短季棉叶片早衰的比较蛋白质组学研究

选取短季棉品种中棉所10号为研究材料,在棉花叶片衰老过程中,分别取30 d,40 d和50 d时的叶片进行叶片全蛋白的提取,利用双向电泳技术分析叶片衰老过程中的差异蛋白。考马斯亮蓝染色、扫描得到双向电泳图谱后,利用软件ImageMaster 2D Platinum 7.0分析差异蛋白。结果表明,在这3个时期里,共有33个蛋白点表达水平显著变化;对选取的差异蛋白点进行MALDI-TOF-TOF质谱鉴定,最终成功鉴定其中12个蛋白点。蛋白质组学分析表明衰老过程中:参与病虫害防御反应的蛋白6个显著下调表达,1个上调表达;参与光合作用的蛋白2个上调表达,1个下调表达;参与信号转导的2个蛋白均下调表达。     

氮肥运筹对大穗型水稻品种金恢809灌浆期叶片蛋白质表达的影响

籽粒灌浆期叶片的代谢情况对水稻最终产量的形成具有重要的意义。本文运用双向电泳技术探讨了两种不同氮肥施用比例下,籽粒灌浆不同时期叶片蛋白的差异表达情况。共检测到32个出现差异表达的蛋白,其中27个在后期适当增加氮肥施用比例的处理下上调表达,5个下调表达。依据蛋白功能可以将鉴定到的蛋白分为5大类即光合代谢(12个)、抗逆反应(5个)、激素合成及信号转导(5个)、细胞生长和分化(5个)、假想蛋白(5个)。为了进一步明确氮肥调控对灌浆期叶片的影响,本文考察了叶片光合以及保护酶相关指标。结果显示,增加水稻生育后期的氮肥施用比例,延缓了叶片中叶绿素以及可溶性蛋白在籽粒灌浆期的降解,延长了叶片光合作用时间,提高了SOD、POD和CAT在灌浆后期的活性,降低了膜脂过氧化程度。生理指标结果进一步证明了差异蛋白组学结果的可靠性,说明后期增加氮素的供应确能有效地促进叶片灌浆期正常的生理代谢。本研究在蛋白水平和生理指标水平,为进一步揭示氮肥调控措施对水稻灌浆代谢机理的影响提供了理论依据。     

树干乙烯利处理对橡胶树叶片蔗糖代谢的影响

为增加天然橡胶产量,乙烯利被广泛使用。乙烯利刺激橡胶树能通过延长排胶时间,促进水孔蛋白的表达,增加蔗糖向乳管中转运等机制促进橡胶树树干中胶乳的生物合成。然而,乙烯利刺激树干,是否会对叶片造成影响,影响胶乳的合成,目前仍不清楚。本研究以热研8-79和热研72059一年生芽接苗为实验材料,用浓度为0%、0.6%和1.1%的乙烯利处理树干,检测叶片生理指标的变化。实验结果表明:热研8-79施用乙烯利后,胶乳产量增加,同时,叶片中叶绿素含量降低,蔗糖含量也显著降低,而果糖和葡萄糖含量升高,蔗糖合成酶活性上升,液泡转化酶和蔗糖分解合成酶活性增高。热研72059与热研8-79的结果类似,但蔗糖磷酸活性酶显著性升高,且蔗糖含量,蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性远高于热研8-79品种。研究结果表明,乙烯利刺激树干后,能改变叶片中蔗糖的代谢活动,这可能也是增加胶乳产量的机制之一。本研究以叶片为研究对象,为从源-库关系解析乙烯利刺激促进天然橡胶合成机制提供技术理论基础。     

巴西橡胶树HbACO16基因的克隆与功能分析

天然橡胶是一种战略性工业原料,中国消费的天然橡胶严重依赖进口。外源乙烯刺激可以激活橡胶树树皮乙烯的合成并提高橡胶树胶乳产量,但是其分子机制仍不清楚。1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶(ACO)是植物体内乙烯生物合成途径中的关键酶,本研究从橡胶树树皮中克隆了预测的HbACO16的编码序列,通过生物信息学对其理化性质进行初步分析,该基因编码362个氨基酸,等电点为6.04,预测蛋白大小为48 kD。为了进一步验证其体外酶活性,在大肠杆菌中表达了HbACO16的重组蛋白,结果表明HbACO16重组蛋白不具有ACO酶活性。本研究为解析橡胶树内源乙烯合成中关键蛋白ACO的生理功能提供了参考。     

