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。     

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.     

晋麦47幼苗中一个水分胁迫应答蛋白的SDS-PAGE和Nano LC-MS/MS鉴定

水分胁迫应答蛋白的表达与小麦品种的抗旱性密切相关。为了明确与抗旱相关的水分胁迫D-应答蛋白的表达特点及蛋白组成,对小麦品种晋麦47幼苗进行不同供水量处理,应用SDS-PAGE、纳升级液相色谱-电喷雾串联质谱联用技术(Nano LC-MS/MS),分析了水分胁迫D-应答蛋白条带表达量的变化和蛋白组成。SDS-PAGE检测结果表明,水分胁迫D-应答蛋白条带在-0.5 MPa PEG-6000水溶液胁迫下,6 h出现可见表达,胁迫至48 h时表达量最大,之后,此蛋白条带的表达量又逐渐下降;幼苗胁迫48 h后恢复正常供水,复水72 h后该蛋白消失。切取正常供水和胁迫处理两个条件下SDS-PAGE胶差异表达蛋白条带,经质谱分析分别获得两个阳性结果,且正常供水和PEG-6000胁迫两种处理条件下D-应答蛋白组成一致,均由核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶大亚基和磷酸甘油酸变位酶组成(P<0.05);PEG-6000胁迫条件下两个蛋白(亚基)的鉴定得分分别为1 632和88,覆盖率分别为30%和21%;在鉴定的肽段中,有65个肽段同属于核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶大亚基,其中35个肽段可信度均超过阈值分数;有5个肽段同属于磷酸甘油酸变位酶,其中4个肽段的可信度超过阈值分数。结果表明该蛋白条带可能主要由核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶大亚基等组成。     

盐胁迫下木炭对小麦幼苗根系蛋白表达的影响

为明确木炭对小麦盐胁迫的缓解效应,以冬小麦品种临汾6339为材料,对小麦幼苗分别进行盐和木炭单因素处理及二者复合处理,应用蛋白质双向电泳与质谱联用技术对小麦根系差异表达蛋白进行了分析。结果表明,相对盐处理,在盐和木炭复合处理的小麦根系中共检测到丰度变化在2倍以上的差异表达蛋白点12个。经过MALDI-TOF-TOF分析及数据库检索,被鉴定的12个蛋白点按其功能大致可归为5类。其中,第Ⅰ类为与能量代谢相关的蛋白质,包括ATP合酶和ATP酶;第Ⅱ类为与糖代谢相关的蛋白质,包括磷酸甘油醛异构酶、磷酸丙糖异构酶、6-磷酸葡糖酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶以及乌头酸水合酶;第Ⅲ类为与氨基酸代谢相关的蛋白质,如半胱氨酸合成酶;第Ⅳ类为与遗传物质有关的蛋白质,如染色体的结构蛋白;第Ⅴ类为未知功能蛋白质。     

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。     

冬小麦叶片抗旱蛋白质组双向电泳技术体系的优化

为给小麦抗旱蛋白质组学研究提供技术支撑，以两个抗旱性不同的冬小麦品种周麦18和晋麦47三叶期幼苗为材料，比较分析了PEG胁迫处理后两种不同蛋白质提取方法TCA/丙酮法和磷酸钠缓冲液研磨法对IEF/SDSPAGE双向电泳的影响，并在IPG胶条pH范围、蛋白质上样量和SDSPAGE胶浓度等方面进行了探索与优化。结果表明，采用TCA/丙酮法提取叶片全蛋白，选用17 cm、pH 4~7的IPG线性胶条，在上样量为150 μg·胶条_-1，以及12%SDSPAGE胶浓度下进行双向凝胶电泳，蛋白质能够更好地被分离，2DE图谱上可分辨出约400个蛋白点。利用该体系比较了PEG胁迫后两个品种双向电泳图谱的差异，周麦18有9个蛋白点存在差异，其中5个下调表达，4个上调表达(3个新诱导表达)；晋麦47有5个蛋白点存在差异，均上调表达(1个新诱导表达)。     

