空间飞行诱导水稻种子产生蛋白质差异表达的特点和规律

论文摘要

有研究已经证实空间飞行对植物种子的生物学效应,可以出现在后代的基因组、蛋白质组水平上,为了研究空间飞行后水稻蛋白质组的表达变化的趋势和特点,揭示空间环境生物学效应的分子机制,我们以在神舟六号返回式飞船上搭载的四个品系:越光、莲粳1号、北京红、珍珠红为材料,应用荧光差异显示凝胶电泳技术对其M1代表型未变异株空间飞行组、及其对应的M2代和M1代表型变异植株水稻叶片,进行蛋白质组表达谱和变化蛋白质的定性分析。研究发现:（1）经过空间飞行后,水稻蛋白质组会发生变化。在M1代,越光、莲粳1号、北京红品系中上调蛋白点数多于下调蛋白点数,在珍珠红品系中,下调蛋白点数多于上调蛋白点数。在M1代,四个品系对于空间环境产生的蛋白质变化率的顺序为:越光﹥莲粳1号﹥北京红﹥珍珠红,说明不同品种对空间环境的反应是不同的。M1代蛋白表达量发生显著性差异的蛋白点在M2代上大多数表现为回复表达;在M2代,会出现与M1代不同的表达量发生显著性差异的蛋白点（这些蛋白点的出现可能与参与修复空间辐射引起的损伤相关）,因此,在M2代,四个品系在蛋白质变化率上顺序为:北京红﹥越光﹥珍珠红﹥莲粳1号,说明不同品种对空间生物学效应的修复能力也不同。在四个品系中共同发生差异显著性变化的四个蛋白点可作为对空间环境生物学效应的候选蛋白分子标记。（2）聚类分析显示空间对于M1代蛋白表达谱产生影响,在M2代,不同品系空间组蛋白表达谱与对照组相似度不同。（3）珍珠红两株株高表型变异株MSP-4、MSP-10的蛋白突变率要高于同时期经过搭载后表型未变异株,其质谱结果中发现RubisCO活化酶蛋白质在两株中共同发生上调,研究表明在矮化品种中该蛋白下调,这个蛋白可能与株高相关。（4）经过对比M1及M2代差异表达蛋白质的质谱分析结果,发现M1代参与能量合成和代谢的蛋白百分比都高于M2代,说明空间环境对水稻在能量合成和代谢功能的蛋白质表达的影响,可以保留在空间飞行后的M1代。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 空间生物学
• 1.1.1 空间生物学概述
• 1.1.2 空间生物学效应
• 1.2 课题来源
• 1.3 蛋白质组学
• 1.3.1 植物蛋白质组学
• 1.3.2 水稻蛋白质组学
• 1.3.3 蛋白质组学研究方法
• 1.4 本文研究的目的及意义
• 1.5 本文研究内容
• 第2章 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 植物材料
• 2.1.2 主要试剂
• 2.1.3 主要仪器设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 常用试剂
• 2.2.2 植物叶片总蛋白的提取
• 2.2.3 植物叶片总蛋白的重溶
• 2.2.4 植物叶片总蛋白浓度的测定
• 2.2.5 植物叶片总蛋白的纯化
• 2.2.6 配制荧光储存液
• 2.2.7 配制荧光工作液
• 2.2.8 荧光标记水稻叶片总蛋白
• 2.2.9 IPG干胶条的水化
• 2.2.10 水稻叶片总蛋白质的IEF电泳
• 2.2.11 IEF电泳后IPG胶条的平衡
• 2.2.12 水稻叶片总蛋白质的SDS-PAGE电泳
• 2.2.13 图像采集
• 2.2.14 图像软件分析
• 2.2.15 聚类软件分析
• 2.2.16 构建水稻叶片蛋白标准图谱
• 2.2.17 肽质量指纹图谱测试
• 第3章 实验结果与分析
• 3.1 M1 代表型性状考察结果
• 3.1.1 统计学性状分析
• 3.1.2 M1 代表型变异株
• 3.2 M1 代、M2 代双向图谱结果分析
• 3.2.1 越光M1 代、M2 代双向图谱检测结果
• 3.2.2 莲粳1 号M1 代、M2 代蛋白质组检测结果
• 3.2.3 北京红M1 代、M2 代蛋白质组检测结果
• 3.2.4 珍珠红M1 代、M2 代蛋白质组检测结果
• 3.2.5 不同水稻品系M1 代结果分析
• 3.3 质谱结果分析
• 3.3.1 越光质谱结果分析
• 3.3.2 莲粳1 号质谱结果分析
• 3.3.3 北京红质谱结果分析
• 3.3.4 珍珠红质谱结果分析
• 3.4 聚类结果分析
• 3.4.1 越光M1 代、M2 代蛋白质组聚类结果
• 3.4.2 莲粳1 号M1 代、M2 代蛋白质组聚类结果
• 3.4.3 北京红M1 代、M2 代蛋白质组聚类结果
• 3.4.4 珍珠红M1 代、M2 代蛋白质组聚类结果
• 3.5 珍珠红表型变异株分析
• 3.5.1 珍珠红表型变异株蛋白质组结果分析
• 3.5.2 珍珠红表型变异株质谱结果分析
• 3.5.3 珍珠红表型变异株聚类结果分析
• 3.6 讨论
• 3.6.1 M1 代、M2 代蛋白质组结果分析
• 3.6.2 聚类结果分析
• 3.6.3 质谱结果分析
• 3.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