大白菜育性相关蛋白差异表达

为揭示复等位基因遗传的大白菜雄性不育分子机制,通过基于质谱的蛋白质组学同位素相对标记与绝对定量技术技术(i TRAQ),开展了大白菜核基因雄性不育蛋白质组学研究,以找到不育与可育材料中差异表达蛋白,从蛋白水平来进一步揭示大白菜雄性不育的分子遗传机制。通过研究,共发现了358个差异蛋白,其中可育中上调表达的蛋白有226个,下调表达的蛋白有132个,GO分析结果表明,鉴定的蛋白质组数据具有较好的生物学功能覆盖范围。通过双向电泳验证,差异蛋白点差异特性与i TRAQ结果类似,表明i TRAQ用于差异蛋白分析结果可靠。     

基于蛋白质组学的高丹草苗期杂种优势分析

高丹草是代表性的利用杂种优势的饲用牧草, 本研究以杂种高丹草及其亲本三叶期叶片为试材, 采用双向电泳、质谱技术及生物信息学分析方法, 进行了蛋白质组学研究。凝胶上检测到的可重复蛋白点400多个, 其中杂种与亲本间达到了显著水平的差异蛋白点34个, 包括显性( 单亲沉默3个, 偏高亲表达17个, 偏低亲表达5个)和超显性表达( 特异表达1个, 超高亲表达6个, 超低亲表达2个)模式, 因此推测显性和超显性效应共同促进高丹草杂种优势的形成, 且显性效应作用更大。同时, 成功鉴定出其中的27个蛋白点涉及到8个功能类别, 即：光合作用、碳水化合物代谢、胁迫响应、ATP合成、蛋白质合成、电子转移、信号转导及未知蛋白。高丹草所占比例最大的光合蛋白多数呈上调表达, 表明杂种叶片光合作用增强进而同化更多的有机物是杂种优势形成的主要原因。网络互作的关键节点蛋白为杂种优势特异蛋白的基因操作提供了靶蛋白。本研究在蛋白质水平为高丹草杂种优势分析提供了理论依据, 也为其他饲草作物的相关研究提供了理论参考。     

水稻品种“佳辐占”应答细菌性条斑病病原菌侵染的蛋白质组学分析

运用双向电泳分析高抗水稻品种“佳辐占”受强毒力细菌性条斑病病原菌侵染2 d后的叶片蛋白质组变化,共发现38个蛋白质发生差异表达,其中32个上调,5个下调,1个新增。用MALDI-TOF-MS分析和数据库检索鉴定出其中的33个差异表达蛋白质,并将它们分为4个功能类群,即信号转导相关蛋白、防卫相关蛋白、代谢相关蛋白和蛋白质稳定相关蛋白。这些蛋白分别参与了信号识别、信号传递、抗氧化、糖代谢、细胞壁加固、植保素合成等抗病生理反应。研究表明,水稻对细菌性条斑病病原菌的侵染存在着一个复杂的抗病信号应答和代谢调控网络,其作用机理可以通过差异表达的蛋白质（酶）反映出来,其中差异表达的8个R蛋白和3个PR蛋白可能与水稻对细菌性条斑病的抗病性密切相关。本研究为进一步揭示水稻对细菌性条斑病的抗性机理及相关抗病基因的功能克隆提供了依据。     

橡胶树花序总蛋白双向电泳研究体系的建立与优化

以橡胶树热研7-33-97花序为试验材料,分别采取3种蛋白质提取方法(TCA/丙酮法,酚抽提法和Tris-丙酮-酚法)提取橡胶树花序总蛋白。对3种蛋白质提取方法的蛋白提取率、单向SDS-PAGE电泳和双向电泳结果进行分析比较,结果表明3种方法中TCA/丙酮法的提取率最高(6.09±0.22)mg/g,单向SDS-PAGE电泳条带清晰且较完整,双向电泳后获得的蛋白点最多(994±25),是建立橡胶树花序蛋白质组学研究体系的较好方法。进一步对基于TCA/丙酮法提取的橡胶树花序总蛋白质双向电泳体系进行优化,结果显示利用p H范围为4~7的IPG胶条,在聚焦时间为7.0×10~4 Vh、蛋白上样量为1.0×10~3μg,以及12.5%凝胶浓度条件下,考马斯亮蓝染色法获得的橡胶树花序蛋白质双向电泳图谱质量最好,可为橡胶树生殖发育相关蛋白质组学研究奠定良好基础。     

