羊绒蛋白质组表达差异的国内外研究进展

绒山羊以其独特的绒毛产品而成为重要的经济动物,在动物生产中享有重要的地位.绒毛的质地如柔软度、光泽度、保暖度等指标都与绒蛋白有直接的关系.本文主要阐述了近几年国内外在绒蛋白方面所做的主要研究,以便对今后的研究工作提供一些有价值的参考.     

菊花嵌合体‘su-07’花色变异相关蛋白质的分离与鉴定

[目的]探讨菊花嵌合体‘su-07’花色变异的分子机理.[方法]以嵌合体植株的黄色花瓣和紫色花瓣为材料,采用凝胶电泳和生物质谱技术,对花色变异相关的差异表达蛋白质进行了分析.[结果]从不同花色花瓣的SDS-PAGE图谱中检测到了差异条带,在2-DE图谱中,检测到表达量差异在2倍以上的蛋白质斑点139个;选择其中表达量丰富且分离良好的16个蛋白质斑点进行质谱分析,成功鉴定了其中的10个蛋白质组分,分别涉及糖代谢、花色素代谢及基因调控等生命过程.[结论]嵌合花色的形成可能与这些蛋白质的差异表达有关.     

小麦籽粒发育过程中的蛋白质组分析

以京411为材料,研究了籽粒不同发育时期清球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白三个亚蛋白组的合成与积累特征.采用不同的蛋白提取方法,分别利用双向电泳(2-DE)和生物质谱技术(MS)、SDS-PAGE电泳以及反相高效液相色谱(RP-HPLC)等主要蛋白质组技术进行了鉴定与分析,初步得到了三种蛋白的合成与积累特征,为今后小麦发育蛋白质组学以及品质改良研究提供了科学依据.     

盐胁迫下耐盐番茄根的蛋白质组分析

以导入红海榄总DNA的耐盐番茄及其野生型番茄为材料,于3~4片真叶期分别用调和海水(1.07%盐度)和自来水进行灌溉,处理14d后,采用BPP法提取番茄根部的全蛋白质,通过等电聚焦和SDS–PAGE电泳得到番茄根部全蛋白质双向电泳图谱。利用Image Master 2D Platinum 6.0对双向电泳图谱进行分析发现,供试番茄根部全蛋白质双向电泳图谱大约有550个蛋白质点,其中耐盐番茄与野生型番茄蛋白质表达量比值大于1.5或小于0.66的有139个;海水处理下,耐盐番茄与野生型番茄根部蛋白质表达量比值大于2.0或小于0.5的有69个,其中37个蛋白点的表达量为上调,28个蛋白点的表达量为下调,此外还有4个特异蛋白点。     

2个枇杷品种果皮日灼伤害差异蛋白质组分析

以日灼抗性不同的2个枇杷品种为材料,对短期日灼诱导处理下果皮蛋白质组的变化进行分析。结果显示,‘红猴本’果皮日灼处理下共有32个差异表达蛋白点,其中上调表达的有17个,下调表达的有15个;‘金钟’有52个差异点,上调表达的有38个,下调表达的有14个。2个品种果皮在相同日灼处理下差异表达蛋白数量明显不同,预示这2个品种对日灼的敏感性不同。     

