应答特征,探讨小麦可能的抗旱机制,本研究对青海主栽春小麦品种青春38幼苗进行聚乙二醇 (polyethylene glycol,PEG) 6000胁迫和复水处理,采用IEF/SDS PAGE双向凝胶电泳技术,对PEG胁迫和复水处理的小麦叶片总蛋白质分别与正常浇水的对照进行差异蛋白质组学研究,经考马斯亮蓝G 250染色获得清晰度和重复性较好的双向电泳图谱．PD Quest软件处理分析各对照和处理图谱,在等电点4.0～7.0线性范围内,均可识别650个以上清晰蛋白质点,获得比较明显的差异表达蛋白点43个,其中8个蛋白点重复.从35个差异蛋白点中选取24个差异点进行MALDI-TOF-TOF-MS肽质量指纹图谱分析,应用Mascot软件在NCBInr数据库中搜索鉴定蛋白质,得到22个阳性结果．对鉴定得到的差异表达蛋白进行功能分析,它们分别参与了光合作用、蛋白质合成、能量代谢途径、细胞防御、氧化还原、运输、信号转导等过程,而且根据差异表达蛋白功能分类所占比例,发现干旱胁迫与光合作用关系最为紧密.     

冬青卫矛叶片质外体适应冬季胁迫的蛋白质组学分析

植物的质外体在感知外界信号和胁迫应答中起重要作用。该研究采用生理生化和蛋白质组学方法,对秋季和冬季冬青卫矛叶片的理化指标、微观结构以及叶片质外体液体中的蛋白变化进行比较分析,探索冬青卫矛叶片质外体响应冻胁迫的分子机制,以期为植物抗冻分子机制研究提供依据。结果表明:(1)冬季冬青卫矛叶片中MDA、可溶性糖含量以及SOD、POD活性均显著升高,气孔张开度减小,叶片厚度变小。(2)冬季冬青卫矛质外体液体中的蛋白质种类和含量显著高于秋季。(3)冬青卫矛叶片质外体液体中共鉴定到838个肽段和194个蛋白质;与秋季相比,冬季冬青卫矛叶片质外体液体中共筛选到43种差异积累蛋白(DAPs),其中26个蛋白质显著上调,17个蛋白质显著下调;蛋白表达模式显示,胚胎发育晚期丰富蛋白质、铁超氧化物歧化酶、过氧化物酶、丝氨酸羧肽酶等在冬季表达量较高,推测它们可能是冬季胁迫响应敏感的蛋白质。(4)KEGG富集分析显示,差异蛋白主要与应激防御、细胞壁修饰、抗病、自由基清除、甘油脂类代谢、淀粉和蔗糖代谢、次生代谢物的生物合成等生物学过程相关。(5)验证实验结果表明,冬季冬青卫矛8个差异积累蛋白与其对应的基因的表达趋势一致。研究认为,冬季冬青卫矛质外体液体中积累的蛋白可通过清除活性氧、促进单糖、寡糖和游离氨基酸等渗透调节物的生成而增强对环境的适应;推测冬青卫矛质外体中积累的单糖和寡糖可能通过增加质外体液体的浓度从而降低冰点,进而提高冬青卫矛对冬季胁迫的耐受性。     

