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盐胁迫盐芥和拟南芥的芥子油苷和蛋白质组比较

庞秋颖  
【摘要】: 本文以盐生模式植物盐芥(Thellungiella halophila)和模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)为研究对象,系统地分析了盐胁迫下二者芥子油苷组成和含量的变化规律,并对二者进行了盐胁迫比较蛋白质组学研究,分别鉴定并比较了盐芥、拟南芥盐胁迫差异表达的可溶性蛋白和疏水膜蛋白,为分析盐胁迫调控芥子油苷代谢机制、比较盐生植物与非盐生植物响应盐胁迫的分子机制提供了基础资料。 (1)利用高效液相色谱-质谱首次在盐芥中准确鉴定出7种芥子油苷,包括脂肪族的Allyl、3MSOP、10MSD、3MTP和吲哚族的I3M、4MOI3M,以及芳香族的2PE。盐芥花、角果、子叶和根中含有全部的7种芥子油苷,茎、茎生叶和叶柄中含有6种(缺少I3M),莲座叶中含有5种(缺少2PE和I3M),而种子中只含有4种(Allyl、3MSOP、10MSD和3MTP)且全部属于脂肪族。芥子油苷总量在不同器官、不同发育时期存在显著差异。 (2)以50、150mmol/LNaCl处理拟南芥(生长4周)和盐芥(生长6周)5天,芥子油苷组成没有改变。芥子油苷总量、脂肪族芥子油苷总量、吲哚族芥子油苷总量在拟南芥中受盐胁迫的影响均不显著,而在盐芥中则随盐胁迫增强先减少、后增加并高于对照水平。拟南芥脂肪族的3MSOP、5MSOP和吲哚族的4OHI3M、4MOI3M随盐胁迫增强而含量降低,而脂肪族的6MSOH、吲哚族的I3M以及盐芥脂肪族的3MSOP则随盐胁迫增强有含量增加的趋势。拟南芥脂肪族的8MS00和吲哚族的1MOI3M,盐芥脂肪族的3MTP、Allyl、10MSD和吲哚族的4MOI3M,在盐胁迫下的含量变化与盐芥芥子油苷总量的变化趋势一致。 (3)利用双向电泳(2D-E)分离可溶性蛋白,在拟南芥和盐芥中分别得到88和37个受盐胁迫影响而变化显著的蛋白质点。经质谱分析及MASCOT数据库检索,有意义的差异蛋白分别为79和32个。拟南芥差异表达显著的蛋白大部分在150 mmol/L NaCl胁迫下,而盐芥则是在50mmol/LNaCl胁迫下。 (4)利用同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)及二维液相串联质谱(2DLC-MS/MS)分析疏水膜蛋白,拟南芥中差异表达的膜蛋白31个(21个上调,10个下调),盐芥中差异表达的膜蛋白32个(11个上调,21个下调)。这些蛋白大部分为叶绿体、线粒体和质膜蛋白及膜相关蛋白。 (5)根据差异表达蛋白所参与的生物学过程,对非冗余可溶性蛋白和膜蛋白进行了分类和功能分析。拟南芥划分为11类,比例最大的是物质代谢相关蛋白(22%);盐芥划分为13类,蛋白合成相关蛋白的比例最大(22%)。这表明,代谢相关的蛋白对维持盐逆境下拟南芥的生长与代谢具有重要的作用,而蛋白合成相关蛋白可能在盐芥的抗盐机制中发挥重要的作用。


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