番荔枝花发育不同阶段的差异蛋白质组分析

【目的】从蛋白质组学的角度研究番荔枝花发育不同阶段差异表达的蛋白质,分析相关信号通路,为揭示番荔枝花发育的分子机制提供理论基础。【方法】以番荔枝不同发育阶段的花为材料,采用双向电泳技术（Two-dimensional gel electrophoresis,2-DE）分离获得花芽（1 mm＜花芽＜2 mm）、花蕾（5 mm＜花蕾＜6 mm）、开花前期（花瓣轻微张开）及开花期（花瓣张开）等不同阶段表达丰度不同的蛋白点,利用MALDI-TOF-MS质谱鉴定技术分析相关差异蛋白质,并对其进行功能注释。【结果】通过蛋白图谱比较分析发现,番荔枝花双向电泳图谱中的每张凝胶图谱中都可以检测到800多个重复蛋白点,其中在不同花发育阶段存在表达差异的有50个蛋白点。经质谱鉴定分析,并采用MASCOT软件在线检索,共检测到36个表达量相差2倍以上的蛋白点。36个蛋白质可分为7个主要的功能类别,这些功能类别包括：呼吸与能量代谢（11个蛋白质）,蛋白合成与代谢（8个蛋白质）,转录与翻译（3个蛋白质）,胁迫与防御（2个蛋白质）,细胞分化与增殖（3个蛋白质）,次生物质代谢（8个蛋白质）和未知功能蛋白（1个蛋白质）。通过GO分析,发现36个已鉴定的蛋白,分别归属于20个分类（term）。通过对差异蛋白进行定量分析,发现呼吸与能量代谢相关的蛋白中,3个蛋白（A07、C28、C42）随着花发育表达量不断下降,4个蛋白（A36、A37、B13、B29）表达则显著上升。在蛋白合成与代谢相关蛋白中,2个蛋白（A13和A22）在花发育的4个阶段都处于低水平表达,而另5个蛋白（B17、B20、A19、A21和C21）表达量显著上升。一个胁迫与防御相关蛋白（B32）在开花期,表达量达到最大值。2个细胞分化与增殖相关蛋白（B27和C57）表达量也呈逐渐升高的趋势。5个次生物质代谢相关蛋白（A06、A29、A34、C100和C110）随着花发育,表达量逐渐降低,而蛋白质C79和D38在花蕾阶段表达量达到最大值后,又逐渐下降。【结论】通过比较番荔枝花发育4个阶段的蛋白图谱,发现36个蛋白具有不同的差异表达谱。其中呼吸与能量代谢相关蛋白质占最大比例,诸如两个ATP合酶α亚基和丙酮酸脱羧化同工酶,都在番荔枝花发育过程呈现出显著的差异表达,这可能与花发育过程需要耗费大量的能量有关。此外,发掘了两个含有三角状五肽重复蛋白,其表达随着番荔枝花发育阶段的变化而改变,这些蛋白的功能还有待进一步研究。能量代谢、次生代谢、蛋白质合成等生物过程可能都参与了对番荔枝开花过程的调控。     

‘国光’苹果及其芽变材料的果实品质和AFLP分析

以‘国光’及其芽变材料为试材,利用AFLP技术采用4对引物对其进行初步鉴定,并对果实品质和果皮色泽进行对比分析。结果表明:‘国光’芽变材料在平均单果重、果实大小、可溶性固性物含量、果皮着色指数方面,均极显著优于母株;4对引物组合共扩增出283条条带,多态性条带65条,多态性条带比率为37.36%,差异化片段大部分集中在100～400 bp,其中引物E75/M54多态性比率最高,达71.79%,具有较高的应用价值。     

不同生境及木麻黄浸提液影响下的青皮幼苗叶片差异蛋白质组分析

采用蛋白质的双向电泳和质谱技术分析了不同生境及木麻黄浸提液处理下的青皮幼苗叶片差异蛋白质组,鉴定出差异蛋白47个,特异蛋白11个,差异蛋白多与光合作用相关、与物质代谢相关; 特异蛋白多与抗逆及次生代谢物合成相关。与原生地比较,迁入地幼苗叶片未出现特异蛋白。为在分子水平上探讨化感物质的作用机制提供了基础。     

利用iTRAQ蛋白质组技术筛选福寿螺抗药相关的候选蛋白

采用同位素标记相对和绝对定量(isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRAQ)技术对杀螺剂胁迫下福寿螺肝脏蛋白质组进行研究,以期从蛋白质组学水平了解福寿螺对杀螺剂四聚乙醛的胁迫应答。结果鉴定到108个具有定量信息的差异蛋白(P0.05),其中显著上调的蛋白有55个,下调蛋白53个。理化性质分析和GO(gene ontology)注释分析发现,这些蛋白分别具有抗氧化、催化结合、抗菌等功能,并影响福寿螺的细胞结构组成、肌肉收缩、代谢调节和免疫调节,引起神经毒性。研究测定出57个具有不同活性的细胞色素450酶系蛋白(CYP450),推测CYP450活性是福寿螺对四聚乙醛产生抗药性的重要原因。     