利用SSH文库技术分离鉴定常春藤应答甲醛胁迫相关基因

很多研究结果证实常春藤可以有效吸收气体甲醛,本研究结果表明常春藤叶片也可以有效吸收液体甲醛,甲醛吸收量和时间呈指数函数关系。2、4、6mmol·L-1液体甲醛处理均在常春藤叶片内诱发氧化胁迫,但2mmol·L-1液体甲醛胁迫在常春藤叶片内诱发的氧化胁迫水平较低。此外,2mmol·L-1液体甲醛胁迫还显著提高了常春藤叶片内可溶性糖和可溶性蛋白的含量,说明常春藤对2mmol-L-1液体甲醛胁迫的抗性较强。通过构建2mmol.L-1液体甲醛胁迫2-48h常春藤叶片的正向SSHcDNA文库,分离鉴定常春藤叶片中的甲醛胁迫应答基因并对甲醛胁迫应答基因进行功能聚类,结果说明光合作用和代谢相关基因占的比例最大,表达分析结果证实光合作用和代谢相关基因在2mmol·L-1液体甲醛胁迫的不同阶段被诱导上调表达,这些基因的上调表达可能和甲醛在常春藤叶片内的代谢脱毒有关。此外,参与植物对多种生物和非生物胁迫应答的14—3-3蛋白基因（14—3-3p）也受2mmol·L-1液体甲醛胁迫的强烈诱导,该基因的上调表达可能参与甲醛胁迫下常春藤叶片内可溶性蛋白的合成与抗氧化系统活性的调控作用,是常春藤叶片应答甲醛胁迫的重要基因之一。     

枇杷果皮响应高温强光胁迫的蛋白质组分析

为探讨枇杷[Eriobotrya japonica(Thunb.)Lindl.]果皮在高温强光胁迫下的蛋白质组分变化,采用蛋白质组学方法分析了果实日灼抗性差的枇杷种质‘WDYDB’果皮蛋白质对高温强光胁迫的应答反应。结果表明,在自然高温强光胁迫与遮光处理(对照)下,枇杷果皮蛋白质双向电泳图谱中表达量差异在2倍以上的蛋白点共有31个;通过MALDI-TOF-TOF/MS质谱分析成功鉴定出26个差异蛋白点,包括11个下调蛋白和15个上调蛋白。根据这些蛋白功能,可将其分为防御应答、碳水化合物和能量代谢、光合作用、其它等4类蛋白。同时,对这些蛋白质在高温强光胁迫下的功能和作用进行了讨论。这些差异蛋白质参与了枇杷对高温强光胁迫的响应。     

杜仲叶片干旱胁迫响应相关差异蛋白的筛选与鉴定

为研究干旱胁迫下杜仲幼苗生理生化及分子响应机制,利用盆栽试验,通过持续（3、6、9、12、15 d）干旱胁迫处理和复水处理,研究杜仲幼苗的生理响应特性。同时,通过研究对照与处理15 d后的杜仲幼苗差异蛋白质组,分析杜仲幼苗对干旱胁迫的分子响应机制。结果表明,随着干旱处理时间的延长,杜仲叶片的水分饱和亏逐渐增加;光合速率、蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度、气孔导度均逐渐减小;SOD、POD、CAT活性呈先上升后降低的趋势;丙二醛含量则呈现先上升,然后下降,最后又上升的变化特点;脯氨酸和可溶性糖含量的变化趋势与SOD等活性变化一致,前期上升,后期下降。在复水后,杜仲叶片的所有指标均有所恢复,但未达到干旱处理之前的水平。表明干旱胁迫影响了杜仲叶片的正常生长代谢。通过对干旱处理15 d后杜仲叶片总蛋白进行双向电泳分离和MALDI-TOF-TOF生物质谱鉴定,成功鉴定出36个差异表达蛋白,其中22个上调表达,14个下调表达。对36个差异蛋白进行功能分析发现,这些差异蛋白主要涉及信号传导、光合作用、碳代谢、能量代谢、次级代谢物合成、抗氧化保护酶、氨基酸代谢和蛋白质代谢。推测杜仲为适应干旱胁迫,首先是感应干旱胁迫信号,并传导至细胞内,影响杜仲叶片中光合作用、次级代谢物合成和蛋白质的生物合成;同时,通过过氧化物保护酶的作用,将过多活性氧加以清除;另一方面,则是通过增强糖酵解,磷酸戊糖途径,产生能量供杜仲正常生长所需。从生理机制来看,杜仲叶片同过增加胞内脯氨酸、可溶性糖含量,降低胞内渗透势,减少叶片中水分损失,与氨基酸合成和糖代谢相关蛋白的表达量上升的结果一致。     

