小麦叶片对Cd、Hg和1，2，4-三氯苯胁迫应答的蛋白组学研究

论文摘要

以大规模分析蛋白质作为主要研究内容的蛋白质组学是功能基因组研究的主要内容之一,蛋白质组技术平台的建立为小麦蛋白质的高效分离与鉴定奠定了基础。本试验旨在应用二维凝胶电泳、肽质量指纹质谱测定、蛋白质数据库比对等蛋白质组学技术,研究化学污染物[重金属（Cd、Hg）、有机污染物（1,2,4三氯苯,TCB）]胁迫对小麦叶片蛋白质组的影响,并对诱导蛋白的类型和功能及其所对应的逆境适应意义进行了分析。研究结果表明:（1）重金属（Cd、Hg）和有机物TCB胁迫抑制小麦幼苗的生长,导致根重和叶重降低;障碍小麦幼苗对水的吸收,造成幼苗相对含水量降低;引起根系和叶片的膜脂过氧化胁迫,导致丙二醛升高。（2）在Cd、Hg和TCB的胁迫下,小麦叶片中的蛋白质组成发生较大调整。尽管有相当数量蛋白质的表达未受到上述污染物胁迫的影响,但也有一定数量的蛋白质表达或者受到化学污染胁迫的诱导,或者受到显著抑制。对扬麦13叶片中Cd、Hg和TCB胁迫诱导蛋白的类型和功能的分析证实,小麦叶片能在蛋白质表达层次上产生多种类型的适应性反应。在胁迫条件下,甲硫氨酸合成酶和ACC合成酶的诱导能激活甲硫氨酸代谢途径,促进乙烯的合成,也有利于为DNA和蛋白质甲基化提供甲基基团的供体物质—腺苷甲硫氨酸（SAM）的生物合成。分子伴侣蛋白和热击蛋白的高表达有助于损伤和变性蛋白三维结构的重建。含SET结域蛋白（Group40）和Rubisco活化酶的诱导可防止Rubisco蛋白在胁迫条件下的降解,并调节Rubisco酶活性。液泡H+-ATPase及其亚单位的高表达可为囊泡运输、水解酶活化、膜转运等过程提供最佳的pH。14-3-3蛋白、蛋白磷酸酶2A调节亚单位和PAS/PAC传感蛋白的诱导对于蛋白质磷酸化过程具有调控作用。γ-谷氨酰基半胱氨酸合成酶表达的诱导促进解毒物质（谷胱甘肽,GSH）的合成。可逆葡萄糖基多肽表达水平的上调促进细胞壁物质的合成,有利于细胞壁加厚或细胞壁组分的重新调整。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1. 前言
• 1.1 蛋白质组学及其研究技术
• 1.1.1 蛋白组学概述
• 1.1.2 蛋白质组主要技术简介
• 1.2 小麦蛋白质组学研究进展
• 1.2.1 小麦组成蛋白质学研究
• 1.2.2 小麦差异蛋白质组学研究
• 1.2.3 环境污染胁迫下的小麦蛋白质组研究
• 1.2.4 目前小麦蛋白质组研究中存在的问题
• 1.3 化学污染对作物的伤害及机理
• 2+和Hg²⁺ 对作物的伤害机理'>1.3.1 重金属Cd²⁺和Hg²⁺对作物的伤害机理
• 1.3.2 1,2,4-三氯苯（TCB）对作物的伤害及机理
• 1.4 本研究的目的及意义
• 1.4.1 科学意义
• 1.4.2 现实意义
• 2. 材料与方法
• 2.1 供试材料
• 2.2 小麦植株培养与处理
• 2.3 Cd、Hg和TCB对小麦伤害的生理系生化分析
• 2+、Cd²⁺和TCB胁迫对小麦幼苗相对含水量的影响'>2.3.1 Hg²⁺、Cd²⁺和TCB胁迫对小麦幼苗相对含水量的影响
• 2.3.2 丙二醛含量测定
• 2.4 Cd、Hg和TCB对小麦叶片蛋白质组影响的分析
• 2.4.1 叶片可溶性蛋白的提取
• 2.4.2 蛋白2D电泳
• 3. 结果与分析
• 2+、Cd²⁺和TCB 胁迫对小麦幼苗相对含水量的影响'>3.1 Hg²⁺、Cd²⁺和TCB 胁迫对小麦幼苗相对含水量的影响
• 2+、Cd²⁺和TCB 胁迫对小麦幼苗丙二醛含量的影响'>3.2 Hg²⁺、Cd²⁺和TCB 胁迫对小麦幼苗丙二醛含量的影响
• 2+、Cd²⁺和TCB 胁迫对小麦幼苗根重和茎叶重的影响'>3.3 Hg²⁺、Cd²⁺和TCB 胁迫对小麦幼苗根重和茎叶重的影响
• 3.4 扬麦13 叶片中受到Cd、Hg 和TCB 胁迫显著诱导的蛋白质分析
• 3.5 Cd 和TCB 胁迫诱导蛋白的质谱分析和类型鉴别
• 3.6 小麦叶片中Cd 和TCB 胁迫诱导蛋白的功能分析
• 3.6.1 分子伴侣蛋白
• 3.6.2 与甲硫氨酸代谢途径相关的酶
• 3.6.3 ACC 合成酶
• 3.6.4 γ-谷氨酰基半胱氨酸合成酶
• 3.6.5 14-3-3 蛋白
• 3.6.6 液泡H+-ATP 酶
• 3.6.7 含SET 结构域蛋白
• 3.6.8 Rubisco 活化
• 3.6.9 丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶2A 调节亚单位-B/γ异构体
• 3.6.10 可逆葡萄糖基多肽
• 4. 小结与讨论
• 4.1 甲硫氨酸代谢途径的激活
• 4.2 分子伴侣蛋白的诱导
• 4.3 Rubisco 修饰蛋白的诱导
• +转运途径的活化'>4.4 液泡- H⁺转运途径的活化
• 4.5 对蛋白质磷酸化过程的调控
• 4.6 解毒物质合成的活化
• 4.7 乙烯合成途径的合成
• 4.8 细胞壁物质合成途径的活化
• 参考文献
• 主要缩略词表
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 致谢