基于iTRAQ质谱分析技术筛选南方型紫花苜蓿根部响应盐胁迫差异表达蛋白

为了从蛋白质水平上揭示南方型紫花苜蓿(Medicago sativa ‘Millennium’)适应盐胁迫的分子机制,本研究以30 d苗龄的南方型紫花苜蓿实生苗为材料,分析正常培养和250 mmol/L NaCl处理72 h后根中的蛋白表达变化,采用同位素相对标记与绝对定量技术(isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRAQ)结合双向液相色谱与串联质谱(2-dimensional liquid chromatography-tandem mass spectrometry,2D-LC-MS/MS)定量蛋白质组技术鉴定南方型紫花苜蓿根部响应盐胁迫差异表达蛋白,对所获得差异蛋白进行生物信息学分析,筛选出可能耐盐潜在靶标蛋白.同时,选择5个差异表达蛋白进行实时荧光定量PCR(qRT-PCR)验证.结果表明,共鉴定3 857种定量蛋白,534种差异蛋白(变化倍数≥1.2,P＜0.05),其中表达上调的281种,表达下调的253种.基因本体(Gene Ontology,GO)分子功能提示这些差异性蛋白主要参与转运活性、催化活性和酶调控活性.京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路显著性富集于代谢途径、次生代谢产物生物合成、苯丙氨酸代谢和核糖体等(P＜ 0.05,错误发现率(false discovery rate,FDR)＜ 0.05).成功鉴定的差异蛋白分别涉及到信号传递(8.99％)、抗氧化物(7.68％)、防御(5.61％)、蛋白质合成、加工和降解(14.79％)、能量产生与转运(5.81％)、代谢(26.97％)、膜与胞内运输(5.62％)和细胞结构、分裂和细胞骨架(2.06％)等.差异表达蛋白中与信号传递、抗氧化物和防御等相关的蛋白表达量总体上调,而与代谢和能量产生与转运相关蛋白表达量总体下调.qRT-PCR实验发现,mRNA与蛋白质表达水平并不一致.研究发现组氨酸磷酸转移蛋白、丝裂原活化蛋白激酶、h类硫氧还蛋白、蛋氨酸亚砜还原酶基因、鸟苷二磷酸(guanosine diphosphate, GDP)解离抑制因子、脂质转移蛋白、β-1,2-木糖基转移酶和H2A/H2B/H3/H4核心组蛋白等可能是紫花苜蓿耐盐潜在靶标蛋白.本研究采用iTRAQ结合2D-LC-MS/MS技术,有效地筛选出南方型紫花苜蓿根部响应盐胁迫差异表达蛋白,为深入认识紫花苜蓿盐胁迫的应答分子调控机制奠定了坚实的基础.     

不同发育阶段谷蠹侵害对储藏小麦蛋白结构的影响

为探索谷蠹在不同生长发育阶段对储藏小麦蛋白结构的影响,该文以谷蠹种虫感染后的小麦为研究对象,对谷蠹不同发育阶段(卵期、幼虫期、蛹期、成虫期)侵害后小麦中麦谷蛋白大聚合体(glutenin macropolymer,GMP)、沉降值、面筋蛋白持水力、蛋白二级结构、巯基(-SH)、二硫键(-S-S-)及面筋显微结构进行测定与分析。结果表明:在谷蠹发育的4个阶段,GMP、沉降值、β转角总体呈增加趋势,-SH、β折叠比例变化与之相反;面筋蛋白持水力、-S-S-和α螺旋比例总体呈先降后升趋势,无规卷曲比例变化则与之相反。卵期谷蠹危害较小,只有β转角和面筋蛋白持水力有显著变化(P0.05);幼虫期和蛹期谷蠹危害严重,与相同试验条件下相应时期的无虫小麦对照样相比,GMP、无规卷曲和β转角比例及沉降值均显著增加(P0.05),面筋蛋白持水力、-SH、-S-S-、α螺旋和β折叠显著减少(P0.05)。面筋蛋白显微结构显示:随着谷蠹在小麦籽粒内部发育,面筋表面粗糙程度加重,微纤维状丝增多,结构疏松散乱,断裂严重,至成虫期时,面筋结构已无法识别,因此在实际储藏过程中不仅要关注成虫的数量,还应注意及时控制谷蠹的生长发育。     

Effects of different levels of soil salinity on yield attributes,accumulation of nitrogen,and micronutrients in Brassica spp.

