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《南京林业大学》 2007年
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杨盘二孢菌侵染后杨树叶片差异表达蛋白质的鉴定

袁坤  
【摘要】: 杨树是重要的速生用材树种,具有颇高的经济价值和生态效益。然而,杨树在生长过程中不断受到病虫害的威胁。杨树黑斑病是由真菌引起的叶部病害,其主要致病菌为杨盘二孢菌(Marssonina brunnea f.sp.multigermtubi)。目前有关杨树与黑斑病菌相互作用的分子机制仍不清楚。为了鉴定与抗病相关的蛋白质,初步了解杨树抗病的分子基础,以对杨盘二孢菌高抗的无性系NL895杨(P.×euramericana CL“NL 895”)为实验材料,利用蛋白质双向凝胶电泳(two-dimensional gel electrophoresis,2-DE)技术和质谱(mass spectrometry,MS)技术等蛋白质组学方法研究了该无性系接种杨盘二孢菌0、12、24、48、72h后叶片蛋白表达谱的变化。PDQuest~(TM)(Bio-Rad)软件分析后,共获得了约500个重复性表达的蛋白点,其中有40个蛋白点差异表达。基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(Matrix assisted laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry,MALDI-TOF MS)对这些差异蛋白点进行了分析和数据库搜索。所鉴定的蛋白主要包括推测的抗坏血酸过氧化物酶(putative ascorbate peroxidase),S-腺苷甲硫胺酸合成酶(S-adenosyl methionine synthetase),钙调素结合蛋白(calmodulin binding protein),醌氧化还原酶类蛋白(quinone oxidoreductase-like protein),赖氨酸酮戊二酸酯还原酶/酵母氨酸脱氢酶(Lysine-ketoglutarate reductase/saccharopine dehydrogenase),F-box蛋白(F-box protein),UMP/CMP激酶(UMP/CMP kinase),乙烯反应传感蛋白(ethylene response sensor),翻译起始因子(translation initiation factor)等,这些蛋白可能与植物的防御应答密切相关。此外,还有一些蛋白属于核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase,RuBisCO)家系成员,这些蛋白中的多数在病原胁迫下表达下调。根据功能,所鉴定的蛋白主要分成五类,包括与光和合成、蛋白合成、能量代谢、防御应答相关蛋白及未分类的蛋白等。最后对这些蛋白的生物学功能进行了探讨。
【关键词】:杨树黑斑病 2-DE MALDI-TOF MS 防御应答
【学位授予单位】:南京林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:S763.7
【目录】:
  • 致谢3-4
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-9
  • 第一章 文献综述9-38
  • 1 植物病害与植物抗病性9-10
  • 1.1 植物病害9
  • 1.2 植物抗病性9
  • 1.3 植物对病原物侵染的生理反应9-10
  • 2 植物—病原菌相互作用研究概述10-13
  • 2.1 植物的抗病基因10-11
  • 2.2 植物的防卫基因11-12
  • 2.3 病原的无毒基因12
  • 2.4 植物—病原菌相互作用的研究12-13
  • 3 蛋白质组学研究概况13-38
  • 3.1 蛋白质组与蛋曰质组学的概念13-14
  • 3.2 蛋白质组学的研究内容14
  • 3.3 蛋白质组学研究的技术路线14-15
  • 3.4 蛋白质组学研究技术15-26
  • 3.4.1 双向凝胶电泳15-19
  • 3.4.1.1 样品制备16-18
  • 3.4.1.1.1 变性剂(Charotropes)16-17
  • 3.4.1.1.2 去污剂(Detergents)17
  • 3.4.1.1.3 还原剂(Reducing agents)17-18
