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《山东农业大学》 2009年
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小麦抗白粉病基因Pm21抗病差异的蛋白质组学研究

李强  
【摘要】: 小麦(Triticum aestivum L.)是现今世界上最重要的粮食作物之一,其产量和品质极易受细菌、真菌、病毒等病害影响。在小麦病害中,白粉菌(Blumeria graminis f. sp. tritici, Bgt)引起白粉病发生范围最广、对产量影响较大。Pm21基因是中国学者发现的广谱抗白粉病基因,该基因位于簇毛麦(Haynaldia villosa 2n=2x=14,VV)6V染色体短臂,通过染色体添加、代换和易位转入普通小麦中,对国内目前所有侵染小麦的白粉菌生理小种表现免疫。 本研究利用白粉病敏感(百农3217)和对白粉病免疫(W2132,携带抗病基因Pm21)的两个小麦近等基因系,对小麦白粉菌侵染后的叶片进行差异蛋白质组学研究,了解小麦Pm21基因对白粉病的抗性机制,获得重要的抗病蛋白或基因,这将有利于基因分离和基因转化,为利用生物工程技术提高小麦抗病能力奠定基础,对实现小麦高产、抗病分子育种具有十分重要意义。 获得的主要结果如下: 1.优化了小麦叶片蛋白质组学双向电泳技术,建立了适合本实验室的蛋白质组试验体系:加入10%PVPP研磨小麦叶片;增加除离子步骤,电压至500V,可以延长时间4h;在水化液中加入4%DTT;调整APS和TEMED的用量分别为0.08%和0.04%,增加抽气步骤等。 2.获得了分离清晰、蛋白点含量多的电泳胶图。经蛋白双向电泳,CBB染色和ImageMasterTM 2D Platinum软件分析,pH 3~10双向电泳胶图中检测出400多个蛋白质点,pH 4~7胶图中检测出约1100个蛋白质点。 3.经过双向电泳分离,在感病和抗病材料中检测出具有显著性差异的蛋白点56个,对差异超过1.5倍的16个蛋白质点进行质谱(MALDI-TOF-MS)分析和数据库检索,鉴定出13个差异蛋白质,并对其进行功能分析,其中Spot 3鉴定为Rubisco活化酶, Spot 12为Rubisco SSU,与能量代谢相关;Spot 1为氧化还原酶,Spots 4、13均属于脯氨酸富集蛋白家族,与防卫相关;Spot 11属于类型II转位因子,与基因调控相关;Spots 7、15属于脱水蛋白,与蛋白质稳定相关;Spot 14属于一类核糖体蛋白L34,与胁迫调节相关。 4.经过质谱鉴定出一种重要的、与抗病相关的候选差异蛋白——脯氨酸富集蛋白(PRP)。通过功能分析证明,PRP蛋白属于一种组成表达蛋白,可以促进叶片木质化和细胞壁变厚,在Pm21基因应对白粉病菌侵染时,起重要作用。目前我们利用RT-PCR技术,反转录克隆了一个小麦PRP蛋白候选基因序列,ORF全长1137bp,编码378个氨基酸。 5.电镜观察结果显示感病材料和抗病材料之间有明显的结构差异。白粉病菌侵染感病材料后,造成叶绿体等结构的破坏,但是不能侵染抗病材料的叶片;抗病材料的叶片细胞壁显著厚于感病材料;结合质谱结果,在抗病材料中存在显著表达的PRP蛋白,初步认为细胞壁结构的变化是抗病基因Pm21抗病机制之一。
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:S512.1

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【参考文献】
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