水稻籼粳交杂种优势的蛋白质组学研究

论文摘要

水稻既是我国三大粮食作物之一,又是基因组学研究的模式材料,在生产实践和科学研究中都具有极其重要的地位。基因组学研究取得的巨大成就以前所未有的深度和广度推动了生命科学各个研究领域的飞速发展。水稻基因组的破译是水稻科学研究的重要里程碑,同时也宣告了功能基因组学时代的到来。蛋白质组学是研究细胞内全部蛋白质的动态表达及其相互关系的新兴学科,是功能基因组学研究的重要组成部分和战略制高点。本论文以籼稻93-11、粳稻日本晴以及二者正反交杂种F1代分蘖期完全展开叶片为实验材料,研究了不同品种水稻/组合叶片净光合速率、叶绿素荧光参数等生理指标的差异,同时采用高通量的蛋白质双向电泳分离技术和高分辨率的蛋白质质谱分析技术以及生物信息学等手段,开展亚种间杂交水稻F1代及其亲本分蘖期叶片蛋白质组比较蛋白质组学研究,探讨水稻营养生长期杂种优势的相关蛋白质及其网络调控机制,是学科前沿与实际应用的有机结合,在科研和生产实践中都具有重要的意义。首先,构建了适合于水稻叶片的蛋白质组分析的体系。并对获得的差异点中42个目的蛋白点进行了MALDI-TOF-MS分析和数据库检索鉴定。共有22个蛋白质得到了鉴定,蛋白质鉴定的成功率为52.4%。对它们功能分析结果显示,其中绝大多数为光合作用、能量产生和代谢以及抗性相关的蛋白质。在籼粳交杂种F1代的分蘖期完全展开叶片表达的蛋白质中,与能量和物质代谢相关的蛋白质例如ATP酶β亚基、叶绿体ATP合成酶γ亚基前体、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶大亚基、叶绿素a/b结合蛋白CP26前体等占有很高比例,说明杂种F1代叶片组织中具有很强的光合作用与能量产生能力。这与本实验中获得的水稻叶片的光合速率、相对叶绿素含量、Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP和qNP等生理指标的结果相一致。抗病毒蛋白-S在杂种F1代叶片丰度表达,印证了杂种较亲本具有较强的抗病性。本研究利用蛋白质组学方法来解析亚种间杂交水稻F1代及亲本在分蘖期叶片蛋白质组表达差异情况,鉴定了一些有价值的蛋白质,并得到了它们的表达特点和相关数据,为更好地理解亚种间杂交水稻F1代杂种优势提供了分子证据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略词
• 第一章 文献综述
• 1.1 水稻籼粳交杂种优势的研究进展
• 1.1.1 前言
• 1.1.2 水稻籼粳交杂种优势利用的提出
• 1.1.3 研究进展
• 1.2 蛋白质组学研究进展
• 1.2.1 蛋白质组学研究的历史和背景
• 1.2.2 蛋白质组学的研究内容
• 1.2.3 蛋白质组学研究的基本方法
• 1.2.4 水稻蛋白质组学研究进展
• 1.3 研究意义
• 第二章 材料与方法
• 2.1 仪器与试剂
• 2.1.1 仪器
• 2.1.2 试剂
• 2.2 实验材料与方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 材料种植
• 2.2.3 生理指标的测定
• 2.2.4 样品采集
• 2.2.5 水稻叶片蛋白质提取
• 2.2.6 蛋白质含量测定
• 2.2.7 双向电泳
• 2.2.8 凝胶染色
• 2.2.9 胶的保存
• 2.2.10 采集和分析类囊体膜蛋白质组的2-DE胶图
• 2.2.11 质谱鉴定差异蛋白质
• 2.2.12 MALDI-TOF法测定肽质量指纹图谱（PMF）
• 2.2.13 搜索数据库分析差异蛋白质
• 第三章 结果与分析
• 1 代生理指标的差异'>3.1 亲本与杂种 F₁代生理指标的差异
• 3.1.1 叶片净光合速率与相对叶绿素含量的差异
• 3.1.2 叶片叶绿素荧光特性的差异
• 3.2 2-DE 中不同染色方法灵敏度的比较
• 3.3 2-DE 中不同pH 范围胶条对蛋白分离效果比较
• 3.4 2-DE 中不同上样量对蛋白分离效果比较
• 3.5 2-D 胶分析结果
• 3.6 差异蛋白质点的质谱鉴定与数据库比对结果
• 第四章 讨论与结论
• 1 代生理指标优势的分析'>4.1 籼粳交杂种 F₁代生理指标优势的分析
• 4.2 2-DE 中不同染色方法对结果检测影响的分析
• 4.3 2-DE 中不同pH 范围胶条对蛋白分离效果影响的分析
• 4.4 2-DE 中不同上样量对蛋白分离效果影响的分析
• 4.5 与杂种优势相关的差异蛋白功能的分析
• 4.6 结论与展望
• 参考文献
• 附录 1 生理数据 SPSS 统计分析结果
• 附录 2 硝酸银染色的凝胶图谱
• 致谢