BNS型温敏雄性不育小麦不育与转换系的差异蛋白分析

论文摘要

杂种优势是生物界存在的一种普遍现象,利用这种现象可以有效地提高作物产量和品质。自花授粉作物利用杂种优势需要雄性不育为材料,小麦光温敏雄性不育系是这种材料中的重要一类。在小麦温敏雄性不育中,近年来新发现一种类型叫BNS型温敏雄性不育系,其不育性和恢复性良好,符合杂交小麦制种要求,是一个有重要利用价值的新材料。本论文在系统观察BNS性状特征的基础上,以不育条件和转化条件下产生的不育系和转换系的减数分裂期的幼穗和花药为材料,利用单向、双向电泳技术和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术,在差异蛋白水平探讨BNS的不育和转化的机制,为该系的有效利用提供遗传和生理的理论。论文获得如下结果:1.初步探讨了小麦花药蛋白质组学的研究方法。由于取材花药难度较大,因此“TCA-丙酮沉淀法”是花药蛋白提取的适宜方法。蛋白质浓度测定可采用Bradford法;2-DE第一向IPG胶条适宜pH为4-7 ;第二向凝胶电泳分离胶适宜浓度为13%T。得到的结果用一级质谱与蛋白质数据库联合检索效果良好。2.单向SDS-PAGE电泳发现,转换系中在分子量35KD与45KD之间有4条带的蛋白表达量明显高于不育系的蛋白表达量。3.双向电泳在不育系材料中分离出223个蛋白质点,转换系中分离出284个蛋白点。拟合结果是,不育系中有而转换系无的蛋白点为8个,不育系中无而转换系中有的蛋白点10个,转换系中上调的且2倍以上差异蛋白点7个,不育系中上调且2倍以上差异蛋白点6个,共31个差异表达蛋白。4.选取不育系和转换系互为有无的18个蛋白点,以及转换系中上调的7个点,不育系中1个10倍上调的点进行了“基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱”（MALDI- TOF-MS）鉴定分析,得到了13个阳性结果。其中与质谱库中匹配上的蛋白有11个,未知蛋白2个。在匹配的11个蛋白点中,9个显示出实质表达差异,2个是不育和转换中都存在的假阳性。5.表达差异的9个蛋白质点分别为:3个在不育花药中表达（点122,叶绿体放氧增强蛋白1;点18,Harpin-induced ADH1A 1;点129,山梨醇脱氢酶）;3个在可育花药中表达（点15,推定的Rubisco亚基结合蛋白α亚基前体;点183,乙醇脱氢酶ADH1A;点237,烯醇化酶）;3个在转换系中上调（点31,组蛋白H2B.2;点35,延伸因子TU;点89,23.5 kDa热激蛋白）。通过对差异蛋白的功能分析,可把这些蛋白分为四类:第一类是对温度敏感的调节蛋白,如,23.5 kDa热激蛋白;第二类是参与能量代谢的功能蛋白,如,烯醇化酶、乙醇脱氢酶ADH1A;第三类是与光合作用有关的功能蛋白,如,推定的Rubisco亚基结合蛋白α亚基前体、叶绿体放氧增强蛋白1 ;第四类是其它类功能蛋白,如,组蛋白H2B.2、延伸因子TU、山梨醇脱氢酶。推测引起BNS不育的机制可能主要有两个方面,一是对温度敏感的热激蛋白表达异常,二是糖代谢紊乱、能量代谢失调。这些失调使四分体后的花药能量供应受阻,花粉发育败育。

论文目录

• 缩略词
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 小麦光温敏雄性不育系的研究进展
• 1.1.1 小麦雄性不育研究简要回顾
• 1.1.2 小麦光温敏雄性不育的类型
• 1.1.3 小麦光温敏雄性不育的发生机理
• 1.1.4 小麦光温敏雄性不育的基因定位
• 1.1.5 小麦光温敏雄性不育系的选育和应用
• 1.1.6 小麦光温敏雄性不育的研究方向
• 1.2 蛋白质组学的研究概况
• 1.2.1 蛋白质组学的概念和背景
• 1.2.2 蛋白质组学的研究内容
• 1.2.3 蛋白质组学研究的主要技术
• 1.2.4 蛋白质组生物信息学
• 1.2.5 植物雄性不育的蛋白质组学研究概况
• 1.3 方法和意义
• 1.3.1 BNS 特性及研究意义
• 1.3.2 BNS 的可能遗传特性和研究思路
• 1.3.3 研究方法和技术路线
• 第二章 BNS 不育和转换系减数分裂期幼穗单向SDS-PAGE 分析
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 主要试剂
• 2.1.3 主要试剂配制
• 2.1.4 实验方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 BNS 性状特征观察结果
• 2.2.2 BNS 幼穗的差异蛋白结果
• 2.3 讨论
• 2.3.1 蛋白样品的制备
• 2.3.2 裂解液的影响
• 2.3.3 不同分离胶浓度对蛋白质分辨率的影响
• 2.3.4 BNS 减数分裂期不育和转换系幼穗蛋白的分析
• 第三章 BNS 不育和转换系减数分裂期花药差异蛋白双向电泳分析
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 试剂与设备
• 3.1.3 实验方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 双向电泳中 IPG 胶条pH 范围的选择
• 3.2.2 双向电泳上样量的选择
• 3.2.3 正式双向电泳胶的结果分析
• 3.3 讨论
• 3.3.1 采用不同pH 范围的IPG 胶条对花药总蛋白的分离分析
• 3.3.2 上样量的影响
• 3.3.3 电泳条件
• 3.3.4 BNS 型温敏雄性不育小麦花药蛋白的分析
• 第四章 BNS型温敏雄性不育小麦不育和转换系花药差异蛋白质谱分析
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验仪器
• 4.1.3 研究方法
• 4.2 结果与分析
• 4.3 讨论
• 4.3.1 对温度敏感的调节性蛋白
• 4.3.2 参与能量代谢的蛋白
• 4.3.3 参与光合作用的蛋白
• 4.3.4 其他类功能蛋白
• 4.3.5 未知蛋白和（推）假定蛋白
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.1.1 探索了小麦花药的蛋白质组学的研究方法
• 5.1.2 获得了重要的BNS 减数分裂期蛋白质表达差异信息
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文