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硫酸二甲酯对患丛枝病泡桐蛋白组的影响

靳冉冉  
【摘要】:泡桐是一种经济价值较大的树种,对改善生态环境、提高农民生活水平等方面都有很重要的作用,而泡桐易受植原体入侵而患丛枝病,病害危害极其严重,给我国林业、经济、环境等方面造成巨大的损失。为了有效预防和防治这种病害,目前虽然做了很多研究,但其发病机制仍不清楚。为深入了解泡桐丛枝病发病过程蛋白质变化的情况,采用同位素标记相对和绝对定量(i TRAQ)技术鉴定白花泡桐和毛泡桐健康幼苗、患丛枝病幼苗及不同浓度(分别为15 mg·L-1和75 mg·L-1)硫酸二甲酯(DMS)处理后恢复健康形态的患病幼苗的蛋白质,并对其进行功能注释和差异表达分析,得出以下结果:(1)白花泡桐4个样品中共鉴定到2 969个蛋白。2 959个、2 692个、2 928个蛋白质分别注释到NCBI蛋白质数据库、Swiss-Prot数据库和tr EMBL数据库。由功能分类结果可知,共有2 640个蛋白质比对到GO数据库中,共注释到51种功能类别。2 581个蛋白比对到COG数据库中,共分为23个功能类别。KEGG数据库比对结果中,2 324个蛋白质参与121条代谢通路,主要参与代谢途径、次生代谢产物生物合成和光合作用等途径。在白花泡桐比对组中共找到356个差异表达蛋白,主要参与到代谢途径、次级代谢物合成、光合作用和光合作用碳固定通路中。(2)毛泡桐4个样品中共鉴定到2 628个蛋白。2 615个、2 366个、2 586个蛋白质分别注释到NCBI蛋白质数据库、Swiss-Prot数据库和tr EMBL数据库。功能分类结果显示,共有2 327个蛋白被注释到GO数据库中,分为50种功能类别。2 259个蛋白比对到COG数据库中,共注释到23个功能类别。KEEG数据库结果显示,共有2 049个蛋白质参与到119个代谢途径,主要参与到代谢途径、次生代谢产物的合成和光合作用途径中。通过毛泡桐样品比对组共得到324个差异蛋白,主要参与代谢途径、次级代谢物合成、光合作用和光合作用碳固定通路。(3)对白花泡桐和毛泡桐进行差异蛋白筛选,通过方案对两种泡桐鉴定到的蛋白进行横向差异比较分析,最终找到5个蛋白即核糖体蛋白L11、苹果酸脱氢酶(MDH)、光系统II捕光叶绿素a/b结合蛋白、光系统I亚单位II、钙调蛋白(Ca M)和1个功能未知蛋白。主要参与光合作用、光合生物碳固定和核糖体等生物代谢通路。分析其参与的功能发现光系统II捕光叶绿素a/b结合蛋白和光系统I亚单位II蛋白通过影响聚光复合物(LHC)的合成而使植物光合作用受到调控,从而在泡桐感病过程中起到调节作用;苹果酸脱氢酶(MDH)影响植物体内水分运输和NADH和ATP合成,通过调控植物体内物质与能量代谢过程而表现出一定的抗病性;钙调蛋白(Ca M)与植物-病原物互作有关,在激发植物自身免疫反应方面发挥重要作用;核糖体蛋白L11在泡桐感染植原体过程中,参与了病原与宿主间的特异性相互作用。(4)在白花泡桐和毛泡桐的差异表达蛋白质中各随机挑选4个蛋白质进行q RT-PCR检测,结果显示,在白花泡桐和毛泡桐中各有3个蛋白质在转录水平上的表达与蛋白质表达水平呈现出一致趋势,1个蛋白表达趋势不一致。造成这种不一致的原因可能与m RNA降解、蛋白质降解以及蛋白折叠修饰等有关。本研究结果找出了与丛枝病发生有关的蛋白及其参与的生理生化途径,对于了解丛枝病发病过程和从蛋白质分子水平上阐明泡桐感染丛枝病发生提供了参考依据,有利于泡桐丛枝病发病机制的进一步研究。


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