文档介绍：山东师范大学博士学位论文盐芥蛋白质组学研究姓名:孙志宾申请学位级别:博士专业:植物学指导教师:赵彦修;张慧20090420山东师范大学博士学位论文盐芥蛋白质组学研究(山东师范大学生命科学学院,济南,250014)摘要盐芥(劢P,,“悟跑砌s口厶材砌阳)以其个体较小、生长周期短、白花授粉、种子数量多、自交结实、基因组小、易转化和易突变等特点,以及在cDNA水平与拟南芥高的同源性,并且具有极高的冷、干旱、高盐和低氮素耐受力,被作为研究植物非生物胁迫的新模式材料。目前关于盐芥的研究已经取得了一些进展,这些研究主要集中在离子运输、表达谱分析、单个基因的功能鉴定及个别生理性状研究等方面。通过这些研究对盐芥高的胁迫耐受能力的机制有了初步了解,与拟南芥相比,盐芥在正常条件下高表达一些与胁迫相关基因,在受到胁迫后采取较经济的调节方式;在离子选择性、保护性物质代谢及种类方面盐芥和拟南芥之间也存在差别,总之高的胁迫耐受力是由复杂调控系统控制的过程。蛋白是细胞功能的主要执行者,高通量的蛋白分析一蛋白质组学研究将会为我们对这些胁迫耐受差异提供更加直观和准确的信息。在蛋白水平将盐芥和拟南芥以及盐芥不同生态型间进行比较的工作未见报道。本实验以拟南芥、盐芥Shandong生态型及Xinjiallg生态型为研究材料,对正常水培条件下拟南芥和盐芥叶片进行了蛋白质组学比较,鉴定分析了二者表达丰度较高的蛋白,目的在找出与盐芥耐逆相关的基础水平因素;对盐芥Shandong型和X蜘iang型的叶及根进行了比较蛋白质组学研究,并结合二者基本生理性状的差异对鉴定的差异蛋白进行了分析,目的在于寻找盐芥不同生态型间进化上的差异在蛋白水平的表现。本实验的主要结果如下:1、盐芥与拟南芥叶片蛋白质组分析水培装置中生长4周的拟南芥叶片及生长6周的盐芥Shandong生态型叶片提取全蛋白进行双向电泳,蛋白谱图显示盐芥、拟南芥在蛋白水平存在显著差异。本实验中将二者凝胶图中的蛋白点按体积值排序后,选取了表达量较高的蛋白点进行质谱鉴定,在选点的时候还要求二者凝胶图上可能会有对应关系的点也要选择,拟南芥中选择了87个蛋白点,成功鉴定出属于57个基因的70个蛋白点,盐芥中选择了84个蛋白点,成功鉴定出属于58个基因的67个蛋白点。将这些高丰度蛋白按功能分类后发现,盐芥和拟南芥之间还存在很多表达模式一致的蛋白,这些蛋白都属于生命活动必需的、至关重要的持家基因,、、磷酸核***糖激酶、肽基脯氨酰异构酶/叶绿体基质亲环蛋白、类囊体膜结合蛋白、景天庚***,、叶绿体茎环结合蛋白、光系统II稳定/装配因子及光呼吸系统中的线粒体甘氨酸脱羧酶P蛋白等,与糖酵解相关的果糖二磷酸醛缩酶1、果糖二磷酸醛缩酶3及磷酸丙糖异构酶等,与所用生命活动都相关的核苷二磷酸激酶、硫腺苷甲硫氨酸合成酶及腺苷激酶等,还有最近新报道的Atlgl3930蛋白等等。盐芥和拟南芥的光合碳固定及光呼吸相关酶类蛋白表达模式呈现多样性,RbcL、RbcS及RCA这些与植物光合能力直接相关的酶的表达模式不同;、甘氨酸脱羧酶复合体H蛋白在盐芥中表达量都比拟南芥高。这至少为解释盐芥生长速度比拟南芥慢找到了一个可能的着眼点,盐芥可能会有较高的光呼吸能力使得净光合低,生长较慢,高的光呼吸也是应对各种逆境胁迫的准备,可以减少光系统损伤,为其他保护性物质合成提供前体等。拟南芥中许多与逆境相关或者受各种胁迫诱导的蛋白在盐芥中的表达水平都比较高。如受氧化剂及其他胁迫诱导的抗氧化酶类抗坏血酸过氧化物酶1、铜锌超氧化物歧化酶2及几种过氧还蛋白在盐芥中都有很高的组成型表达;与系统防御相关的Jacalinlectin蛋白/JA诱导蛋白/黑芥子酶结合蛋白类似蛋白、;与抗病相关的类甜味素病程相关蛋白在盐芥中表达量极高;与抵抗病菌侵染相关的B—l,;,盐芥中高表达的黑芥子酶与拟南芥中高表达的该酶是同一个基因家族的不同基因编码的;分子伴侣类蛋白二硫键异构酶、热激蛋白70蛋白在盐芥中的表达量较高。这些差异可以概括为盐芥采取了一种“未雨绸缪”的生存方式,在牺牲生长速度的基础上,在正常生长条件下就储备一系列抗逆所需材料,以备不时之需,以免胁迫来临时产生胁迫恐慌,这种生存策略可能是生存环境对进化影响而成的,因为盐芥的生境是山东东营黄河入海口处盐碱地,时刻要面对高盐及沿海地区高紫外线辐射等非生物胁迫。2、盐芥shandong生态型和xinjiang生态型基础生理指标和叶片及根差异蛋白质组分析盐芥Shal