巴西橡胶树 ‘热研 7-33-97’ 单染色体显微分离与扩增

巴西橡胶树是天然橡胶的重要来源。而染色体显微分离技术对基因组研究有重要意义。本研究以巴西橡胶树‘热研7-33-97’幼叶为材料,采用酶解去壁低渗法制片,建立了微细玻璃针法分离巴西橡胶树单条染色体技术体系。成功分离出8条染色体;随机选取其中2条进行了2轮LA-PCR扩增,得到400-1800 bp之间的DNA片段,通过Southern blot杂交对LA-PCR产物进行验证,结果表明扩增片段与巴西橡胶树基因组DNA之间有同源性。从而说明单染色体DNA已被成功的扩增。这就证明利用染色体微分离、微克隆技术对巴西橡胶树基因组进行研究是可行的。为构建巴西橡胶树单染色体文库奠定了基础。     

小麦V-CMS和杂种F1代线粒体蛋白质组表达差异

本研究以V型小麦恢复基因的近等基因系为基础材料,运用蛋白质组学技术对V-CMS及杂种F1黄化苗和幼穗时期线粒体蛋白质表达图谱进行了比较,分析了差异蛋白质点与CMS的关系.主要结果如下:(1)比较了黄化苗和幼穗线粒体蛋白质的表达图谱,鉴定了10个差异表达的蛋白质点,包括与能量代谢有关的F0-F1ATP酶复合物的亚基和一些...     

低温胁迫下白菜型冬油菜差异蛋白质组学及光合特性分析

分离鉴定白菜型冬油菜低温差异表达蛋白质, 从蛋白质组角度揭示白菜型冬油菜抗寒机理奠定基础。以强抗寒白菜型冬油菜陇油7号为材料, 采用双向电泳和质谱分析技术, 比较低温(4°C、–4°C)和常温(25°C/20°C)下叶片蛋白质组差异;对差异蛋白进行KO和KEGG功能分析。结果表明,低温下陇油7号生长点下陷、植株匍匐, 气孔处于关闭或半关闭状态。2-DE和PDQuest8.0.1软件分析表明, 常温和4°C低温下叶片蛋白质斑点数分别726、738;相对于常温处理, 4°C低温下陇油7号叶片10个蛋白点特异表达、5个蛋白点未表达;MALDI-TOF-TOF MS质谱分析鉴定出11个蛋白质, 参与碳水化合物代谢、糖代谢、氨基酸代谢、有机酸代谢、核酸代谢、信号转导与细胞通讯等细胞过程。冰晶形态显微观察结果表明低温处理后陇油7号叶片蛋白质提取液中含有高活性抗冻蛋白(antifreeze proteins, AFPs)。鉴定的11个蛋白质中, 有5个蛋白质点与光合作用有关, 低温下陇油7号叶片1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(RuBPCase)活性和净光合速率Pn下降。叶片Pn下降与RuBPCase表达抑制和活性降低有关, 非气孔限制是Pn下降的主要因素;高活性抗冻蛋白在白菜型冬油菜抗寒中发挥重要作用。     

白菜型冬油菜温敏不育系PK3-12S育性转换的差异蛋白质组学分析

为揭示温敏不育系PK3-12S育性转换机制,本研究以白菜型冬油菜温敏不育系PK3-12花药为材料,采用2-DE和LC-MS/MS质谱鉴定等差异蛋白组学方法,分离鉴定了PK3-12在不育/可育条件下花药差异表达蛋白质,并对差异表达蛋白进行了生物信息学分析;进而采用RT-PCR检测了PK3-12在不育/可育条件下花蕾发育进程中差异蛋白编码基因表达量变化。结果表明,高温不育条件下, PK3-12花药形态瘪小,药室有少量败育花粉,育性转换受1对隐性基因控制,表达变化量在2倍以上差异蛋白质点31个,其中增量表达蛋白质点6个,减量表达蛋白质点11个,表达完全抑制蛋白点12个,不育花药特异表达蛋白点2个。质谱鉴定出15个差异蛋白质,参与信号转导通路、二羧基乙醛酸代谢、糖酵解代谢、次生合成代谢、氨基酸生物合成、分支酸生物合成、碳代谢途径等细胞过程。Rubisco亚基连接蛋白编码基因BrrbcL开放读码框(open reading frame, ORF)长度为1095 bp,编码364个氨基酸;与可育花蕾相比,发育进程中不育花蕾BrrbcL基因、膜联蛋白基因(ANN)、BetVI过敏原家族基因(BetVI)表达明显下调,表明上述基因可能参与了温敏不育系PK3-12S育性的转换。     

