基于多反应监测质谱技术的水稻叶片蛋白绝对定量方法

【目的】建立水稻叶片蛋白的多反应监测(MRM)质谱绝对定量方法。【方法】水稻叶片蛋白经含1.0%十二烷基硫酸钠(SDS)的磷酸盐(PBS)缓冲液提取,丙酮沉淀除杂纯化、胰蛋白酶消化,酶解液经液相色谱分离,MRM质谱监测,外标法定量。【结果】向提取缓冲液中加入1.0%SDS可增强水稻叶片中16种靶蛋白和总蛋白质的提取效果;不同有机试剂处理,总蛋白质沉淀量存在显著差异(P<0.05),沉淀能力从强到弱依次为乙腈>丙酮>异丙醇>甲醇>乙醇;对于16种目标蛋白,总体以丙酮沉淀效果最好,其次是异丙醇和乙腈,甲醇和乙醇效果较差。该方法线性范围均达到3个数量级,定量限为0.1~2.5 nmol/L,灌浆期16种水稻叶片蛋白质含量为6.0~2818.1μg/g,相对标准偏差均小于14%。【结论】SDS可显著提高水稻叶片蛋白提取效果,采用丙酮或乙腈可获得较好的蛋白沉淀效果,但不同蛋白质略有差异。结合MRM质谱监测技术可实现水稻叶片蛋白的绝对定量,方法线性范围宽、敏度高、重复性好。     

水稻籽粒氮代谢几个关键酶对花后高温胁迫的响应及其与贮藏蛋白积累关系

以早籼水稻嘉935和嘉353为材料,利用人工气候箱设高温(32℃)和适温(22℃)处理,探讨了高温对水稻籽粒氮代谢关键酶活性的影响及其与籽粒粗蛋白含量和各种氨基酸组成间的关系,并结合荧光定量PCR对水稻籽粒谷氨酰胺合成酶(GS) 2个同工型基因的表达及其温度响应进行了检测分析。结果表明,花后高温处理对谷草转氨酶(GOT)和谷丙转氨酶(GPT)的影响基本一致,均表现灌浆前期升高、后期下降的趋势,但花后高温处理下水稻籽粒中粗蛋白总量和各类氨基酸含量的增加,并不一定是其籽粒氮素物质的转运能力和蛋白质合成能力的增强所致;谷氨酰胺合成酶(GS)在高温处理下的生理活性普遍高于其相应时期的低温处理,其中,GS2是GS基因在水稻胚乳中高表达的一种同工型,在水稻灌浆后期的表达量甚至超过GS1,高温胁迫处理会通过改变GS1和GS2基因在籽粒中的转录水平,从而对水稻籽粒灌浆中后期的GS活性产生调控。     

镉胁迫下嗜温鞘氨醇杆菌降解丁草胺的蛋白质组学研究

为了从蛋白表达水平阐释丁草胺降解菌应答镉胁迫及胁迫情况下降解丁草胺的分子机制,对丁草胺高效降解菌嗜温鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium thalpophilum)在重金属镉胁迫下蛋白质组变化进行研究,设置10 mg·L-1镉胁迫处理和不加镉的对照,7 d后分别取样提取菌株总蛋白,利用双向(2-D)电泳和质谱鉴定技术分析两者之间的差异表达蛋白,并进行差异蛋白功能分析。2-D电泳结果分析共获得93个差异蛋白点,其中上调蛋白49个,下调蛋白44个。选取重复性好且差异最为明显的23个蛋白质点酶解脱盐后进行MALDI-TOF-MS分析,成功鉴定出15个差异蛋白,其中8个为上调蛋白,7个为下调蛋白;差异蛋白分别按GO和COG进行了蛋白功能的生物信息学分类。研究表明:差异显著蛋白主要为参与丁草胺代谢的蛋白、响应镉胁迫敏感蛋白及在镉胁迫下参与丁草胺代谢的蛋白;获得2个镉高度敏感蛋白(蛋白编号分别为A0A0M7HIV1和A0A0D6IIE6)以及1个抗镉胁迫同时参与丁草胺代谢的蛋白(蛋白编号为D4FMF4),推测它们在镉胁迫下丁草胺的降解中起重要作用。     

高温胁迫对水稻光合PSII系统伤害及其与叶绿体D1蛋白间关系

以水稻结实期的人工控温试验测定不同温度处理下水稻旗叶光合速率、叶绿素荧光参数的动态变化,并结合Western印迹与胶体金标记技术对叶肉细胞类囊体膜中D1蛋白的表达检测与活性定位,探讨了高温胁迫对D1蛋白存在形态与活性分布的影响,以及D1蛋白表达与叶片光合速率、PSII荧光参数的联系。结果表明,高温处理下叶片净光合速率下降、PSII潜在活性(F_v/F_o)和PSII光能转化效率(F_v/F_m)降低,且随着高温胁迫时间的持续和叶片功能的衰退,类囊体膜结构损伤越严重,光能转化效率越低;在D1蛋白的两类存在形态中,非磷酸化D1蛋白和磷酸化D1蛋白在高温胁迫下的表达量均有所下降,但前者下降更明显;高温处理下控制D1蛋白表达的叶绿体psbA基因在转录水平呈下调表达,使D1蛋白合成及周转过程受到抑制,进而类囊体膜PSII反应中心的功能受损与叶绿体光合效率下降,揭示高温胁迫对叶片PSII系统的伤害受D1蛋白磷酸化过程和psbA基因表达变化的共同作用,进而影响不同水稻品种在高温胁迫下的光合速率和耐热性。     