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。     

利用iTRAQ蛋白质组技术筛选与鸡喙畸形相关的候选蛋白

【目的】中国地方鸡种如北京油鸡、清远麻鸡存在喙畸形现象,表现为上下喙咬合不全,呈交叉状。严重影响鸡饮水和采食,从而影响个体发育和生产性能的发挥,造成一定经济损失。笔者根据喙畸形个体的系谱记录,发现喙畸形的形成受到遗传因素的影响,但具体机制尚不明确。蛋白是行使各种生物学功能的最终形式之一,喙畸形个体的发生可能是由于核心蛋白或者相关调控蛋白代谢异常造成的。利用同位素标记相对和绝对定量（isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRAQ）技术以及生物信息学分析方法,筛选鸡畸形喙与正常喙中差异表达的蛋白,作为喙畸形相关的重要候选蛋白,为进一步研究北京油鸡喙畸形的遗传机制奠定基础。【方法】挑选3只120日龄喙畸形的公鸡作为试验组,编号为W1、W2、W3,同时,挑选与试验组个体为同胞关系（全同胞或半同胞）的喙正常公鸡作为对照组,编号为Z1、Z2、Z3。将喙畸形与其同胞正常个体作为一个比对组,iTRAQ试验具体包含3个比对组,即W1 vs Z1,W2 vs Z2,W3 vs Z3。屠宰个体后,剔除喙组织周围肌肉和筋膜,分离得到喙上颌骨和下颌骨,提取总蛋白样品,应用6个 iTRAQ标签标记各蛋白样品,经过色谱层析预分离,联合液相串联质谱分析,采用Mascot 2.3.02软件对蛋白进行鉴定和定量分析。试验组（W）与其同胞对照组(Z)样本比较（W1 vs Z1,W2 vs Z2,W3 vs Z3）,选择肽段数≥2,表达差异值＞1.2（上调）或＜0.83（下调）,且P＜0.05的蛋白作为差异表达蛋白。【结果】利用iTRAQ技术一共在喙组织中鉴定到3 372个蛋白,鉴定到的特异性肽段有12 769个。其中原鸡蛋白1 869个,分子质量主要分布在10-100 kD之间。3个比对组共鉴定出159个表达量有显著差异的蛋白质,其中包含70个表达上调的蛋白,89个表达下调的蛋白。统计各比对组蛋白表达差异值发现,表达量差异较大的上调蛋白质有LPL、MLC-2、CO9A1、MATN3、HSP90B1等,表达量差异较大的下调蛋白质有MBP、RLA1、PRVM、HAPLN1等。结合已经报道的这些蛋白的生物学功能,其中CO9A1、MATN3、HAPLN1与软骨合成和软骨骨化相关,CO9A1是带状软骨纤维的组成物质,MATN家族是非胶原性细胞外基质蛋白家族,HAPLN1是软骨细胞外基质的重要组成成分;PRVM是细胞内钙离子结合蛋白,参与调控Ca2+离子信号通路;LPL是多功能酶,主要在脂质代谢和转运过程中起作用,参与调控PPAR信号通路。初步筛选出CO9A1、MATN3、HAPLN1、PRVM、LPL作为与鸡喙畸形相关的候选蛋白。【结论】差异表达蛋白的发现为鸡喙畸形形态的发生提供蛋白质水平上的理论依据。     

柱状黄杆菌外膜蛋白的比较蛋白质组学研究

为了鉴定柱状黄杆菌(Flavobacterium columnare)的毒力相关因子,利用蛋白质组学方法分析了强毒株G4R3和弱毒株G18的外膜蛋白。双向电泳结合图像分析,共发现了8个差异表达的蛋白点。经过胶内酶解和质谱分析,其中的1个蛋白点被鉴定为LemA蛋白,它可能是柱状黄杆菌的一种毒力因子。     

蛋白质组学方法评估转基因抗虫玉米非预期效应

【目的】转基因育种是将对人类有益的外源基因通过生物技术整合进受体植物的基因组中,使其获得通过自然进化无法获得优异性状,这是转入外源基因的"预期效应"。然而,外源基因插入受体植物还可能产生无法控制和预期的细胞、代谢或表型等方面的改变,即"非预期效应"。非预期效应是转基因植物安全评价的核心内容之一,也是近年来研究的热点和难点。本研究以抗虫转基因玉米为材料,利用差异蛋白质组学技术比较研究转基因玉米与其非转基因玉米之间的非预期效应,为蛋白质组学技术解析转基因植物非预期效应提供理论参考。【方法】选取4份已经进入中国农业部安全评价阶段转苏云芽孢杆菌(Bacillus thuringeinsis,Bt)内毒素基因的抗虫玉米材料,即SK12-5zd、IE034z、Bt799z、Bt799zd,以及它们的对照玉米材料郑单958和郑58,分别种植于可控人工温室中。待玉米幼苗生长至5叶1心期时,每份材料取长势一致的6个单株最上部完全展开叶片,混合作为一个样本进行取样,并提取叶片蛋白质。双向电泳技术分别分离4种转基因玉米和它们各自对应的非转基因材料高丰度蛋白质组,利用Image Scanner扫描仪扫描脱色后的蛋白质凝胶,PD Quest 8.0软件(Biorad,USA)分析蛋白质凝胶图谱,以蛋白点相对体积(%Vol)来表述每一个匹配蛋白质的表达丰度,将电泳凝胶上特异性蛋白质和相对体积大于2倍的差异蛋白质点取样,依据相应蛋白质数据库进行质谱鉴定,并对鉴定出的特异性和差异性蛋白质进行细胞功能富集分析(GO)和代谢途径富集分析(KEGG),以评价转基因抗虫玉米的可能非预期效应。【结果】通过比较4种不同转基因抗虫玉米及其非转基因对照的高丰度蛋白质组,除目标抗虫基因外,共鉴定出61个蛋白质,其功能主要是富集于光合作用、碳固定、能量转运等基础细胞功能相关酶类,如核酮糖二磷酸羧化酶、ATP合成酶、丙酮酸磷酸双激酶等。仅有少数几个与光合作用、碳固定和ATP合成途径等基础代谢过程相关基因出现上调表达。KEGG分析表明,与对照ZD958相比,SK12-5zd的差异蛋白在光合生物碳固定途径中显著富集;Bt799zd的差异蛋白则分别在光合生物碳固定途径、光合作用和碳代谢途径中显著富集。与对照Z58相比,IE034z和Bt799z的差异蛋白均在光合作用代谢途径中显著富集。证明4种转基因材料与对照蛋白质组相似性较高,未见基因的异常表达。【结论】测试的4种转基因材料在蛋白质水平未发生影响其安全性的非预期效应;当前结果表明蛋白质组学技术可以用来验证转基因植物的非预期效应。     