橡胶树死皮橡胶粒子膜蛋白差异分析与初步鉴定

橡胶树死皮(tapping panel dryness,TPD)是制约天然橡胶生产的主要限制因子,在世界各橡胶种植园中普遍发生,给橡胶种植业带来严重的危害。目前仍无有效措施防治死皮发生,而橡胶树死皮发生分子机制是制定有效防治措施的前提。为阐明死皮发生的分子机制,应用双向凝胶电泳技术(2-DE),比较橡胶树死皮株与健康株橡胶粒子蛋白质组表达的差异。采用固相pH梯度双向凝胶电泳分离橡胶树死皮株与健康株橡胶粒子总蛋白质,经考染显色后,用PDQuest7.40图像分析软件进行比较分析,识别差异表达的蛋白质。差异点经过胶内酶切和基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)分析获取肽质指纹图谱(PMF),Mascot软件搜索SWISS-PROT和NCBI nr数据库鉴定蛋白质。经过上述分析共鉴定出13个蛋白差异表达点,与健康株相比,在死皮中上调表达的蛋白质点有11个,下调表达的蛋白质点有2个,这些差异表达的蛋白质可能在橡胶树死皮发生和发展过程中发挥重要作用。     

巴西橡胶树HbSIP1基因启动子的克隆和序列分析

为研究橡胶焦磷酸酶基因的表达特征及其在天然橡胶生物合成中调控机理,根据巴西橡胶树焦磷酸酶基因HbSIP1序列,利用GenomeWalker方法对HbSIP1基因启动子序列进行了分离,对其序列进行了生物信息学分析,并构建了含有该序列的植物表达载体pSIP1-1381Z。结果表明：分离获得了1198 bp的HbSIP1基因启动子序列,该序列具有真核生物典型启动子结构特征,并含有众多应答激素和胁迫信号的调控元件。对HbSIP1的启动子区的克隆和分析,为进一步研究HbSIP1的功能和表达调控机制奠定基础。     

赤霉素对盐胁迫抑制水稻种子萌发的缓解作用的蛋白质组分析

用粳稻日本晴(Oryza sativa L. cv.Nipponbare),研究了盐胁迫对水稻种子萌发的抑制作用和赤霉酸(GA₃)对盐胁迫的缓解作用;分别以H₂O (对照）,5 g L^-1 NaCl (处理I),5 g L^-1 NaCl + 100 μmol L^-1 GA₃(处理II)培养水稻种苗48 h,提取芽中的蛋白质,利用双向电泳(2-DE)和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)技术分析了水稻蛋白质组的变化。结果表明,在盐胁迫条件下,日本晴种子的萌发显著受到抑制,而GA₃能显著缓解这种抑制作用;用ImageMaster软件分析2-DE凝胶,发现有4个蛋白质斑点表现出显著的变化,在盐胁迫下斑点S1、S2和S3表达下调而斑点S4消失,在GA₃与盐共处理时,这4个蛋白质点的表达均有不同程度的恢复;经MALDI-TOF MS分析,其中2个蛋白质斑点(S1,S3)分别被鉴定为isoflavone reductase-like蛋白与葡萄糖磷酸变位酶,这些蛋白可能与GA₃提高水稻耐盐性途径相关。     

水稻生育后期蛋白质组差异表达的图谱分析

从蛋白质组学角度对水稻生育后期的叶片蛋白质组变化进行了研究,利用Imagemaster 2D Elite 5.0软件对所得到的双向电泳图谱进行分析比较,以揭示水稻叶片蛋白质组的表达差异。结果表明,经图谱分析共得到差异蛋白质点47个,其中孕穗期及抽穗期新增蛋白质点6个,21个随生育进程表达丰度增加,6个蛋白质点表达丰度逐渐减弱,其它14个蛋白质点呈无规则变化,多表现为在某个生育时期具有峰值;蛋白质是细胞功能执行者,受细胞功能或细胞环境变化的影响,因此,上述蛋白质发生变化的原因可能与水稻后期的发育转变有关系     