水稻腺苷5′-磷酰硫酸激酶编码基因的克隆及其酶活分析

硫是植物生长所必需的大量元素之一。植物通过根系吸收土壤中的硫酸盐,经ATP硫酸化酶活化为腺苷5′-磷酰硫酸(adenosine 5′-phosphosulfate,APS)。APS的代谢包括初级代谢和次级代谢,分别是APS还原酶催化APS生成亚硫酸盐;腺苷5′-磷酰硫酸激酶(adenosine 5′-phosphosulfate kinase,APSK)催化APS磷酸化生成3′-磷酸-腺苷5′-磷酰硫酸(3′phosphoadenosine 5′-phosphosulfate,PAPS),PAPS进一步作为硫酸根供体参与胞内的硫酸化反应。近年来的研究表明,拟南芥APSK在调节硫的初级和次级代谢的过程中具有重要功能,且受氧化胁迫的APSK1在亚基C86和C119间形成二硫键降低其催化活性。水稻的同工酶是否也会受到氧化还原调控尚无相关报道。对APSK序列进行分析,发现水稻APSK1含有与拟南芥APSK1C86和C69同源的半胱氨酸。本研究对水稻APSK1基因进行了克隆、双突变和酶活分析。OsAPSK及双突变C36A/C69A经原核表达、纯化,获得了OsAPSK1及双突变蛋白。体外酶活分析表明,在氧化环境中OsAPSK1活性受到抑制,而C36A/C69A双突变蛋白不受氧化环境的影响。推测水稻胞内受到氧化胁迫时会降低OsAPSK1的活性,从而促进还原型谷胱甘肽的合成,提高水稻的抗氧化能力。通过分析PAPS的含量与氧化胁迫之间的相关性及不同OsAPS亚型的活性调节机制等将有利于进一步阐明APSK在胞内的功能。     

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。     

利用蛋白质组学技术鉴定大豆籽粒贮藏蛋白A1aB1b亚基缺失体

利用SDS-PAGE对220份大豆种子贮藏蛋白亚基含量进行筛选,在获得大豆籽粒贮藏蛋白11S组分组I亚基变异种质的基础上,经双向电泳分辨大豆贮藏蛋白亚基正常品种(南农大黄豆)和亚基变异品种(桂阳紫金豆)成熟种子总蛋白的蛋白质组.用PDQuest软件分析双向电泳凝胶图谱,发现在大豆贮藏蛋白11S酸性亚基位置有等电点和分子量分别为5.40和37.85kDa、5.24和37.2kDa、5.15和37.05kDa的蛋白质点在正常种子中表达而在变异种质种子中未表达.对这3个蛋白质点用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)测定其胶内酶解后的肽质量指纹谱(PMF),对获得的PMF用Mascot软件在NCBInr数据库中查询比对,鉴定出这3个蛋白质点均为大豆球蛋白A1aB1b亚基同源三聚体,表明变异种质种子缺少贮藏蛋白A1aB1b亚基.     

晋麦47幼苗叶片水分胁迫差异表达蛋白的鉴定与分析

为了从蛋白质水平进一步揭示小麦抗旱机理,以旱地小麦品种晋麦47为试验材料,采用蛋白质双向电泳技术,结合质谱鉴定技术,研究幼苗在正常供水与水分胁迫(-0.5 MPa的PEG-6000溶液处理48h)后叶片蛋白质组表达谱间的差异,分析水分胁迫差异表达的蛋白种类及其功能.研究发现,在正常供水和水分胁迫处理两种条件下,幼苗叶片蛋白的双向电泳图谱均可重复检测到850个蛋白点;31个蛋白点在两种供水水平间表达量存在显著差异,其中17个蛋白点在水分胁迫处理下表达量明显增加,14个蛋白点表达量明显减少.对这些蛋白点进行肽指纹图谱分析,并利用Mascot软件在NCBInr数据库搜索,最终有26个蛋白点被成功鉴定;其中,未知功能蛋白7个;已知功能蛋白19个,主要涉及能量、代谢、抗病与防御、细胞结构、转录与翻译以及信号转导等功能类别.结果表明,小麦体内的多个代谢及调控途径参与了对干旱的应激反应.最后,本文还对鉴定到的差异蛋白点与水分胁迫的关系进行了分析和讨论.     

