大麦阶段性低温诱导白化突变体的转录组分析

叶色突变体是研究叶绿素代谢、叶绿体发育和光合作用的重要材料。本研究从大麦鄂啤2号(野生型)⁷Li离子突变体库中筛选获得一份大麦阶段性低温诱导白化突变体(SLTW),该突变体受低温诱导后,于五叶期叶片开始出现白化现象,温度升高后于拔节期逐步恢复为绿色。与野生型相比,该突变体叶片中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均显著下降。SLTW突变体与野生型的转录组比较分析表明,差异表达基因显著富集到类胡萝卜素合成、四吡咯结合、血红素结合、铁结合、氧化还原过程、光合作用等通路上。叶绿素合成基因(ID号为HORVU.MOREX.r2.2HG0174230)和类胡萝卜素代谢基因(ID号为HORVU.MOREX.r2.5HG0354290)在SLTW突变体与野生型中的表达量均差异显著,且均检测到SNP突变,推测这些基因可能与大麦阶段性白化有关。编码光合作用-天线蛋白、细胞色素P450、跨膜转运(ABC转运)蛋白及转录因子也可能是调控大麦阶段性白化的潜在候选基因。     

华南8号木薯块根形成期叶绿体蛋白质组学分析

以‘华南8号’木薯块根形成期叶绿体为材料,采用改进酚抽法提取总蛋白,通过一维和二维电泳,经Image Master分析,获得了木薯叶绿体的蛋白质表达谱,发现(397±31)个蛋白点;挖取2-DE凝胶上相对丰度较高的蛋白点275个,利用改进的酶解方法进行胶内酶解,经MALDI-TOF MS质谱鉴定,获得208个蛋白点,对应143种蛋白质,这些蛋白主要参与光合作用、光合生物碳固定、氧化还原调节、氨基酸代谢、蛋白质代谢和转运等途径。结果为后期从蛋白质组水平深入研究木薯叶绿体高光效机制提供一定参考。     

一个抗病性增强的水稻类病变突变体的蛋白质组学研究

水稻类病变突变体chl1具有抗病性增强的类病变表型,对水稻白叶枯病和稻瘟病都具有很强的抗性。利用蛋白质组学技术分析chl1与其野生型之间的差异表达蛋白,探讨chl1类病变表型的形成和抗病反应的分子机制。利用荧光双向差异凝胶电泳(two-dimensional fluorescence difference gel electrophoresis,2D-DIGE)技术和质谱分析,chl1中共鉴定到70个差异表达的蛋白点,包括46个上调蛋白点和24个下调蛋白点。这些蛋白点参与不同的生物过程,包括防御相关、光合作用、氧化还原、氨基酸/蛋白质代谢、分子伴侣、碳水化合物代谢。对这些差异表达蛋白进行生物信息分析,推测它们所在的复杂调控网络可能参与chl1叶片细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)及其抗病性的调控。     

不同品种木薯叶绿体比较蛋白质组学初步研究

以“华南8号”木薯(SC8)和“华南124号”木薯(SC124)的叶绿体作为研究材料,采用改进酚抽提法提取蛋白,通过单向SDS-PAGE电泳和双向SDS-PAGE电泳,比较不同木薯品种叶绿体的蛋白表达谱,并对表达的差异蛋白进行MALDI-TOF MS质谱鉴定,获得15个差异蛋白,其中有6个蛋白在SC124木薯叶绿体中表达较高,9个蛋白表达很低.对蛋白进行功能分析,发现差异蛋白主要参与蛋白翻译后修饰、周转、分子伴侣、碳水化合物运输等过程.通过RT-PCR验证了木薯核酮糖1.5-二磷酸羧化酶、ATP合酶β亚基的基因表达情况,结果表明,ATP合酶β亚基基因表达与蛋白质的表达比较一致,而核酮糖1,5-二磷酸羧化酶基因与蛋白质表达变化不一致.     