小麦叶绿素缺失突变体Mt6172及其野生型叶片蛋白质组学双向差异凝胶电泳分析

以空间环境诱变获得的小麦叶绿素缺失突变体Mt6172的白化苗及其野生型邯6172的叶片为材料,进行双向差异凝胶电泳(2D-DIGE)蛋白质组学分析。在1645个蛋白点中,发现100个差异1.5倍以上的蛋白点,对在分析胶中得到的85个点进行质谱鉴定,最终鉴定出29种差异蛋白的62个差异点,其中50个表达下调,12个表达上调,可分为10个功能群。表达下调的蛋白主要定位于叶绿体中,包括光系统I、光系统II、NAD(P)H脱氢酶复合体和ATP合酶的部分亚基,以及参与卡尔文-本森循环、糖代谢和应激反应的蛋白。非叶绿体蛋白中的大部分表达上调,主要参与抗氧化反应、转录激活和蛋白质折叠等途径。初步推断,光合作用主要蛋白复合体的缺失、叶绿体抗氧化能力的下降和叶绿体RNA转录后编辑途径受阻等可能是Mt6172白化致死的重要原因。     

水稻灌浆期叶片蛋白质差异表达及其作用机理分析

采用双向电泳和质谱技术研究大穗型水稻“金恢809”灌浆期旗叶的蛋白质表达模式,共发现17个蛋白质发生差异表达,其中3个在灌浆前期至中期大量表达,9个在中后期大量表达,4个在后期大量表达,1个在灌浆前期和后期出现两次表达高峰。经MALDI-TOF/MS分析和数据库检索,鉴定出12个差异蛋白质,分别参与叶片的物质合成与降解,碳水化合物运输,植株抗氧化反应,激素代谢,以及细胞骨架的构建和组织成熟等生理反应。分析结果表明,核糖/半乳糖/甲基半乳糖苷运输ATP结合蛋白1在灌浆前中期参与物质向籽粒的运输;生长素响应蛋白IAA27通过调节ATPase活性影响叶片物质运输;N-乙酰谷氨酸半醛脱氢酶在灌浆末期参与叶片的多胺代谢,延缓叶片衰老;谷胱甘肽S-转移酶和Cu/Zn-超氧化物歧化酶在籽粒灌浆后期的植物解毒和防御活性氧伤害中起着重要作用。     

适用于水稻微粒体蛋白的双向电泳技术及苯达松抗性相关蛋白的初步分析

针对不同来源的样品，建立相应的双向电泳(two-dimensional gel electrophoresis, 2-DE)技术是开展蛋白质组学研究的基础。以野生型水稻(O. sativa L.)农林8号(N8)及其苯达松敏感致死(bentazon sensitive lethal, bsl)突变体农林8号m (N8m)为材料，通过优化条件，建立了适合于水稻微粒体蛋白的双向电泳技术。并通过双向电泳图谱的比对，共找到15个差异蛋白点，分为供试材料间差异、苯达松处理前后差异和N8在苯达松处理后特异表达等3种类型。结合苯达松抗性比较及苯达松残留分析，推测材料间差异是因γ射线辐照引起基因结构变异，从而影响了基因的表达；苯达松处理前后差异与氧自由基清除酶系或系统获得抗性相关酶系有关；N8在苯达松处理后特异表达与苯达松代谢有关。     

感染新型鸭呼肠孤病毒的番鸭肝脏蛋白质组双向电泳方法的建立

为建立感染新型鸭呼肠孤病毒(NDRV)的番鸭肝脏蛋白质组双向电泳(2-DE)方法。本研究通过对人工感染NDRV的雏番鸭肝脏病变的观察,对肝脏蛋白质提取裂解液的配方、样品上样量、一向等电聚焦(IEF)参数等条件的对比和优化,建立了有效的番鸭肝脏2-DE方法。结果表明：采用攻毒后病变最典型的第5天的番鸭肝脏作为研究样品;采用研磨-超声-裂解液（7 mol/L尿素、2 mol/L硫脲、4% CHAPS、65 mmol/L DTT、40 mmol/L Tris-base、0.5% IPG buffer）法提取肝脏蛋白质,结合2D clean-up kit以及去拖尾DeStreak试剂纯化蛋白,按1100 μg上样,设置IEF参数为：50 V 12 h、200 V 1.5 h、500 V 1 h、1000 V 1 h、8000 V 3 h、8000 V 60000 V h、500 V维持,采用胶体考马斯亮蓝染色,能获得分辨率高、重复性好的2-DE图谱。应用建立的2-DE方法和PDQest 8.0分析软件,发现26个与正常番鸭肝脏蛋白表达水平超过3倍的差异蛋白点。该方法的建立为进一步寻找NDRV感染宿主组织相关蛋白以及水禽呼肠孤病毒差异蛋白质组学研究提供了技术支持。