基于質(zhì)譜的小麥蛋白質(zhì)鑒定平臺的建立及赤霉病抗性相關(guān)轉(zhuǎn)錄組分析.pdf

1、普通小麥屬異源六倍體(2n=6X=42)，其基因組為AABBDD，因而具有很好的遺傳緩沖性，能夠更方便地通過序列變異產(chǎn)生新基因，從而適應(yīng)環(huán)境變化及抵御不同微生物侵染。開展小麥組學(xué)研究有助于人們?nèi)媪私馄淇鼓?、抗病、高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)等重要性狀的分子機(jī)理，為小麥品種改良服務(wù)。盡管相比于模式生物，小麥基因組研究進(jìn)展緩慢，但目前已發(fā)表的一百多萬條表達(dá)序列標(biāo)簽(EST)為開展小麥基因組學(xué)研究提供了重要的數(shù)據(jù)資源。
　　 為方便從cDNA序列生成

2、可用于蛋白質(zhì)組學(xué)研究的高質(zhì)量物種特異多肽序列數(shù)據(jù)庫，開發(fā)了cTrans工具。cTrans通過四個步驟產(chǎn)生多肽序列數(shù)據(jù)庫。其中，前三步是cDNA序列預(yù)處理過程，包括目標(biāo)序列獲取、序列格式轉(zhuǎn)換及鑒定并去除載體和接頭序列。cTrans的最后一步將預(yù)處理后EST序列翻譯為多肽序列。此外，cTrans能根據(jù)用戶指定長度提取多肽序列。為了驗證該工具的用途，用cTrans建立了小麥EST翻譯數(shù)據(jù)庫，并分別使用該數(shù)據(jù)庫和NCBInr綠色植物蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫

3、鑒定小麥蛋白。對鑒定結(jié)果的比較表明，在用質(zhì)譜數(shù)據(jù)鑒定已知序列較少的物種的蛋白的過程中，使用cTrans生成的序列翻譯數(shù)據(jù)庫效率更高且準(zhǔn)確性更好。
　　 在用質(zhì)譜進(jìn)行小麥蛋白鑒定時，存在鑒定步驟煩瑣、技術(shù)要求高、缺乏適合的鑒定相關(guān)工具等問題。為此，利用cTrans構(gòu)建了基于EST的小麥蛋白質(zhì)譜鑒定平臺。平臺由兩部分構(gòu)成，即小麥多肽序列數(shù)據(jù)庫和鑒定相關(guān)軟件。小麥多肽序列數(shù)據(jù)庫通過以下步驟完成，包括獲取并清理小麥EST序列、序列拼接、

4、理論翻譯和去除開放讀碼框外翻譯產(chǎn)物等。與水稻基因組及小麥中國春品種基因組454測序產(chǎn)物比較的結(jié)果表明，該多肽序列數(shù)據(jù)庫很好地代表了大部分小麥表達(dá)基因。鑒定相關(guān)軟件提供以下功能:利用肽指紋圖譜數(shù)據(jù)檢索小麥多肽序列數(shù)據(jù)庫、將實驗肽指紋圖譜數(shù)據(jù)與特定蛋白質(zhì)序列理論酶切數(shù)據(jù)比較來計算肽指紋圖譜數(shù)據(jù)對該蛋白質(zhì)序列的覆蓋率、在線序列BLAST分析及序列獲取和序列拼接及可視化分析等。利用本平臺對兩組共176個小麥蛋白質(zhì)點(diǎn)的肽指紋圖譜數(shù)據(jù)的分析結(jié)果表明

5、，本平臺的蛋白質(zhì)點(diǎn)檢出率高達(dá)80％，遠(yuǎn)高于跨物種鑒定50％左右的檢出率，且鑒定準(zhǔn)確性更高。
　　 為更好地了解小麥赤霉病抗性機(jī)制，通過生物信息學(xué)方法從20878條來自赤霉菌誘導(dǎo)文庫的小麥EST序列中鑒定出672個赤霉菌侵染后小麥穗部的上調(diào)表達(dá)基因。其中，533個僅在赤霉菌侵染后表達(dá)，139個在侵染后表達(dá)量顯著升高。在這些基因中，有219個得到功能注釋，其中四分之三（163個）的功能可能同植物對病原菌侵染的防衛(wèi)響應(yīng)相關(guān)，涉及SA防