The present study was conducted to assess the effect of soil salinity on yield attributes as well as nutrient accumulation in different plant parts of seven Brassica cultivars from two different species raised in pot culture experiment with two levels of salinity treatments along with control corresponding to soil electrical conductivity (EC) values of 1.65 (S₀), 4.50 (S₁) and 6.76 (S₂) dS m^?1. The experiment was consisted of twelve replications in a completely randomized design. Imposition of salinity stress affected various yield attributing characters including plant height, which ultimately led to severe yield reduction. However, tolerant cultivars, CS 52 and CS 54 performed better under salt treatment showing lesser yield loss. Salinity stress reduced the nitrogen (N) content in leaves of the Brassica plants, which reflected in decreased seed protein content. Reduced accumulation of iron (Fe), manganese (Mn) and zinc (Zn) was observed in leaf, stem and root at flowering and post-flowering stages, while CS 52 and CS 54 showed less reduction than susceptible cultivars under salinity stress.     

基于土壤水分异质性的小麦滴灌试验小区布设方法

科学合理地确定适宜的试验小区规格,对于经济、高效地获取具有较高精度和代表性的试验数据具有重要现实意义.该研究以确定滴灌条件下适宜的试验小区规格为目标,采用幂函数建立土壤含水率方差与不同小区面积之间的相关关系,计算土壤水分异质性指数以表征试验小区内土壤含水率的相关程度;利用土壤含水率异质性指数,采用Hatheway法确定小麦滴灌试验小区适宜的面积和重复数;根据不同方向上土壤含水率异质性指数研究形状对试验结果的影响,确定试验小区适宜的长宽比.结果表明:增大试验小区面积可以提高试验数据的准确性,但不同面积区间数据离散程度的降低幅度变化较大:面积由1 m2增大到50~100 m2,灌水定额30 mm处理田块间土壤含水率方差降低77.4%~82.6%,灌水定额45 mm处理降低78.6%~83.7%,面积从100 m2增加到500 m2,方差降低幅度显著变小,灌水定额30 mm处理降低17.4%,灌水定额45 mm处理降低16.3%;增加试验重复数可以增加试验对处理间土壤含水率差异的区分能力,试验小区面积在50~100 m2时,重复数由2增加到3能检测出的处理间土壤含水率差异由23.2%~26.5%提高到13.1%~15.0%,表明增加试验重复数可以检测出试验处理间更小的土壤含水率差异,提高试验精度.通过研究滴灌试验小区土壤水分异质性指数与滴灌试验小区规格之间的关系,综合考虑试验精度、代表性和田间实际操作得出以下结论:若试验为高、低水2处理时,试验布设宜为3重复,每重复小区面积为50 m2,可在80%的概率下检测出15%的真实差异;若试验为高、中、低3处理时,试验布设宜为3重复,每重复小区面积为100 m2,可在80%的概率下检测出12%的真实差异.滴灌试验小区适宜的形状为沿滴灌带方向布设的长方形,长宽比在1:1到5:1之间可使试验小区所得数据更具代表性.     

地表臭氧胁迫对冬小麦籽粒品质的影响研究

为深入探讨地表臭氧（O3）对冬小麦品质的影响,采用开顶式气室（OTC）,设置3个处理组：CK（对照组）、CF100（O3浓度为100 nL·L-1）、CF150（O3浓度为150 nL·L-1）,通过大田试验和实验室分析,开展了O3浓度增加对冬小麦蛋白质及其组分、氨基酸及其组成、淀粉含量等营养品质和加工品质的影响研究。结果表明：①籽粒氨基酸总量依次为CF100〉CF150〉CK,而人体所需的必需氨基酸总量为CF150〉CF100〉CK,处理间均差异显著（P〈0.05）。②粗蛋白含量随O3浓度的升高而增加,但各组分间变化趋势不同：清蛋白、球蛋白的含量为CF150〉CF100〉CK,醇溶蛋白、谷蛋白的含量则为CF100〉CF150〉CK。③淀粉含量随着O3浓度的升高而降低,两者呈显著负相关（P〈0.05）,与CK相比,CF100、CF150冬小麦淀粉含量分别下降了4.06%和16.61％。可见,O3胁迫能促进籽粒营养品质和加工品质的合成。     

马铃薯的钾素需求及营养诊断

了解马铃薯的钾素营养特点是马铃薯养分管理的基础,综述了马铃薯钾素营养的研究进展,并提出了进一步研究的方向。尽管文献报道的马铃薯需钾量存在差异,但已有的研究结果表明,马铃薯是需钾量较大的作物,其对钾素的需求多于其他元素。而且与小麦等作物相比,马铃薯的钾素营养效率较低。已有的研究还证实土壤交换性钾含量与马铃薯产量的关系并不稳定,仅依靠土壤测试制定钾肥施用方案存在较大的误差,因而马铃薯钾素营养状况诊断并依此指导生育期钾肥施用就显得必要。业已发现叶柄钾浓度能很好的反映马铃薯植株的钾素营养状况,对土壤供钾高度敏感,与块茎产量存在很好的数量关系,因此,用于指导马铃薯施肥的叶柄的临界钾浓度被不同研究人员确立,但干重基础的叶柄钾浓度指标指导施肥实践的时效性较差,这意味着简便快速的诊断方法有待建立。     

