油菜素內(nèi)酯及假單胞菌緩解黃瓜幼苗低氧脅迫傷害的蛋白質(zhì)組學(xué)研究.pdf

1、洪澇災(zāi)害、過量灌溉以及無土栽培方式中基質(zhì)形成根墊或者營養(yǎng)液含氧量不足都會導(dǎo)致根際供氧狀況惡化，造成低氧脅迫，影響植物生育及產(chǎn)量，甚至導(dǎo)致死亡。黃瓜（CucumissativusL.）是世界范圍內(nèi)普遍種植的重要蔬菜作物，也是我國設(shè)施栽培的主要蔬菜作物之一。然而，由于黃瓜根系好氣性較強(qiáng)，根淺、細(xì)弱、不耐澇，根際低氧逆境對生長發(fā)育的影響較大，導(dǎo)致其生長勢較難維持。因此，通過施用外源物質(zhì)提高黃瓜低氧耐性，保證其正常生育和產(chǎn)量具有重要的實際意義。

2、油菜素內(nèi)酯（Brassinolide，BR）是植物甾醇類化合物，廣泛存在于植物各個器官，在促進(jìn)細(xì)胞分裂生長、導(dǎo)管分化、光合作用及影響向性建成、花粉發(fā)育及育性等許多生理過程都起到重要的調(diào)節(jié)作用。同時，油菜素內(nèi)酯對提高植物抵御逆境（鹽脅迫、低溫、高溫、重金屬、澇害、干旱等）中也有顯著的作用，并在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。植物促生菌（plantgrowthpromotingbacteria，PGPB）是自由生活在土壤或附生于植物根際、根表、葉表及植

3、物體內(nèi)的的有益菌類，可以通過一種或幾種作用機(jī)制，提供植物所短缺的物質(zhì)來促進(jìn)植物生長，并可以提高植物抵御有機(jī)污染、鎳、鹽脅迫、病蟲害、澇害及干旱等多種外界脅迫的能力。
　　本試驗采用營養(yǎng)液栽培黃瓜幼苗，營養(yǎng)液中添加外源24-表油菜素內(nèi)酯(EBR)、及用外源植物促生菌處理黃瓜種子，研究了營養(yǎng)液溶氧濃度約為1mg·L-1的根際低氧脅迫下黃瓜植株生長及蛋白質(zhì)組的變化，重點探討了外源物質(zhì)緩解植株低氧脅迫傷害的蛋白質(zhì)機(jī)理。主要研究結(jié)果如下:<

4、br>　　1.低氧處理下，黃瓜幼苗地上部及根系的生物量顯著低于對照，可溶性蛋白下調(diào);低氧+EBR處理顯著緩解了低氧脅迫對黃瓜幼苗生物量的影響，可溶性蛋白恢復(fù)至對照水平;對照條件下，外源施加EBR對黃瓜幼苗生物量及可溶性蛋白影響不顯著。
　　2.比較有氧、有氧+EBR、低氧、低氧+EBR處理下根系2-DE圖譜，分別檢測到316、381、425和502個蛋白點。用MALDI-TOF/TOFMS鑒定得到21個顯著差異的蛋白點，其中低氧處

5、理下17個蛋白點顯著上調(diào)，4個蛋白點顯著下調(diào);低氧+EBR處理下9個蛋白點顯著上調(diào)，4個蛋白點顯著下調(diào)，8個蛋白點無顯著變化;有氧+EBR處理下蛋白無顯著變化。差異蛋白主要歸類為代謝蛋白、轉(zhuǎn)錄因子蛋白、結(jié)構(gòu)及調(diào)節(jié)蛋白、抗脅迫蛋白等。低氧脅迫下，碳水化合物合成增強(qiáng)，氮代謝和次級代謝被削弱，能量生成途徑被誘導(dǎo)，并削弱非生存必需的氮代謝和莽草酸途徑。低氧脅迫下添加EBR處理的幼苗根系碳水化合物合成增強(qiáng)，同時氮代謝和次級代謝保持在正常水平，說明

6、黃瓜幼苗受到脅迫程度減弱，代謝向正常水平恢復(fù);低氧下黃瓜的防御機(jī)制被誘導(dǎo)，抗氧化酶升高，清除ROS，上調(diào)的?；?[?；?載體蛋白]脫氫酶促進(jìn)不飽和脂肪酸的合成，外源EBR進(jìn)一步激活抗氧化系統(tǒng)并促進(jìn)不飽和脂肪酸的合成，以抵御ROS對細(xì)胞結(jié)構(gòu)的傷害。
　　3.比較有氧+PBPG、低氧、低氧+PBPG處理下黃瓜根系的熒光差異凝膠電泳圖譜，分別檢測到1980、1735及1893個蛋白質(zhì)點。與對照相比，有氧+PBPG處理下黃瓜根系蛋白無顯著

7、變化。利用LTQ-MS/MS鑒定差異蛋白點，得到42個蛋白點，差異蛋白歸類為轉(zhuǎn)錄翻譯、蛋白質(zhì)合成、碳水化合物代謝、氮代謝、脅迫響應(yīng)、抗氧化、結(jié)合蛋白及其它。植物促生菌及低氧脅迫影響細(xì)胞轉(zhuǎn)錄及翻譯過程，低氧下添加PGPB處理，碳水化合物代謝趨勢與低氧脅迫一致，但促進(jìn)了磷酸戊糖途徑，植物體有足夠的能量進(jìn)行氮代謝、合成氨基酸、降低亞硝酸含量，說明植物受到的脅迫程度減弱，代謝向正常水平恢復(fù);PGPB誘導(dǎo)凝集素的升高，促進(jìn)細(xì)菌與植物的結(jié)合能力;P

8、GPB還誘導(dǎo)抗氧化劑，特別是清除H2O2抗氧化劑顯著上調(diào)，清除活性氧。
　　4.比較有氧+PGPB、低氧、低氧+PGPB處理下黃瓜葉片的熒光差異凝膠電泳圖譜，分別檢測到1737、1545及1536個蛋白質(zhì)點;利用LTQ-MS/MS技術(shù)鑒定差異蛋白點，得到15個蛋白點。差異蛋白主要可歸類為光合作用及碳水化合物代謝、蛋白翻譯及抗氧化酶。低氧脅迫對黃瓜葉片的光合系統(tǒng)略有脅迫，合成蛋白質(zhì)的核糖體含量減少;外源施用PGPB，顯著促進(jìn)黃瓜葉片