红橘响应褐斑病菌侵染的转录组学分析

【目的】明确红橘(Citrus reticulata Blanco, cv. Hongjv)接种褐斑病致病菌——链格孢菌橘致病型(Alternaria alternata tangerine pathotype)后基因种类和表达量在转录水平的变化规律,确定红橘响应该致病型侵染的关键基因。【方法】采用链格孢菌橘致病型接种红橘离体叶片,28 h后选取感病叶片和未接种叶片提取RNA,进行转录组高通量测序,然后利用生物信息学分析,以甜橙基因组为参考,以|log2 fold change|≥1,q-value≤0.01为阈值选取感病和健康红橘叶片转录组的差异表达基因,应用GO数据库对差异表达基因(differentially expressed gene,DEG)进行功能分类,KEGG分析代谢途径,MapMan软件分析生物胁迫信号通路相关基因的表达变化。采用qRT-PCR方法对测序结果进行验证。【结果】红橘接种链格孢菌橘致病型28 h后产生大量与胁迫相关的差异表达基因,获得上调差异基因5 173个,下调差异基因6 555个。GO功能分类显示差异基因主要与蛋白结合、膜、氧化还原过程等相关。通过KE...     

德庆贡柑果实品质相关的同工酶分析

德庆贡柑是广东肇庆地区的优稀农家柑橘品种,近年来出现了果实品质退化的现象。为解决这一问题,本研究对德庆贡柑同工酶谱以及同工酶与果实品质的关系进行了研究。结果表明,过氧化物酶和过氧化氢酶同工酶谱在酶带数量和酶活性上均有差异,但过氧化物酶同工酶谱的多样性较高。POD同工酶带数与可溶性固形物、肉质和果汁间相关显著,而综合品质较好的果实其POD同工酶带数相对较少。本研究还发现,黄龙病病株的贡柑果实中缺少Rf=0.24的主酶带,可能是贡柑感染黄龙病的早期检测的生化指标。本研究为德庆贡柑品种的改良提供了初步的实验基础。     

Mitochondrial Proteomic Analysis of Cytoplasmic Male Sterility Line and Its Maintainer in Wheat （Triticum aestivum L.）

To investigate the CMS mechanism of wheat on proteomic level and find the crucial proteins which related to fertility,mitochondria was isolated from young spike of wheat by differential centrifugation and Percoll density-gradient methods.Determined by marker enzyme assays and chlorophyll content,the mainly contaminants in the spike mitochondrial fraction were caused by peroxisomes,plastids and chloroplasts after the first discontinuous Percoll density gradient centrifugation.In order to improve the purity of spike mitochondria,a second 28% Percoll self-forming density gradient centrifugation was further carried out,the result showed that the contaminants were decreased to negligible amount,meanwhile the integrity of mitochondria （88%） was improved to 90%.The spike mitochondria proteins extracted from uninucleate stage of （S）-1376A and （A）-1376B were separated by two-dimensional electrophoresis （2-DE）,and the silver stained gels were analyzed by PDQuest 2-DE software,about 326 protein spots could be visualized on the 2-DE maps,and also revealed a similar pattern between the male sterile line and its maintainer line,except 11 spots were differentially expressed.A total of five differentially expressed proteins were analyzed by matrix-assisted laser desorption ionization time of flight mass spectrometry （MALDI-TOF-MS）,three of them were identified as manganese superoxide dismutase and T5E216 following NCBInr database by the Mascot software.These results may contribute to further understanding of the mechanisms of CMS in wheat.     

