LeERF2调控水稻苗期低温耐性的差异蛋白质组学研究

论文摘要

水稻是我国乃至全世界最重要的粮食作物之一,低温冷害是影响水稻生长、发育及其产量的重要逆境胁迫因素之一。转录因子在植物低温逆境胁迫应答反应过程中起着重要的协调作用,它可通过调控基因表达,形成极为复杂的基因表达网络来响应低温胁迫。LeERF2是抗逆功能明确的ERFs类转录因子新成员。前期研究工作表明：转LeERF2基因水稻不仅与野生型水稻的生长发育完全一致,而且能明显增强水稻苗期对低温的耐性。因此,从蛋白水平上剖析LeERF2在水稻苗期低温胁迫应答中的调控作用,对于阐明LeERF2转录因子提高水稻苗期低温耐性的作用机理及应用具有重要意义。本研究以转LeERF2水稻、野生型水稻为材料,4℃处理水稻幼苗12小时,利用双向电泳、质谱鉴定技术对低温处理后的转LeERF2水稻、野生型水稻进行差异蛋白质组进行比较分析,再结合Real-time PCR方法对LeERF2所调控的差异蛋白在转录水平上的表达情况进行研究。主要研究结果如下：（1）构建了LeERF2调控水稻苗期低温应答信号网络的差异蛋白质表达谱,定性或定量分析发现有179个蛋白点发生了差异性表达。（2）利用质谱鉴定技术成功鉴定出146个低温胁迫差异蛋白。在低温处理下的转LeERF2基因水稻与野生型水稻比较组中发现：地上部分有7个差异蛋白点,其中4个差异蛋白点单独在胁迫后的转LeERF2基因水稻中表达,2个在胁迫后表达下调,1个蛋白点单独在胁迫后的野生型水稻中表达；地下部分有22个差异蛋白点,其中6个单独在胁迫后的转LeERF2水稻中表达,3个在胁迫后表达上调,4个在胁迫后表达下调,9个蛋白点单独在胁迫后的野生型水稻中表达。研究表明,这些差异蛋白涉及碳、氮、硫及能量代谢,以及光合作用、氧化还原平衡、蛋白质的翻译、加工等重要的生理生化过程。（3）通过Real-time PCR技术检测了65个基因的表达情况,有30个基因的mRNA与蛋白质水平的变化一致,占检测基因的46.2%.

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1. 植物耐低温研究进展
• 1.1. 植物在低温胁迫下的生理反应机制
• 1.2. 植物在低温胁迫下的分子反应机制
• 1.2.1. 直接参与植物抗逆反应的功能蛋白
• 1.2.2. 参与植物对逆境信号应答反应的调控蛋白
• 1.3. 植物低温胁迫下差异蛋白质组学研究
• 2. 植物转录因子在适应逆境和生长发育中的作用
• 2.1. 植物转录因子的结构与特性
• 2.2. 植物转录因子在非生物胁迫中的调控作用
• 3. ERFs类转录因子在植物适应逆境和生长发育中的作用
• 3.1. ERFs类转录因子的结构与特性
• 3.2. ERFs类转录因子在生长发育、逆境胁迫中的调控作用
• 4. 研究的目的与意义
• 4.1. 研究目的与意义
• 4.2. 研究的技术路线
• 第二章 LeERF2调控水稻苗期低温耐性的差异蛋白质组学研究
• 1. 材料与方法
• 1.1. 材料
• 1.1.1. 植物材料
• 1.1.2. 主要试剂和仪器
• 1.2. 方法
• 1.2.1. 水稻材料的培养与处理
• 1.2.2. 蛋白质提取
• 1.2.3. 蛋白质含量测定
• 1.2.4. SDS-PAGE电泳分析
• 1.2.5. 双向电泳分析
• 1.2.6. 双向电泳凝胶图象采集与分析
• 1.2.7. 蛋白点胶内酶解
• 1.2.8. 质谱鉴定
• 1.2.9. 质谱鉴定蛋白的生物信息学分析
• 1.2.10. 质谱鉴定蛋白Real-time PCR分析
• 2. 结果与分析
• 2.1. LeERF2提高水稻苗期的低温耐性
• 2.2. 蛋白含量测定与SDS-PAGE电泳分析
• 2.3. LeERF2调控水稻低温诱导差异蛋白质表达谱构建
• 2.3.1. 双向电泳图像分析
• 2.3.2. 差异蛋白表达谱的构建与分析
• 2.4. LeERF2调控水稻低温诱导差异蛋白质质谱鉴定
• 2.5. LeERF2调控水稻苗期低温耐性的差异蛋白质功能分析
• 2.5.1. 低温处理下转LeERF2水稻与野生型水稻差异表达蛋白分析
• 2.5.2. 转LeERF2水稻与野生型水稻正常条件下差异表达蛋白分析
• 2.5.3. 转LeERF2水稻低温处理与对照差异表达蛋白分析
• 2.5.4. 野生型水稻低温处理与对照差异表达蛋白分析
• 2.6. 质谱鉴定差异蛋白逐个分析
• 2.6.1. 物质代谢相关的差异蛋白
• 2.6.2. 能量代谢相关的差异蛋白
• 2.6.3. 氧化还原相关的差异蛋白
• 2.6.4. 胁迫应激相关的差异蛋白
• 2.6.5. 跨膜转运相关的差异蛋白
• 2.6.6. 未知功能相关的差异蛋白
• 2.7. 差异表达蛋白的Real-Time PCR分析
• 3. 讨论
• 3.1. 野生型水稻苗期响应低温胁迫应答的差异性蛋白
• 3.2. LeERF2转录因子正常条件下调控的水稻苗期差异性蛋白
• 3.3. 低温胁迫下LeERF2转录因子所调控的低温应答分子机制
• 第三章 结论、创新点及下一步工作计划
• 1. 结论
• 2. 创新点
• 3. 下一步工作计划
• 参考文献
• 附录
• 缩略词
• 致谢
• 作者简介
• 教育背景
• 获奖情况
• 论文发表情况