白叶1号白化过程中叶绿体蛋白质组差异分析

白叶1号是一种温度敏感型白化茶树品种，叶绿体的变化是其产生阶段性白化现象的关键因素。本研究以白叶1号鲜叶叶绿体为研究对象，采用双向电泳、质谱鉴定结合生物信息学分析，研究阶段性白化过程中叶绿体蛋白的表达差异，探讨白叶1号阶段性白化现象的分子机制。结果表明，在白叶1号白化前期、白化期和复绿期叶绿体中分别识别726、748、718个蛋白质，其中差异表达的蛋白59个，质谱成功鉴定22个差异表达蛋白。生物信息学分析表明，差异表达蛋白直接或间接参与了光合作用、应激响应、核酸代谢、物质代谢和未知功能等，其中与光合作用相关的差异表达蛋白最多，占31.82%，表明阶段性白化现象可能与这些生理功能相关。通过荧光定量PCR分析发现，差异蛋白的基因表达与蛋白表达存在一定差异，这可能是由于蛋白质翻译后加工及修饰造成的。上述研究为进一步揭示白叶1号阶段性白化现象产生的分子机制奠定了理论基础。     

PEG 6000胁迫对小麦三叶期蛋白表达的影响

为了探索干旱胁迫下小麦蛋白质表达的变化，选取旱地品种烟D27、 陕优225和水地品种新麦18、小偃22、1031为材料，在小麦三叶期，用18%和35%两种浓度的聚乙二醇(PEG6000)模拟干旱胁迫，处理待试小麦24 h后，用TCA丙酮法提取叶片全蛋白，通过SDSPAGE电泳分析小麦在干旱胁迫后的蛋白质带谱，并运用高效液相色谱质谱联用技术鉴定了新麦18的35.0 kD干旱敏感蛋白条带。结果表明，PEG6000胁迫后分子量28.0 kD蛋白在水地品种中消失，在旱地品种中正常表达或诱导表达。此外，干旱胁迫使抗旱品种烟D27诱导产生33.0和23.0 kD干旱应答蛋白条带，导致抗旱性弱的水地品种新麦18的35.0 kD蛋白条带消失。对新麦18的 35.0 kD蛋白条带进行液相色谱分离结合质谱分析后发现其含有17种与基本生命活动有关的蛋白，这些蛋白与小麦对干旱胁迫的适应性代谢调节有关。     

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。     

番茄泛素活化酶基因家族进化及表达模式分析

泛素活化酶是蛋白泛素化所需的第一个酶,在泛素蛋白酶体途径中发挥重要作用。本文利用生物信息学方法从番茄基因组中鉴定出2个泛素活化酶(ubiquitin activating enzyme,UBA)基因,命名为Sl UBA1和Sl UBA2。序列分析表明Sl UBA1和Sl UBA2基因的CDS序列长分别为3 060和3 255 bp,分别编码1 019和1 084个氨基酸,编码蛋白分子量为114.15和120.46 ku,分别位于第6和9染色体。2个基因均含有5个内含子,编码蛋白均为酸性、疏水性蛋白;对蛋白二级结构分析发现2个UBA蛋白均以α-螺旋和无规则卷曲为主;亚细胞定位预测均定位于细胞核。序列比对和进化树分析表明番茄UBA基因与其他物种UBA基因相似性高,进化过程非常保守。番茄不同组织表达分析结果表明2个UBA基因在根系和花的表达量较高,果实成熟过程中的表达量相对较低。非生物胁迫试验结果表明:Sl UBA1基因在低温、干旱和盐胁迫下均上调表达;而Sl UBA2基因对非生物胁迫没有明显响应,这些结果表明Sl UBA1基因可能参与番茄对低温、干旱和盐胁迫的响应。     

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。     

巴西橡胶树叶片蛋白样品的制备及质谱初步分析

采用TCA-丙酮沉淀法并稍做改进提取巴西橡胶树叶片总蛋白，蛋白溶解后，用试剂盒对蛋白上清液进行纯化和浓度测定。十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和双向凝胶电泳(2-DE)的结果均表明，所制得的蛋白样品质量较高，并且纯化过的蛋白样品2-DE(双向电泳)图谱效果更好(7 cm，考染)。根据预实验结果，选用17 cm IPG预制干胶条对纯化的蛋白样品进行2-DE实验，采用快速银染法进行染色，随机挖取银染胶上6个蛋白点进行MALDI-TOF MS分析和数据库检索，鉴定了3个蛋白，它们是：1-氨基环丙烷-1羧酸合酶2，核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基和F11O4.2。本实验为进一步对巴西橡胶树叶片中具有重要生物学功能蛋白的筛选和鉴定打下了方法学基础。