煙草響應鉻脅迫microRNA與蛋白質的鑒定.pdf

1、土壤重金屬污染是對人類健康構成威脅的一個重要環(huán)境因素。煙草作為重要的經濟作物，在葉片中能夠積累一定量的重金屬，危害人類健康。六大有毒的重金屬中，鉻(Cr)排第二位，主要通過人類活動被釋放到環(huán)境中。六價態(tài)鉻有毒且易誘變致癌，因此迫切需要闡明植物耐鉻機制，培育高耐鉻性但鉻低積累的煙草品種。本研究以耐鉻性不同煙草基因型為材料，旨在探討鉻脅迫對煙草生長與生理特性的影響及基因型差異，分離鑒定耐鉻相關的miRNAs和蛋白質。主要研究結果如下:

2、>　　1.鉻脅迫對煙草生長、礦質元素含量、超微結構和光合特性的影響及基因型差異
　　以兩個耐鉻性不同的煙草基因型貴煙1號（耐鉻基因型）和云煙2號（鉻敏感基因型）為材料，溫室水培鉻脅迫試驗，研究鉻脅迫對煙草植株生長、超微結構、礦質元素含量和光合特性的影響。結果表明，100μM鉻脅迫顯著抑制煙草植株的生長，降低株高、根長和生物量，其中鉻敏感基因型云煙2號比耐鉻基因型貴煙1號受抑制更嚴重。鉻脅迫降低葉片葉綠素含量、凈光合速率(Pn)和光

3、系統(tǒng)Ⅱ的最大光化學效率(Fv/Fm);同時，顯著減少根和葉片中的Zn含量以及根中的Fe和Mn含量，但提高葉片中的Fe含量。透射電子顯微鏡觀察結果表明貴煙1號比云煙2號受鉻脅迫的影響較小，貴煙1號葉片表現(xiàn)相對較好的光合器官組成結構。
　　2.煙草根系中鉻脅迫響應miRNA和目標基因的全基因組鑒定
　　為了在整體水平上系統(tǒng)地分析鉻響應miRNA及其目標基因，以兩個耐鉻性不同的煙草基因型貴煙1號和云煙2號為材料，溫室水培鉻脅迫試驗

4、，以無鉻基本培養(yǎng)液為對照，建立根系四個miRNA文庫:貴煙1號-鉻處理、貴煙1號-對照、云煙2號-鉻處理和云煙2號-對照。利用高通量測序技術，鑒定得到53個保守的和29個新的miRNA家族。對41個保守的鉻響應miRNA家族進行比較基因組分析，結果表明11個miRNA家族在貴煙1號中上調但在云煙2號中不變，17個miRNA家族只在鉻脅迫下的云煙2號中上調。只有一個miRNA家族miR6149，在云煙2號中下調但在貴煙1號中不變。29個新

5、的miRNA家族中，鉻脅迫下有14個在兩個基因型中差異表達。通過高通量降解組測序同源性搜索，對41個保守的和14個新的鉻響應miRNA家族的目標基因進行預測。COG功能類別分析結果表明一些預測的miRNA目標轉錄體對生物和非生物脅迫有響應。另外，通過RT-PCR驗證了部分鉻響應miRNA的表達模式。試驗結果為理解miRNA在鉻耐性中的功能提供了有價值的信息和框架。
　　3.鉻脅迫對煙草葉片蛋白表達譜的影響及基因型差異
　　利

6、用比較蛋白質組學技術，探討了鉻脅迫對貴煙1號和云煙2號葉片蛋白質表達譜的影響及基因型差異，與對照相比，100μM鉻脅迫下貴煙1號共有86/74個蛋白上調/下調，云煙2號共有107/77個蛋白上調/下調。鑒定到12個耐鉻相關蛋白，100μM鉻脅迫下這些蛋白在貴煙1號中顯著表達但在云煙2號中下調或不變，或者在貴煙1號中不變但在云煙2號中下調，上述耐性相關蛋白包括線粒體肽酶、脫水蛋白、超氧化物歧化酶、腺嘌呤轉磷酸核糖基酶和線粒體蘋果酸脫氫酶等