茭白莖部膨大前后應(yīng)激響應(yīng)的蛋白質(zhì)組分析.pdf

1、茭白為多年生水生宿根草本植物，主要分布于亞洲東部，在我國(guó)有大量栽培，是國(guó)內(nèi)第二大水生蔬菜，深受人們喜愛(ài)。茭白肉質(zhì)莖的形成與菰黑粉菌侵染密切相關(guān)。茭白肉質(zhì)莖的膨大過(guò)程是菰黑粉菌侵染茭白植株，并在其中生長(zhǎng)從而誘發(fā)茭白植株產(chǎn)生系列應(yīng)激響應(yīng)的過(guò)程。本研究顯微觀察和比較了菰黑粉菌在正常茭白（龍茭2號(hào)和梭子茭）與雄茭不同發(fā)育時(shí)期莖部組織中侵染分布情況，并采用蛋白雙向電泳（two-dimensional polyacrylamide gel elec

2、trophoresis,2-DE）和基質(zhì)輔助激光解析電離飛行時(shí)間質(zhì)譜（matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight/time-of-flight mass spectrometry，MALDI-TOF-TOF MS）等技術(shù)篩選鑒定了茭白莖部膨大前后的差異蛋白，初步分析了茭白莖部膨大可能的應(yīng)激響應(yīng)機(jī)制。
　　一、茭白莖部膨大前后菰黑粉菌侵染分布差異分析
　

3、　雄茭與正常茭白莖部的顯微觀察發(fā)現(xiàn)：雄茭中未檢測(cè)到菰黑粉菌存在；正常茭白5葉期時(shí)莖部已經(jīng)有菰黑粉菌存在，并以少量的小菌絲簇的形式分布于茭白莖部生長(zhǎng)點(diǎn)附近；8葉期時(shí)茭白薄壁組織中小菌絲簇?cái)?shù)量增多，維管束內(nèi)菌絲數(shù)量明顯增加，菰黑粉菌沿著維管束軸向生長(zhǎng)；菰黑粉菌在膨大初期的茭白莖部中大量增殖并在維管束周圍形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而莖部薄壁組織中散布有大量大小不等的菌絲簇。
　　二、正常茭白莖部膨大前后的差異蛋白的篩選鑒定
　　通過(guò)蛋白雙向電

4、泳技術(shù)對(duì)正常茭白與雄茭不同時(shí)期（5葉期、8葉期與膨大初期）莖部蛋白質(zhì)組進(jìn)行比較分析，篩選獲得120個(gè)差異蛋白，質(zhì)譜成功鑒定90個(gè)。根據(jù)差異蛋白的功能預(yù)測(cè)將它們分為7類：23個(gè)蛋白與轉(zhuǎn)錄與翻譯相關(guān)，18個(gè)蛋白涉及糖類合成代謝，9個(gè)蛋白與脂肪酸合成代謝相關(guān)，15個(gè)蛋白與植物抗逆相關(guān)，5個(gè)蛋白與細(xì)胞分裂相關(guān)，9個(gè)蛋白參與蛋白酶體泛素途徑，5個(gè)蛋白與能量合成代謝有關(guān)，6個(gè)蛋白為其他功能與未知功能。58.9％的差異蛋白涉及轉(zhuǎn)錄翻譯、糖類合成代謝及

5、抗逆反應(yīng)。
　　以5葉期正常茭白莖部蛋白質(zhì)組為對(duì)照，比較分析了正常茭白膨大過(guò)程中蛋白應(yīng)激響應(yīng)變化，排除正常茭白與雄茭在不同發(fā)育階段中表達(dá)變化一致的蛋白點(diǎn)后，篩選獲得與茭白膨大相關(guān)的差異蛋白：在8葉期，龍茭2號(hào)中篩選到32個(gè)差異蛋白點(diǎn)，梭子茭中篩選到30個(gè)差異蛋白點(diǎn)；在膨大初期，龍茭2號(hào)篩選到16個(gè)，梭子茭篩選到17個(gè)；8葉期時(shí)茭白應(yīng)激響應(yīng)蛋白數(shù)量明顯多于膨大初期。在這些應(yīng)激響應(yīng)差異蛋白中，在兩個(gè)茭白品種中表達(dá)趨勢(shì)一致的有13個(gè)，包

6、括8葉期上調(diào)蛋白5個(gè)（丙糖磷酸異構(gòu)酶、乙醇脫氫酶、苯丙氨酸解氨酶、真核翻譯起始因子3亞基2、甘油醛-3-磷酸脫氫酶3）、8葉期下調(diào)蛋白2個(gè)（甘氨酸-tRNA連接酶1、60s酸性核糖體蛋白質(zhì)）、膨大初期調(diào)蛋白4個(gè)（細(xì)胞分裂素、L-抗壞血酸過(guò)氧化物酶7、磷酸甘油酸激酶、AT P合酶β亞基）、膨大初期下調(diào)蛋白2個(gè)（谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶F8、蛋白磷脂酶A-2）。
　　三、茭白菰黑粉菌侵染相關(guān)應(yīng)激響應(yīng)差異蛋白
　　以相同發(fā)育時(shí)期的雄茭

7、為對(duì)照，比較篩選2個(gè)正常茭白品種中與菰黑粉菌侵染相關(guān)的應(yīng)激響應(yīng)的差異蛋白，分別在5葉期篩選到32個(gè)差異蛋白點(diǎn)，8葉期篩選到15個(gè)差異蛋白點(diǎn)，膨大初期篩選到16個(gè)差異蛋白點(diǎn)；抗逆反應(yīng)相關(guān)蛋白在3個(gè)發(fā)育時(shí)期均有大量分布，比例分別為22%、33%和27%。該結(jié)果說(shuō)明茭白莖部對(duì)菰黑粉菌侵染的應(yīng)激響應(yīng)調(diào)控在發(fā)育早期已經(jīng)啟動(dòng)，這可能與茭白5葉期時(shí)菰黑粉菌已經(jīng)侵染莖部有關(guān)，且茭白植株對(duì)菰黑粉菌的應(yīng)激響應(yīng)在茭白莖部膨大的過(guò)程中具有重要地位。
　　

8、綜合分析不同發(fā)育時(shí)期的應(yīng)激響應(yīng)蛋白的功能，結(jié)果表明：不同發(fā)育時(shí)期間的應(yīng)激響應(yīng)蛋白種類存在明顯差異，糖類合成代謝相關(guān)蛋白主要在5葉期和8葉期被檢測(cè)到，而與莖部膨大直接相關(guān)的細(xì)胞分裂蛋白在8葉期與膨大初期較多；8葉期的應(yīng)激響應(yīng)蛋白（轉(zhuǎn)錄翻譯、糖合成代謝、抗逆、細(xì)胞分裂）大多與莖部膨大相關(guān)，因此推斷8葉期可能是茭白孕茭的重要時(shí)期。
　　四、菰黑粉菌與茭白愈傷組織互作后差異蛋白點(diǎn)篩選鑒定
　　為研究與茭白互作過(guò)程中，菰黑粉菌的應(yīng)激響