  • 3.4.1.2 第一向等电聚焦(isoelectric focusing,IEF)18
  • 3.4.1.3 第二向SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳( SDS-PAGE)18
  • 3.4.1.4 染色18-19
  • 3.4.2 高效液相色谱19-20
  • 3.4.3 质谱技术20-22
  • 3.4.4 蛋白质芯片(Protein chips)22-23
  • 3.4.5 蛋白质组研究中的生物信息学23-26
  • 3.4.5.1 2-DE分析软件23
  • 3.4.5.2 蛋白质数据库23-24
  • 3.4.5.3 质谱数据的蛋白质鉴定工具24-25
  • 3.4.5.4 蛋白质相互作用数据库25-26
  • 3.5 植物蛋白质组学研究进展26-32
  • 3.5.1 不同组织或细胞器的蛋白质组学研究27-29
  • 3.5.2 遗传多样性蛋白质组学研究29-30
  • 3.5.3 环境信号应答和适应机制蛋白质组学研究30-32
  • 3.5.3.1 非生物环境因子蛋白质组学研究30-31
  • 3.5.3.2 生物环境因子蛋白质组学研究31-32
  • 3.6 蛋白质组学在林木研究中的应用32-38
  • 3.6.1 群体遗传蛋白质组学研究32-33
  • 3.6.2 基于蛋白质标记(protein marker)的遗传作图研究33-34
  • 3.6.3 逆境生理蛋白质组学研究34-35
  • 3.6.4 林木组织和器官蛋白质组学研究35
  • 3.6.5 木材形成蛋白质组学研究35-36
  • 3.6.6 林木蛋白质组数据库36-38
  • 第二章 杨树叶片蛋白质组初探38-53
  • 1 材料与方法39-42
  • 1.1 材料39
  • 1.2 试剂和仪器39
  • 1.3 蛋白质提取39
  • 1.4 蛋白定量39
  • 1.5 双向凝胶电泳39-40
  • 1.6 图象采集40
  • 1.7 胰蛋白酶(Trypsin)消化及 ESI-MS-MS鉴定蛋白点40-42
  • 1.8 ESI-MS-MS分析蛋白点42
  • 1.9 数据库搜索42
  • 2 结果与分析42-51
  • 2.1 双向电泳检测结果42
  • 2.2 质谱鉴定结果42-51
  • 3 讨论51-53
  • 第三章 杨盘二孢菌(Marssonina brunnea f. sp. multigermtubi)侵染后杨树叶片差异表达蛋白质的鉴定53-68
  • 1 材料与方法55-57
  • 1.1 实验材料55
  • 1.2 主要仪器和试剂55
  • 1.3 病原接种取样55
  • 1.4 蛋白质提取55
  • 1.5 蛋白定量55
  • 1.6 等电聚焦55-56
  • 1.7 SDS-PAGE56
  • 1.8 凝胶染色56
  • 1.9 图象扫描与分析56
  • 1.10 胰蛋白酶(Trypsin)消化及MALDI-TOF MS分析56-57
  • 1.11 MALDI-TOF-TOF分析蛋白点1157
  • 1.12 数据库的检索57
  • 2 结果与分析57-65
  • 2.1 杨盘二孢菌侵染后不同时间杨树叶片蛋白的2-DE分析57
  • 2.2 差异表达蛋白点的质谱分析与鉴定57
  • 2.3 差异表达蛋白点的功能分类57-65
  • 3 讨论65-68
  • 第四章 抗坏血酸过氧化物酶和 S-腺苷甲硫氨酸合成酶的表达分析68-74
  • 1 材料与方法69-71
  • 1.1 实验材料69
  • 1.2 mRNA提取69
  • 1.3 第一链cDNA的合成69-70
  • 1.4 实时定量 PCR70-71
  • 2 结果与分析71-73
  • 2.1 RNA质量检测71
  • 2.2 抗坏血酸过氧化物酶和 S-腺苷甲硫氨酸合成酶的表达分析71-73
  • 3 讨论73-74
  • 第五章 正常与感染叶片的显微结构观察74-80
  • 1 材料与方法75-76
  • 1.1 材料75
  • 1.2 扫描电镜的制样与观察75
  • 1.3 透射电镜的制样与观察75-76
  • 2 结果76
  • 2.1 扫描电镜结果76
  • 2.2 透射电镜结果76
  • 3 讨论76-80
  • 参考文献80-94
  • 详细摘要94-103

【参考文献】
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