花期高温对水稻花器官性状和结实的影响

为探讨花期高温对水稻花粉育性的生理生态影响,以耐热品种钱江3号B与热敏感品种协青早B为材料,在花期进行不同方式的高温胁迫处理,比较分析了花期高温对水稻花粉粒直径、花粉活力、结实率等的影响。结果表明,与适温处理相比,高温胁迫对钱江3号B的花粉活力、花药开裂率和开裂孔长度的影响很小,而对协青早B的影响则达极显著,且长期的持续高温胁迫同样危害耐热水稻品种的结实率。此外,2个水稻品种对高温胁迫最敏感时期均为抽穗开花第3天。本研究可为选育耐热性水稻品种提供理论依据。     

潜水含水层水动力弥散试验研究

水动力弥散理论主要研究地下水可溶物质在时间、空间上的变化和弥散运移规律,预测地下水污染的发展趋势。通过在包头市某厂区现场弥散试验所得的实测数据,利用标准曲线法进行了潜水含水层水动力弥散试验。测定结果表明,浅层含水层的纵向弥散度(aL)为1.19~1.28cm,横向弥散度(aT)经验推断值为0.24~0.26cm。研究结果可为厂区有效地下水污染防治措施的制订提供科学依据。     

壳聚糖和魔芋精粉复合涂膜对大白杏保鲜效果的影响

为探索大白杏采后的保鲜方法,有效延长大白杏的保鲜期,本试验以北京大白杏为原料,分别以壳聚糖、魔芋精粉、壳聚糖与魔芋精粉按1∶3配比的复合涂膜剂为涂膜材料,研究了4℃冷藏条件下大白杏的腐烂率、失重率、呼吸强度、Vc含量、可滴定酸含量、可溶性固形物含量和硬度等的变化。结果表明,壳聚糖和壳聚糖∶魔芋精粉=1∶3复合涂膜剂可有效降低大白杏的腐烂率、失重率和呼吸强度,达到延长保鲜期的目的;魔芋精粉和壳聚糖∶魔芋精粉=1∶3复合涂膜剂对抑制可滴定酸含量降低及果实硬度下降有明显的效果。综合各因素考虑,壳聚糖∶魔芋精粉=1∶3复合涂膜剂对大白杏的保鲜效果最优。本研究为延长大白杏的保鲜期、延缓贮藏过程中大白杏品质的降低提供了一定的理论依据。     

水稻蛋白二硫键异构酶基因沉默载体构建及其转基因后代的高温结实特性分析

采用RT-PCR法亚克隆了PDI基因保守区内450 bp的靶标序列作为干扰区段, 构建了含有内含子hpRNA (ihpRNA)的双元表达载体pTCK303-RiOsPDI, 经农杆菌介导转化日本晴, 获得转基因植株; 通过在T₀代对其潮霉素(Hyg)抗性基因的PCR鉴定, 确定携带有干扰片段的T-DNA区已整合到水稻基因组中, 且在转基因T₁代符合3∶1的分离模式。半定量PCR和荧光定量PCR的检测结果表明, PDI基因沉默转基因阳性植株不同器官中的PDI表达量均显著降低, 尤其是其籽粒中表达量较微, 几乎能引起靶基因80%左右沉默。对转基因T₂代植株的高温结实特性和籽粒理化品质的检测结果, PDI基因沉默会引起高温胁迫处理下结实率的大幅度降低, 耐热性显著下降, 但其在常温处理下的结实率与对照之间无显著差异。此外, PDI基因沉默后, 稻米的透明度下降、垩白度增加, 但对籽粒粗蛋白总量和直链淀粉含量的影响不甚明显。     

水稻胚乳贮藏物代谢相关基因响应花后高温胁迫的微阵列分析

【目的】揭示花后高温条件下水稻灌浆过程中胚乳淀粉和蛋白贮藏物代谢相关基因的表达谱,并阐明部分重要功能基因对花后高温胁迫的响应表达模式。【方法】利用人工气候箱设高温(日均温度32℃,日最高温36℃/日最低温28℃)和适温(日均温度22℃,日最高温26℃/日最低温18℃)2个温度处理,并在水稻开花后的不同时期取样,对水稻胚乳贮藏物代谢各类相关基因的表达谱与表达模式进行高通量的cDNA微阵列检测。【结果】在水稻胚乳贮藏物代谢的相关基因中,以对高温胁迫响应表现较迟钝的基因居多,其高温处理与低温处理之间的杂交信号(nARVOL)比值(称R值)大致在0.8—1.2,但随高温处理时间的持续,呈上调或下调差异表达的基因数量均有明显增加;花后高温对胚乳糖代谢和淀粉合成类基因表达的调控效应,不仅随各个基因的功能类型、代谢途径和灌浆进程的差别变化而异,而且其表达丰度及其上调或下调幅度在很大程度上还与该功能基因的同工型(或酶亚基)有关;高温处理下水稻胚乳中的谷蛋白、醇溶蛋白和球蛋白类基因多呈下调表达特征,但也会随其所调控的蛋白亚基组分的不同而异,从而对胚乳贮藏蛋白的亚基构成和组分变化产生较大影响;与胚乳白贮藏物代谢密切相关的糖信号传导类基因、核糖体蛋白类基因和逆境防御蛋白类基因普遍比直接参与胚乳贮藏物合成路径的功能基因对高温胁迫响应表现敏感。【结论】花后高温胁迫对水稻胚乳灌浆贮藏物代谢的调控相当复杂,涉及到众多的功能基因位点。