番茄幼苗盐胁迫响应蛋白质组分析

采用营养液栽培,以盐敏感型番茄品种M82为试材,利用双向电泳(2-DE)研究盐胁迫处理下幼苗叶片蛋白质的表达谱,并采用基质辅助激光解析飞行时间串联质谱(MALDI-TOF/TOF-MS)技术进行差异蛋白质的分离及质谱鉴定。结果表明:(1)盐胁迫处理下,利用2-DE获得差异显著蛋白点20个,其中17个蛋白质点丰度上调表达,3个蛋白质点丰度下调表达。(2)通过质谱分析和蛋白质NCBInr数据库检索,共鉴定出19个差异蛋白,分别为果糖-二磷酸醛缩酶、S-腺苷甲硫氨酸合成酶、甘油醛-3-磷酸脱氢酶等及3个功能未知蛋白;这些鉴定出的差异蛋白质与能量代谢、光合作用、蛋白合成、氧化还原平衡等过程相关,暗示所分离鉴定的蛋白可能参与了番茄的盐胁迫响应,为进一步研究番茄抗逆机制奠定基础。     

蒙古沙冬青叶蛋白质双向电泳体系的建立和优化

开展蒙古沙冬青叶组织的蛋白质组学研究,需要建立和优化叶的蛋白质组双向电泳体系。本研究以蒙古沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)叶片为材料,比较了不同总蛋白提取方法(TCA-丙酮法和Tris-饱和酚法)、不同染色方法(考马斯亮蓝染色和硝酸银染色)和不同蛋白质上样量对双向凝胶电泳蛋白质得率和等电聚焦效果的影响。结果显示,采用TCA-丙酮法提取蒙古沙冬青叶片总蛋白,蛋白质上样量500μg,以硝酸银染色SDS-PAGE胶,双向电泳的分辨率最高,图谱清晰。该方法的建立为开展蒙古沙冬青叶片蛋白质组定量和定性分析奠定了基础。     

小麦干旱诱导蛋白及相关基因研究进展

干旱胁迫条件下,小麦相关基因受到激活并表达产生干旱胁迫蛋白,主动适应干旱环境、维持个体存活和产量形成。介绍了小麦中一些干旱诱导蛋白及相关基因的研究进展,包括不同小麦品种、胁迫程度、发育阶段的差异性反应和共性特征、对主要干旱信号物质ABA和Ca²⁺的差异应答、以及新近发现的干旱诱导蛋白及相关基因的生物学特性及主要功能等。对于干旱诱导蛋白来说,研究手段和目标从过去以单向电泳技术为主、揭示蛋白条带的表达差异转到现在以双向电泳技术为主、以揭示蛋白质组中干旱诱导蛋白结构和功能的耦合。对于干旱诱导蛋白相关基因来说,研究内容主要包括功能基因和调控基因两大类,功能基因研究主要集中在LEA蛋白基因和透物质合成酶基因等几大类型上,而调控基因研究主要集中在转录因子和蛋白激酶等相关基因及其作用。对干旱诱导蛋白及相关基因在小麦栽培管理和产量育种中的应用前景展开了讨论。     