水稻草状矮化病毒侵染寄主水稻差异表达蛋白的鉴定和分析

【目的】对水稻草状矮化病毒（Rice grassy stunt virus,RGSV）侵染寄主水稻后其叶片的差异表达蛋白进行筛选、鉴定和生物信息学分析,为进一步研究RGSV和寄主水稻互作的分子机制提供线索。【方法】采用双向荧光差异凝胶电泳（Two-dimensional fluorescence difference in gel electrophoresis,2D-DIGE）和Image Master 2D platinum 7.0分析软件寻找差异表达蛋白,MALDI-TOF-MS（Matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight tandem mass spectrometry）鉴定差异蛋白,利用BioTools软件搜索NCBI数据库,寻找匹配的相关蛋白质和功能查询。采用GOminer软件对差异蛋白进行GO（Gene ontology）聚类分析,KEGG（Kyoto encyclopedia of genes and genomes）数据库分析差异蛋白所参与的生物通路。【结果】建立了RGSV侵染与未侵染水稻的叶片双向荧光差异凝胶电泳图谱,RGSV病株与健株相比,差异倍数大于1.5的差异蛋白质点有173个,其中表达丰度升高的点有72个,表达丰度下降的点有101个,质谱鉴定了44个差异蛋白质点,25个获得成功鉴定,分属于24种蛋白质,包括RGSV的2种蛋白20.6K非结构蛋白和P5蛋白,水稻中的蛋白推定的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基、景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶前体、推定的酪氨酸磷酸酶、HAD超家族水解酶-亚族IA蛋白变体3蛋白、水稻核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶小亚基结合2-羧基阿拉伯糖醇-1,5-二磷酸复合体、类似C1结构域蛋白以及其他一些功能未知蛋白和假定蛋白。对已鉴定蛋白的生物信息分析显示,差异蛋白涉及氮素固定、氮循环代谢过程、含氮化合物代谢过程、单一生物体代谢过程、代谢过程和生物过程等6个生物学过程,在生物功能上分属7类,包括分子功能、酸胺连接酶活性、酰胺连接酶活性、催化活性、谷氨酸氨连接酶、连接酶活性和形成C-N键的连接酶活性,在细胞组件上,差异蛋白分布于不同的细胞位置,涉及细胞组分、细胞器、细胞、膜结合细胞器、囊（泡）、细胞部分、膜结合囊（泡）、胞内、胞内部分、胞内细胞器、细胞质、胞内膜结合细胞器、细胞质部分、质体、细胞质囊（泡）和细胞质膜结合囊（泡）。KEGG通路分析显示,差异蛋白参与了代谢途径、光合生物固碳反应、碳代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、丙氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸代谢、氨基酸生物合成、丙酮酸盐代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、谷胱甘肽代谢和氮代谢途径等10个KEGG代谢通路。【结论】RGSV侵染诱导了水稻差异蛋白质表达,获得了一些与RGSV侵染水稻相关的蛋白质分子,差异蛋白涉及到多个功能类别。其中与氮有关的生物学过程和光合作用过程变化较为明显。     

Identification of Differentially Expressed Genes in Sweetpotato Storage Roots Between Kokei No. 14 and Its Mutant Nongdafu 14 Using PCR-Based cDNA Subtraction

The contents of carotenoids in the storage root of sweetpotato, Ipomoea batatas (L.) Lam. vary dramatically among different cultivars. However, so far little is known about the regulation of carotenoids synthesis in sweetpotato. In our laboratory, we identified a novel sweetpotato mutant, Nongdafu 14, which is a homogenous mutant derived from the wild type Kokei No. 14. The contents of carotenoids in the storage root of Nongdafu 14 were analyzed using high performance liquid chromatography (HPLC), and it was found that the amount of carotenoids, b-carotene, lutein and zeaxantion, three major types of carotenoids in sweetpotato storage roots, increased 2–26 folds in Nongdafu 14 compared to Kokei No. 14. Suppression subtractive hybridization (SSH) was used to identify genes that were differentially expressed in Nongdafu 14, and a differentially expressed cDNA library was constructed using the cDNA of Nongdafu 14 storage roots as tester and that of Kokei No. 14 storage roots as driver. Out of the 1 530 clones sequenced, we identified 292 nonredundant ESTs. GO and KEGG analyses of these differentially expressed ESTs indicated that diverse metabolism pathways were affected and candidate genes involved in regulation of carotenoids synthesis are suggested.