Prediction of grain protein content in winter wheat through leaf color measurements using a chlorophyll meter

A field trial was conducted over a 3-year period at the Hokkaido Kitami Agricultural Experiment Station to examine whether the grain protein content (GPC) of a winter wheat cultivar (Triticum aestivum L. cv. Chihokukomugi) suitable for Japanese noodle-making could be predicted before harvest. The prediction of the GPC was accurate based on the color of the second leaf (just below the flag leaf) at the end of the emergence of the inflorescence, when nitrogen application was graded. In order to evaluate the reliability of this test, a survey of 95 wheat fields in the eastern part of Hokkaido was also carried out during a 3-year period. The prediction of the GPC for this cultivar based on the color of the second leaf was less accurate across many sites. The results of this survey, however, suggested that the leaf color could be used as an index for ranking the GPC as low or high in relation to processing requirements. When the leaf color value of the second leaf measured with a chlorophyll meter at the end of the emergence of the inflorescence was less than 40, it was predicted that the GPC would be lower than the processing requirement. This index could be applied to the cultivars grown in the eastern part of Hokkaido, except for those grown on peat soils.     

菜豆根瘤菌Rhizobium etli CFN42全基因组含信号肽分泌蛋白的鉴定与分析

利用菜豆根瘤菌Rhizobium etli CFN42全基因组测序结果,结合计算机技术和生物信息学分析方法,对菜豆根瘤菌蛋白质组中的分泌蛋白进行预测和分析,以便更深入地了解共生固氮的分子机制。经过分析发现,在该根瘤菌5 963个蛋白质中,具有信号肽的分泌蛋白332个,占总数的5.4%主要涉及底物转运、物质代谢和信号转导等方面。在有功能描述的186个分泌蛋白中,识别了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型分泌系统和丝氨酸蛋白酶,这些蛋白质可能参与了根瘤菌对宿主植物的侵染,是两者分子对话的关键参与者;在假定蛋白中,通过结构域分析,发现了SH3b、BA14K和EFh结构域,含有这些结构域的分泌蛋白可能参与了根瘤信号转导途径。在根瘤菌共生结瘤过程中,分泌蛋白发挥了重要作用。     

南极鱼类适应低温的分子进化研究进展

南大洋是地球上最冷的水域,水温常年在0℃以下,许多生物在南大洋降温过程中走向灭绝,而南极鱼亚目鱼类在南大洋逐渐变冷过程中快速进化,成为冰冻海域最繁盛的脊椎动物.随着越来越多的南极亚目鱼类基因组完成测序和分析,人们对这些鱼类在冰冻环境下生存和繁衍机制的认识也越来越深入和全面.本文从抗冻蛋白的起源、血液发生、抗过氧化机制、...     

猪RBP1和RBP4基因的定位、组织表达谱分析、多态研究及相关分析

类维生素A（维生素A及其代谢产物）在动物的视觉、生长、繁殖、细胞的分化及胚胎发育等方面起重要的作用。利用猪的辐射杂种克隆板，将猪细胞视黄醇结合蛋白基因1（RBP1）和猪血浆视黄醇结合蛋白基因4（RBP4）分别定位在猪13号和14号染色体上。利用半定量RT－PCR方法，对这两个基因在成年五指山猪十二种不同组织（肺、骨骼肌、脾、心脏、胃、大肠、淋巴结、小肠、肝、大脑、肾、脂肪）的组织表达谱进行了分析。在猪的血浆视黄醇结合蛋白基因4中，发现一个单核苷酸多态位点（RBP4-A/G156），并用基于聚合酶链式反应的限制性片段长度多态性方法(PCR-RFLP)，对这一多态在莱芜黑猪、五指山小型猪、贵州小型猪、广西巴马小型猪和通城实验猪群中的分布进行了研究。在通城实验猪群中，进行了不同基因型与性状间的关联分析，发现其不同的基因型与胴体直长、胴体斜长、血红蛋白浓度、平均血细胞血红蛋白量、达上市体重日龄高度相关。在猪的生产和育种中，这一多态位点可能会成为有用的分子标记。