花叶木薯变种和木薯栽培种ZM-Seaside叶片光合参数及蛋白组学分析

为研究木薯叶片光合效率对块根产量的影响,本研究利用蛋白质组学方法分析花叶木薯变种(低产种质)和栽培种ZM-Seaside(高产种质)光合作用能力的差异,揭示其鲜薯产量差异原因,为选育高产木薯品种提供基础数据。采用便携式LI-6400光合作用测定仪测定叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Cs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr),表明栽培种ZM-Seaside和花叶木薯变种叶片Cs、Ci和Tr没有显著差异,但ZM-Seaside的Pn显著高于花叶木薯变种;利用Western Blot技术分析叶片蛋白质表达水平,结果显示ZM-Seaside叶片与光合作用相关蛋白质Rubisco、OEC和PRXQ的表达水平显著高于花叶木薯变种;采用苯酚法提取叶片全蛋白质,并进行双向电泳分离,及Delta2D软件确定差异蛋白质点,以花叶木薯为对照,在ZM-Seaside叶片蛋白质双向电泳图谱上得到20个差异蛋白质点,其中上调表达15个,下调表达5个;通过MALDI-TOF-MS鉴定差异蛋白质,结合KEGG数据库将其按照功能进行分类,成功鉴定到其中16个涉及光合作用、碳和能量代谢、分子伴侣、结构蛋白、保护蛋白、解毒和抗氧化及未知功能蛋白质;利用String在线软件构建蛋白质互作网络,推测Ribulose-5-phosphate-3-epimerase和chloroplast latex aldolase-like protein是影响木薯叶片光合效率的关键蛋白质,由于它们的上调表达,对木薯块根产量提高有一定促进作用。     

拟南芥AtrbohD和AtrbohF缺失对叶蛋白质组的影响

拟南芥NADPH氧化酶AtrbohD和AtrbohF在脱落酸（abscisic acid,ABA）抑制主根伸长、ABA诱导气孔关闭以及植物应答干旱、盐及病菌侵染等逆境胁迫反应中发挥重要作用,但这2个蛋白亚基缺失对拟南芥（Arabidopsis thaliana）蛋白质组的影响还未见报道。我们以营养土中生长16 d的野生型及AtrbohD和AtrbohF双基因突变体atrbohD1/F1叶片为材料进行蛋白组学分析,在双向电泳图谱上可分辨出约1 000个蛋白点,且蛋白表达谱存在差异。选取42个显著差异蛋白点进行MALDI-TOF/TOF质谱鉴定,成功鉴定出20个差异蛋白,这些蛋白主要与氧化还原、能量代谢、蛋白代谢、转录和信号传导等相关,还有一些蛋白功能未知。     

沙冬青属植物响应非生物胁迫的蛋白质组学研究进展

沙冬青属植物具有抗寒、抗旱、抗盐碱等特性,是研究植物逆境胁迫和筛选天然抗逆基因库的理想材料。非生物胁迫是限制沙冬青属植物生长发育及地理分布的重要因素,研究沙冬青属植物响应非生物胁迫的蛋白质组学为发掘其相关抗逆蛋白质及探索抗逆机理奠定基础。通过对近年来国内外利用蛋白质组学技术研究沙冬青属植物应答逆境胁迫的相关成果进行总结归纳,综述沙冬青属植物对低温、干旱、高盐等非生物胁迫响应的蛋白质组学最新研究进展,探讨在非生物胁迫下沙冬青属植物蛋白质水平的动态变化,揭示特定的蛋白质网络以及相关逆境应答机制,并对蛋白质组学技术应用前景进行展望,以期为沙冬青属植物抗逆分子机制更深入、全面的研究提供参考依据。     

蒙古沙冬青光合作用特征及其影响因素

通过测定不同季节蒙古沙冬青的气体交换参数,探讨其光合作用的日变化和季节变化特征,旨在为蒙古沙冬青天然种群的保护和恢复工作提供理论依据和参考。结果表明:蒙古沙冬青光合作用具有显著的季节变化特征,总体呈春夏高、秋冬低的趋势;3—9月期间,蒙古沙冬青净光合速率(P_n)在10:00—13:00时均显著下降,但其机制具有季节差异;多元线性回归结果表明,影响蒙古沙冬青P_n的主要生理因子是气孔导度、胞间CO_2浓度和气孔限制值,主要环境因子是空气湿度、大气CO_2浓度和光照强度。本研究认为,蒙古沙冬青生长关键季节是春夏两季,干旱引起的气孔关闭是其光合作用的主要限制因子;建议利用春夏两季进行蒙古沙冬青种群的恢复和重建工作,重点关注其旱季和冬季的保护工作。