小麦抗条锈近等基因系Taichung29~*6/Yr5抗病反应中蛋白质组及相关生理活性物质比较研究

论文摘要

小麦是我国的主要粮食作物,种植面积达4亿亩左右,产量约占全国粮食总产量的22%,而小麦条锈病（Puccinia striiformis f.sp.tritici）一直是我国小麦的主要病害,严重威胁我国小麦生产和粮食安全。近年来,国内外已经进行了大量小麦抗条锈病基因的遗传分析、主效抗病基因和微效数量性状基因定位等研究,为小麦条锈病抗性基因利用和认识其抗病机制奠定了基础。由于小麦是异源多倍体,基因组高度复杂且存在80%重复序列,而且小麦条锈菌属专化寄生菌,迄今尚未发现有性阶段,这些特征导致从基因组水平入手研究病菌致病机制和品种抗病机制比较困难。研究小麦与条锈菌之间的相互作用,揭示寄主小麦与病菌之间的互作机制,在小麦抗病品种的培育和利用上具有重要理论和实际意义。本文首先利用颜色差异比较、吸收光谱扫描和光吸收法对Taichung29和Taichung29*6/Yr5两种小麦叶片在被条锈菌CY32侵染后叶绿素a和叶绿素b定量,发现叶绿素a/叶绿素b的比例呈增大的趋势。利用GC-MS检测和相对定量技术,对上述材料的次生代谢物变化情况进行了相对定量分析,对比研究发现Taichung29接种与不接种的材料中次生代谢产物上调的有37种,下调的有55种;对比研究发现Taichung29*6/Yr5接种与不接种的材料中次生代谢产物上调的有27种,下调的有52种。利用GC-MS检测技术和目标离子监测方法对上述两种小麦叶片材料所含有的三种NAA、IAA和ABA植物内源激素进行了精确定量分析。通过比较发现两种小麦在接种条锈菌后起叶片内所含的NAA和ABA上调,而IAA下调。利用亚细胞分离和多级分离技术结合,通过差速离心和超滤浓缩得到胞间蛋白质,通过差速离心、超速离心和不连续蔗糖密度梯度离心分离制备完整的叶绿体,通过BN-PAGE技术分离纯化并初步分析了膜蛋白复合体,并通过质谱鉴定到ATP合成酶和光系统Ⅱ反应中心蛋白D2两种蛋白质复合体,建立了一套完整的分离分析以及鉴定小麦叶片细胞间隙蛋白质和小麦叶片叶绿体蛋白质复合体的方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1. 小麦条锈病的发生与流行趋势
• 1.1 小麦条锈菌的特征和流行条件
• 1.2 小麦条锈菌的侵染过程
• 1.3 小麦条锈菌的生理小种
• 2 植物的抗病机制与小麦抗条锈病研究进展
• 2.1 小麦抗条锈病的垂直抗性和抗病基因的研究与利用进展
• 2.2 小麦抵御条锈菌侵染的抗性反应具有多样性
• 2.3 小麦抗条锈病非专化抗性的研究进展
• 2.4 植物抗病过程中叶绿素变化的研究进展
• 2.5 小麦抗条锈病蛋白质组学的研究进展
• 2.6 小麦叶片蛋白质复合体的研究
• 3 小麦抗病机理研究中的生理生化检测分析方法与技术
• 3.1 紫外-可见分光光度法
• 3.2 气相色谱质谱检测技术
• 3.3 非变性电泳技术
• 3.4 多维液相色谱分离技术
• 3.5 表面等离子共振检测技术
• 3.6 双向电泳技术
• 3.7 生物大分子质谱鉴定技术
• 4 研究目的和意义
• 第二章 小麦叶片叶绿素和叶绿体的提取及叶绿素含量分析
• 1 材料
• 1.1 材料来源
• 1.2 主要仪器设备
• 1.3 主要药品和试剂
• 2 方法
• 2.1 材料处理
• 2.2 小麦叶片叶绿素的提取
• 2.3 小麦叶片叶绿素含量的测定
• 2.4 粗叶绿体的提取
• 2.5 不连续蔗糖梯度离心纯化叶绿体
• 3 结果与讨论
• 3.1 病原菌的繁殖和接种方法及发病条件控制
• 3.2 接种CY32 导致的叶绿素提取液颜色变化因材料不同而异
• 3.3 接种 CY32 对不同材料两种叶绿素含量和比例的影响
• 3.4 完整小麦叶片叶绿体的提取与纯化
• 4 小结
• 第三章 小麦叶片接种条锈菌后次生代谢产物的比较分析
• 1 材料
• 1.1 材料来源
• 1.2 主要仪器设备
• 1.3 主要药品
• 2 方法
• 2.1 小麦材料处理
• 2.2 小麦叶片总代谢产物提取
• 2.3 小麦叶片植物内源激素 IAA，NAA，ABA 的提取
• 2.4 植物内源激素 IAA, NAA, ABA 标准曲线的
• 2.5 小麦叶片次生代谢物GC-MS 测量
• 2.6 三种内源植物激素 IAA, NAA, ABA 的 GC-MS 定量
• 3 结果与讨论
• 3.1 标准曲线的建立
• 3.2 接种 CY32 对不同材料叶片中次生代谢物种类数和含量的影响
• 3.3 接种 CY32 对不同材料叶片内源 NAA、IAA、ABA 含量的影响
• 4 小结
• 第四章 小麦叶片蛋白质组学分析方法建立和初步比较
• 1 材料
• 1.1 材料来源
• 1.2 主要仪器设备
• 1.3 主要药品
• 2 方法
• 2.1 小麦材料处理
• 2.2 小麦叶片总蛋白的提取
• 2.3 胞间液蛋白的提取
• 2.4 叶绿体的膜蛋白的溶解
• 2.5 蛋白质 SDS-PAGE 电泳
• 2.6 Blue Native PAGE 电泳
• 2.7 胶内酶切
• 2.8 叶绿体的膜蛋白的溶解
• 2.9 数据库检索
• 3 结果与讨论
• 3.1 叶片总蛋白的SDS-PAGE 电泳结果比较
• 3.2 叶片胞间蛋白的 SDS-PAGE 电泳结果比较
• 3.3 不同材料CY32 接种前后的叶片胞间蛋白与总蛋白比较分析
• 3.4 蛋白质复合体的提取与质谱分析
• 全文小结
• 参考文献
• 致谢
• 研究生在校期间的科研成果