不同磷脅迫條件下耐低磷杉木基因型差異蛋白質(zhì)組分析.pdf

1、杉木是我國南方地區(qū)重要的造林樹種之一，在森林資源總量中占有非常大的比重。近年來的多代連栽已導(dǎo)致杉木人工林產(chǎn)量逐代下降，林地養(yǎng)分虧缺是限制杉木人工林產(chǎn)量的重要因素。大量研究結(jié)果表明，制約植物生長和產(chǎn)量提高的主要因素之一就是土壤中磷元素的匱乏。在我國南方地區(qū)土壤中，磷素全量高，但這些磷大多數(shù)都以植物不能直接吸收的形式存在，特別是南方地區(qū)紅壤的富鋁化作用非常強烈，鐵鋁固定了土壤中大量磷，導(dǎo)致土壤中植物可以直接吸收的有效磷含量非常低，低磷環(huán)境嚴

2、重影響杉木正常生長。在自然界的植物中，很多物種都能夠在低磷環(huán)境中正常生長。普遍認為，在生態(tài)系統(tǒng)中植物對磷脅迫的耐性有利于植物對土壤中營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和對環(huán)境的適應(yīng)能力。植物對低磷脅迫有關(guān)的生理學、形態(tài)學響應(yīng)國內(nèi)外學者進行了較多研究。但目前對耐低磷基因型杉木是如何感受土壤介質(zhì)中磷的有效性并形成可識別信號，從而調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白的表達，影響杉木的生長和發(fā)育，最終導(dǎo)致內(nèi)部蛋白表達的變化的分子機制尚不很清楚，特別是有關(guān)耐低磷基因型相關(guān)蛋白的種類及其調(diào)控

3、機制研究相對較少，而這些機制又是闡明杉木耐低磷途徑的關(guān)鍵。有鑒于此，本項目從蛋白質(zhì)組學研究角度出發(fā)，研究耐低磷杉木基因型在受到低磷脅迫時的蛋白質(zhì)表達模式，這有利于從分子角度闡述出杉木耐低磷的作用機理。
　　本研究通過模擬低磷脅迫試驗，選用導(dǎo)師課題組前期研究篩選的耐低磷基因型杉木M4作為試驗材料，結(jié)合課題組前期研究成果，建立了基于低磷脅迫下杉木葉片蛋白雙向電泳體系，通過雙向電泳技術(shù)，得到了低磷脅迫下 M4號杉木葉片蛋白差異表達圖譜，

4、并使用ImageMaster2D Platinum7軟件分析比較了杉木葉片在對照與低磷處理下的蛋白質(zhì)表達圖譜。研究主要結(jié)果如下：
　?。?）建立了適用于耐低磷基因型杉木葉片雙向電泳試驗的優(yōu)化技術(shù)。分別從蛋白質(zhì)干粉的提取方法、蛋白質(zhì)干粉的溶解過程、離心速度、蛋白質(zhì)上樣方式及上樣量的選擇等方面優(yōu)化了杉木葉片雙向電泳技術(shù)。結(jié)果顯示：優(yōu)化的試驗過程提高了杉木葉片蛋白質(zhì)的提取效率，也增加了蛋白質(zhì)樣品的溶解效率；圖譜方面是提高蛋白質(zhì)圖譜內(nèi)蛋白

5、點的檢測與分辨率，減輕了蛋白質(zhì)樣品轉(zhuǎn)移時發(fā)生的拖尾現(xiàn)象；對考馬斯亮藍染色法和銀染法進行比較后，選用銀染法，染色得到的蛋白質(zhì)圖譜分辨率高。
　　（2）凝膠分析時，把ImageMaster2D Platinum7軟件內(nèi)相關(guān)參數(shù)設(shè)置為Smooth值為2、Min Area值為5、Saliency值為600，能夠去除大量的假點與雜質(zhì)，從而獲得比較好的蛋白質(zhì)點檢測結(jié)果。為保證分析結(jié)果的可靠性與準確性，根據(jù)統(tǒng)計學原理對篩選出的蛋白點進行分析，找

6、到了具顯著差異性的蛋白點。
　?。?）不同磷脅迫處理耐低磷基因型杉木葉片蛋白質(zhì)表達不同，其中重度脅迫處理時隨脅迫時間的延長，差異表達的蛋白點增加。處理5d時，篩選出85個差異表達的蛋白點，其中上調(diào)表達74個，下調(diào)表達11個；處理10d時其差異表達的蛋白點上升至103個，其中上調(diào)表達92個蛋白點，74個只是表達量的上調(diào)，18個是受到脅迫后新產(chǎn)生，下調(diào)表達的蛋白點有11個。中度脅迫處理5d與10d時其差異蛋白質(zhì)表達差異不明顯。均有59

7、個蛋白點存在顯著差異，其中上調(diào)表達52個，下調(diào)表達7個。
　?。?）耐低磷M4號杉木基因型在不同磷脅迫處理時，與蛋白質(zhì)表達相關(guān)的生理指標響應(yīng)不同，外觀表現(xiàn)為：中度處理與重度處理條件下杉木苗木葉片出現(xiàn)輕度萎蔫；其中中度脅迫處理時，葉片蒸騰速率與凈光合速率分別比對照下降了14.4％和11.1%；重度脅迫時，葉片蒸騰速率與凈光合速率分別比對照下降了16.2%和12.2%。這也說明低磷脅迫會影響植物對磷的吸收以及光合器官內(nèi)有關(guān)酶的合成，從