茶树白化果皮超微结构观察及分子机制研究

茶树白化果皮是茶树白化突变体中的稀有材料,目前还未有文献记载。以中茶129为对照,对云白1号白化果皮的超微结构进行观察,同时对两份材料的果皮、种子进行转录组分析。结果表明,与中茶129的绿色果皮相比,白化果皮细胞内的质体结构严重损坏,无法进一步发育形成叶绿体;富集分析表明,果皮差异基因主要集中在光合作用、碳水化合物代谢以及氨基酸代谢等通路中,说明在云白1号果皮中,叶绿体发育缺陷导致光合作用及其推进的碳代谢和氮代谢相关进程受到了严重影响;此外,两份材料的种子差异基因主要富集在碳水化合物代谢和脂质降解通路中,表明云白1号种子的碳协调分配方式不同于中茶129,这可能有助于维持白化果实种子的正常生长发育。相关结果可为深入研究茶树果实白化现象提供参考。     

木薯块根膨大期韧皮部和木质部比较蛋白组学初步研究

以‘华南8号’木薯块根膨大期的韧皮部和木质部为材料,采用改进酚抽法提取总蛋白,进行一维和二维电泳,电泳图谱经Image Master分析,得到差异蛋白点进行质谱鉴定。结果表明:改进酚抽法可以从木薯块根韧皮部和木质部中提取高质量总蛋白,用于蛋白质组学研究;获得分离性好、分辨率及重复性较高的双向电泳图谱;比较木薯块根韧皮部和木质部双向电泳图谱发现265个差异表达蛋白点,其中29个在韧皮部特异表达,17个在木质部特异表达;成功鉴定出8种差异蛋白,这些蛋白主要参与翻译后修饰、无机离子和氨基酸转运代谢、分子伴侣和信号转导等代谢通路。本研究初步比较木薯块根韧皮部和木质部的蛋白表达差异性,为进一步从蛋白质组水平研究木薯块根膨大过程中淀粉转运、积累和合成调控机制奠定了技术基础。     

低温-干旱交叉胁迫对东农冬麦1号地下茎蛋白表达的影响

为给寒地冬小麦抗逆性的分子育种提供依据,采用蛋白质双向电泳及质谱技术,对不同低温-干旱交叉胁迫下抗寒品种东农冬麦1号地下茎的蛋白质表达进行了比较分析。结果表明,在pH 4~7范围内,在东农冬麦1号地下茎蛋白表达图谱中发现25个蛋白点在低温-干旱交叉作用下的表达量与单独低温胁迫下有明显差异,其中9个蛋白点在干旱-低温交叉作用下表达量上调,16个下调。对差异蛋白点进行质谱分析,并通过数据库检索进行蛋白质鉴定,得到完整的肽指纹图谱,其中逆境诱导蛋白占26%,代谢相关蛋白占38%。     

小麦返白系及其相关材料的苗期叶绿体基因组表达谱分析

小麦返白系是源于冬小麦矮变1号的自然突变株系,表现为低温诱导的自心叶开始白化的现象,该性状受核基因与细胞质基因的共同调控.为了进一步揭示小麦返白系叶片白化的分子机制,采用半定量RT-PCR方法,对返白系、白化转育小麦及对照材料的苗期心叶与展开叶的叶绿体基因表达谱进行比较分析.结果表明,在105个小麦叶绿体基因中,有50个基因在不同小麦材料和组织中表达水平基本一致,有55个基因的表达在材料间表现出差异.在展开叶与心叶组织间表达有差异的基因有39个,在白化材料与对照材料间表达有差异的基因有33个,在冬小麦与春小麦中国春间表达有差异的基因有36个,差异基因主要包括tRNA、核糖体大小亚基蛋白编码基因,参与光合系统组装和Cytb6f复合体的有关基因,以及NADH-脱氢酶亚基基因.上述结果揭示叶片发育阶段、白化现象,以及小麦的冬春特性都会调控小麦叶绿体基因的表达.     

灌浆期夜间高温胁迫下耐热和热敏感水稻籽粒的比较蛋白质组分析

【目的】为了阐明水稻灌浆期耐夜间高温的分子机制,提高水稻耐热性,鉴定了水稻近等基因系耐热纯系XN0437T与热敏感纯系XN0437S在灌浆期夜间高温胁迫下的差异表达蛋白质。【方法】采用桶栽方法培育水稻,于开花期标记同一天扬花的颖花以保障所取颖花样品的生育进程一致;于水稻灌浆初期(花后第8天)进行夜间高温处理。高温处理结束后剪取带标记的颖花提取水稻籽粒总蛋白质,采用8-plex i TRAQ试剂盒进行蛋白质样品的差异显色标记,标记样品采用高效液相系统进行质谱鉴定及定量分析。【结果】鉴定并定量了3130个蛋白质,耐热与热敏感水稻纯系间存在36个差异表达蛋白质。蛋白质功能注释结果显示,鉴定的36个差异表达蛋白质中仅14个蛋白质(占38.9%)注释了功能,12个蛋白质(占33.3%)为推测性功能注释,10个(占27.8%)为功能未知的蛋白质。已注释功能的14个蛋白质中,5个蛋白质参与能量代谢,3个蛋白质参与物质转运与代谢,2个蛋白质参与光合作用,3个蛋白质为响应逆境的锌指蛋白质,1个蛋白质为响应逆境的热激蛋白质。【结论】灌浆期夜间高温影响水稻籽粒细胞内参与能量代谢、物质转运与代谢、光合作用等相关蛋白质的表达模式。水稻籽粒细胞中锌指蛋白质Q67TK9、Q10N88上调表达,锌指蛋白质Q5YLY5下调表达,有利于提高水稻灌浆期对夜间高温的耐热性。     

小麦籽粒清蛋白和球蛋白表达对干旱胁迫的响应

为了解干旱胁迫对小麦籽粒灌浆期蛋白表达的影响,以强筋优质小麦品种藁城8901为材料,采用双向电泳以及质谱鉴定分析了干旱胁迫和正常生长条件下成熟籽粒清蛋白和球蛋白表达谱的差异。结果表明,与正常生长条件相比,干旱胁迫后,小麦籽粒出现130个差异蛋白质点。通过MALDI TOF-TOF质谱鉴定和数据库搜索,最终成功鉴定出57个差异蛋白,其中上调表达29个,下调表达19个,特异表达7个,沉默表达2个;涉及ADP-葡萄糖焦磷酸化酶、α-淀粉酶抑制剂、过氧化还原酶、β-淀粉酶、二硫键异构酶、丝氨酸蛋白酶抑制剂、超氧化物歧化酶等13种蛋白质,其中代谢类10个,能量类2个,蛋白质加工和储藏6个,病害防御相关17个,转录1个,功能未知和假定蛋白21个。说明干旱胁迫影响小麦籽粒灌浆期的多个代谢途径,进而影响小麦产量和品质。     

养分胁迫对水稻籽粒灌浆充实影响的蛋白质组学研究

 以杂交早稻威优916为试验材料,采用水培方式栽培,生育后期设置养分胁迫和全营养液两种处理,从蛋白质组学角度研究后期持续的养分胁迫对水稻籽粒灌浆的影响,以期为水稻高产栽培提供科学依据。籽粒蛋白质经双向电泳分离后共获得了37个发生差异表达的蛋白质,经串联质谱分析(ESI Q MS/MS),27个蛋白质功能得到鉴定,包括4个参与光合作用的蛋白质、13个与籽粒充实发育相关的蛋白质、9个逆境相关的蛋白质及1个呼吸代谢相关的蛋白质。分析结果表明,养分胁迫下,逆境相关蛋白质在籽粒灌浆的前中期大量上调表达,籽粒光合作用减弱,后期呼吸作用增强,籽粒的氮代谢受到显著影响,谷蛋白及胚蛋白表达相对滞后,蛋白质和脂肪合成减少,从而造成籽粒灌浆不足,产量降低。     

茶树磷酸烯醇式丙酮酸转运子CsPPT2基因的克隆和分析

以茶树(Camellia sinensis)白叶1号为材料,应用RT-PCR和RACE技术克隆获得茶树磷酸烯醇式丙酮酸转运子家族一个基因CsPPT2的c DNA序列,并与茶树体内另一个磷酸烯醇式丙酮酸转运子家族的基因CsPPT1在不同时期和不同部位的表达进行比较。CsPPT2的c DNA全长1 469 bp,其中开放阅读框(ORF)为1 218 bp,编码406个氨基酸。通过生物学信息分析表明,CSPPT2蛋白分子量为44.6 k D,理论等电点为9.90,CsPPT2有6个跨膜区,属于疏水性叶绿体跨膜蛋白。聚类分析显示,茶树磷酸烯醇式丙酮酸转运子家族分为2个亚组,而CsPPT1与CsPPT2属于不同亚组。荧光定量结果分析表明,两个基因可能在茶树体内功能不同,CsPPT2在所考察的组织中均有表达,且在根和成熟叶片中表达量远大于CsPPT1;CsPPT1在茎和复绿前的幼嫩芽叶中表达量高于CsPPT2。在白化期起始时CsPPT2有短暂的升高,但伴随白化受到较大的抑制,表明CsPPT2的表达抑制可能是白叶1号低儿茶素高氨基酸品质形成的关键因素。     

野生一粒小麦根干旱响应蛋白的筛选与鉴定

为解析野生一粒小麦根响应干旱胁迫的调控网络,用20%(w/v)PEG6000处理两叶一心期野生一粒小麦,通过对小麦根蛋白质的分离和鉴定,分析了干旱胁迫下野生一粒小麦根中的蛋白质变化。结果共分离、鉴定得到85个表达差异倍数在1.5以上的蛋白质。这些差异蛋白主要涉及碳代谢(27%)、氨基酸代谢(15%)、解毒与防御(11%)、分子伴侣(8%)、能量代谢(8%)、信号传导(6%)、蛋白质代谢(5%)、脂代谢(4%)、转录与翻译(4%)、核苷酸代谢(2%)以及骨架蛋白(1%)。对这些表达差异蛋白进行进一步的功能分析,发现大部分信号传导相关蛋白上调表达;碳代谢途径中的糖酵解相关蛋白下调表达,而磷酸戊糖途径相关蛋白上调表达。同时下调表达的还包括蛋白质代谢相关蛋白。大部分氨基酸代谢相关蛋白质下调表达,但是谷氨酸脱羧酶及甲硫氨酸合酶含量上升。结果表明,干旱胁迫增强了野生一粒小麦根中信号传导与磷酸戊糖途径代谢,促进了谷氨酸与甲硫氨酸的生物合成,降低了糖酵解与蛋白质代谢等过程。研究结果丰富了野生一粒小麦根响应干旱胁迫机制信息。     

孕穗期水稻不同功能叶的发育蛋白质组学分析

 从蛋白质组学角度对杂交水稻汕优63孕穗期4个叶位功能叶片蛋白质组变化进行了研究,以揭示水稻孕穗期叶片蛋白质组的表达差异。4个不同时期功能叶片蛋白质经双向电泳得到分离,应用Imagemaster 2D Elite 5.0软件对所得到的双向电泳图谱进行分析比较,共得到差异表达蛋白质点23个,差异表达蛋白质点经质谱分析,有14个得到鉴定。对鉴定出的蛋白功能进行研究,结果表明:差异表达的蛋白质大部分(9个)为参与光合作用和呼吸作用的蛋白质;其次为与蛋白结构及功能调控相关的蛋白质(3个),表达量表现为随叶位上升而上调;其余为参与氨基酸代谢的蛋白质(2个),表达量在较低叶位叶片中无显著规律,在剑叶中的表达量显著上调。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应与水稻不同叶位叶片生长发育特性有关。     

白菜型冬油菜响应干旱胁迫差异蛋白质组学和ＨＳＣ７０－１基因克隆及表达分析

为探索白菜型冬油菜抗旱机理,本研究采用双向电泳结合液相色谱-质谱技术分析抗旱冬油菜品系DR-5差异蛋白质组变化,克隆其差异蛋白热激同源蛋白70（heat shock cognate protein 70）基因HSC70-1,研究干旱胁迫对白菜型冬油菜该基因表达的影响。质谱鉴定出23个差异蛋白质,分别参与刺激响应（5）、糖/能量代谢（6）、脂代谢（2）、信号转导（1）、氨基酸/蛋白质代谢（2）、核酸代谢（1）、细胞骨架（1）、光合作用（2）、伴侣蛋白（3）。同源克隆得到1 911bp的HSC70-1基因完整开放阅读框,编码637个氨基酸残基。所编码的蛋白HSC70是稳定的疏水性蛋白质,含有HSP蛋白家族特有的核酸结合功能区及底物结合功能区,有4个活性口袋,氨基酸序列与白菜型油菜（Brassica rapa）HSC70氨基酸序列相似度达98%。实时荧光定量和半定量分析HSC70-1基因干旱胁迫下表达,发现HSC70-1在叶片中上调表达。本研究结果为冬油菜抗旱育种提供了理论基础。     

养分胁迫对籽粒灌浆期水稻叶片衰老影响的蛋白质组学分析

 采用蛋白质组学分析技术,对养分胁迫下杂交水稻威优916功能叶片蛋白质组差异表达进行研究,以揭示养分胁迫影响籽粒灌浆期水稻衰老的分子机理。经双向电泳分离,从功能叶中获得34个差异表达蛋白质,其中26个蛋白质功能得到鉴定,包括11个参与光合作用蛋白质,4个参与呼吸作用蛋白质,10个参与抗氧化及信号传导蛋白质和1个未知功能蛋白质。分析结果表明,养分胁迫下,灌浆期水稻叶片光合作用及呼吸作用显著下降;清除活性氧类蛋白质表达量下调,活性氧生成蛋白质及胁迫信号传导蛋白质表达量上调,水稻抗性减弱,叶片中活性氧积累,水稻衰老加剧。     

青川种植白叶1号的气候适应性分析

利用青川国家基本气象站1991—2021年、区域自动气象站2017—2021年气象资料，与白叶1号原产地安吉县的气候条件对比分析，确定青川种植白叶1号的气候适应性。根据白叶1号对气象条件的要求，确定白叶1号生长的农业气象指标，包括年平均气温、≥10℃年活动积温、年降水量、年平均相对湿度、日照时数、无霜期等。以10、15、20℃这3个界限温度作为白叶1号从萌发到采收期的关键指标，分析青川气候条件对白叶1号白化和采收的影响，以及青川茶叶生产中的主要气象灾害。分析结果表明，青川县气候条件基本满足白叶1号生长需求，且山区昼夜温差大，有利于茶树干物质积累，提升茶叶品质。但春季降水量少，要适时进行人工喷灌补水；气候变化使白叶1号萌动略有提前，应根据天气变化合理安排采摘。近3年青川白叶1号达到开采期的平均有效积温为65.7℃，白化期为50～65 d。研究结果可为开展白叶1号农业气象服务，相关地区白叶1号引种提供参考。     

水稻草矮病毒侵染的水稻根系差异蛋白鉴定

为鉴定与水稻草矮病毒(Rice grassy stunt virus,RGSV)侵染引起的水稻根系发育不良的相关蛋白,解析根系发育不良症状的形成机理以及水稻草矮病毒与水稻互作的分子机制,采用双向荧光差异凝胶电泳(2D-DIGE)结合基质辅助激光解析串联飞行时间质谱技术(MALDI-TOF-MS)对RGSV侵染水稻后根系的差异表达蛋白进行分离和鉴定,并对鉴定的差异表达蛋白进行GO聚类分析和KEGG生物通路注释。结果表明,差异倍数大于2的蛋白质点有56个,其中,表达丰度升高的点有34个,表达丰度下降的点有22个;质谱成功鉴定出27个蛋白质点,分属于25种蛋白质。GO聚类分析表明差异表达蛋白涉及14个生物学过程,在生物功能上分属10类。细胞组件分析显示差异表达蛋白定位于不同的细胞部位。KEGG通路分析显示差异蛋白参与了12个生物通路。     

ABA及氟啶酮调控下冬小麦分蘖节抗寒相关蛋白的鉴定与分析

为了研究ABA调控下冬小麦在蛋白质水平上的抗寒分子机制,以强抗寒冬小麦品种东农冬麦1号为材料,在外源ABA及氟啶酮处理后,于大田自然降温至4 ℃和-25 ℃时取分蘖节进行蛋白质双向电泳分析。对各处理组的双向电泳结果进行软件分析可知,4 ℃下得到可匹配的蛋白点587个,-25 ℃下得到可匹配蛋白点394个。筛选后选择差异显著的24个蛋白点进行质谱分析, 经鉴定这些蛋白包括逆境蛋白（WCI16、LTR-Rbps、CORs）、代谢相关蛋白（PGAM、PGK、26sRP、ATPase-β、GST1、GST、GSTF5）、转录翻译相关蛋白（BTFs、 eIF4A、eIF5A）和未知蛋白。     

聚乙二醇胁迫下茶树叶片的蛋白质组分析

应用差异蛋白质组学方法分析了铁观音茶树幼苗在聚乙二醇(Polyethylene Glycol,PEG)胁迫下叶片蛋白质组的变化。对18个蛋白质点在PEG胁迫下的变化特点进行了分析,并对有差异表达的16个蛋白质点进行了质谱分析,共鉴定出14个蛋白质点,代表了10种不同的蛋白,其中5个点是同一个蛋白(1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶大亚基,RubisoLSU),另9个蛋白是PEG胁迫响应蛋白,包括光合系统II23kDa多肽、叶绿体伴侣蛋白21(ch-Cpn21)、磷酸丙糖异构酶(TPI)、三磷酸腺苷合酶β亚基、S-腺苷甲硫氨酸合成酶(SAMS1)、磷脂酰乙醇胺结合蛋白(CEN)、新生多肽相关复合物α亚基(α-NAC)、20S蛋白酶体α亚基(PAE2)、翻译起始因子5A(eIF5A)等,这些蛋白质分别参与了叶绿体组成、糖代谢、能量代谢、硫代谢、蛋白质代谢、信号转导、基因表达调节和细胞程序性死亡等生命活动过程。