小麦多子房和单子房性状的差异蛋白质组学研究

论文摘要

生命活动中，遗传物质DNA从复制到转录，其表达的最终产物是蛋白质，蛋白质可直观地展现在研究者的面前，是生命活动的最终体现着，是了解基因型和表现型之间相互关系复杂生物学问题的有效策略，从蛋白质的相互作用关系与功能可深入揭示生命现象的本质，阐明生命过程的规律。小麦作为世界上最重要，也是种植面积最大的粮食作物，其研究进展一直受到国内外科学家的关注。小麦杂种优势的研究与利用是目前大幅度提高小麦产量和品质的重要方法，配制强优势组合和提高小麦制种产量是实现小麦杂种优势利用的有效途径。为了更好地利用小麦杂种优势为农业生产及发展服务，我们试图将多子房小麦这一特殊种质，用于小麦杂交育种的研究，以期获得超亲组合，充分利用其高繁殖系数的优势来提高杂交小麦的制种产量，为扩大杂交小麦的种植面积探索一条新的途径。多子房小麦是我国新发现的1种特殊种质材料，具体表现为小花内有23枚雌蕊，3枚雄蕊，成熟后可结23粒种子，具有明显的多粒性状，结实比较稳定，该性状可有效提高小麦的繁殖系数，被认为在小麦杂种优势利用上有重要价值。为探讨小麦多子房性状形成的机制,以小麦多子房性状近等基因系Mu77（2）和单子房性状小麦77（2）四分体时期幼穗为试材。经蛋白质双向凝胶电泳结合二级质谱（LC-MS/MS）分离鉴定2者的差异蛋白，得出以下结论。1.在等电点（pI）4～7，分子量（MW）在14.4～97.4KD之间，有450个左右肉眼可识别的蛋白质点，同时符合上调2倍以上并且有99％统计学显著性的差异点有30个，其中特异性差异的蛋白点有10个。2.通过二级质谱分析，这10个有特异性差异的蛋白点S1S10分别被鉴定为富含甘氨酸RNA结合蛋白、SGT1-1、热休克蛋白70、高迁移率族蛋白、细胞色素c氧化酶亚基、80s核糖体小亚基蛋白、HMG-I/Y、谷胱甘肽转移酶、果糖1,6-二磷酸醛缩酶、未知蛋白。3.通过对MU77（2）和77（2）表达有特异性差异的蛋白质点在生物体中具体性质和行驶功能的研究分析，可将他们分为以下几类，与生物体能量供应和新陈代谢相关的蛋白质有果糖1,6-二磷酸醛缩酶﹑细胞色素c氧化酶（COX）；与植物抗逆相关的蛋白有富含甘氨酸RNA结合蛋白（GRP）﹑SGT1蛋白；参与DNA复制﹑转录﹑修复调控的蛋白质主要是高迁移率族蛋白HMG和HMG-I/Y；参与蛋白质翻译合成的有80S核糖体小亚基蛋白；与细胞防卫有关的蛋白是热休克蛋白70（HSP70）；与细胞通信及信号转导有关的蛋白是谷胱甘肽转移酶。4.小麦多子房性状形成的原因，可能是多因素共同作用的结果，这些差异蛋白质对供试材料DNA转录、蛋白质翻译、能量转换及代谢、抗逆防卫等生理生化过程起调控作用，它们在本研究供试材料中表现出差异，可能与小麦多子房性状的形成有关。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 杂种优势概念及利用概况
• 1.1.1 小麦杂种优势利用概况
• 1.1.2 植物雄性不育的研究利用概况
• 1.1.3 杂交小麦育种存在问题的探讨以及发展趋势的展望
• 1.2 小麦多子房现象的发现及研究进展
• 1.2.1 多子房性状与雄蕊心皮化的区别
• 1.2.2 小麦多子房性状的发现及主要特征
• 1.2.3 多子房小麦的生理生化研究
• 1.2.4 花器官及胚和胚乳地异常发育
• 1.2.5 多子房小麦的遗传分析
• 1.2.6 分子标记技术在多子房小麦的研究进展
• 1.2.7 国内外对小麦多子房及三雌蕊性状的最新研究进展
• 1.2.8 多子房小麦的应用价值
• 1.2.9 其他作物花器官突变概述
• 1.3 蛋白质组学研究的主要技术及现状
• 1.3.1 蛋白质组学的研究策略
• 1.3.2 蛋白凝胶质谱兼容性处理技术
• 1.3.3 蛋白质质谱鉴定技术
• 1.3.4 其它蛋白质组学技术
• 1.3.5 蛋白质组学研究中面临的问题
• 1.3.6 本试验的目的和意义
• 第二章 MU77（2）及 77（2）幼穗蛋白双向电泳结合二级质谱分析
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 主要仪器与试剂
• 2.2 小麦幼穗蛋白质的制备、纯化及含量测定
• 2.3 双向电泳
• 2.3.1 第一向 IEF
• 2.3.2 第 2 向 SDS-PAGE 电泳
• 2.4 染色
• 2.5 图像的扫描与分析
• 2.6 蛋白点的切取，质谱鉴定
• 第三章 结果与分析
• 3.1 小麦幼穗蛋白质的 SDS-PAGE 检测体系的建立
• 3.1.1 小麦幼穗总蛋白 SDS-PAGE 检测结果分析
• 3.2 近等基因系Mu77（2）和77（2）的差异蛋白
• 3.3 特异表达蛋白的二级质谱分析
• 第四章 讨论
• 4.1 小麦幼穗全蛋白样品的制备
• 4.2 有特异性差异的蛋白质功能分析
• 4.2.1 与植物抗逆性相关蛋白
• 4.2.2 植物抗病相关蛋白
• 4.2.3 高迁移率族蛋白
• 4.2.4 与代谢相关蛋白
• 4.2.5 核糖体小亚基蛋白
• 4.2.6 信号转导相关蛋白
• 4.2.7 与能量相关蛋白
• 4.2.8 未知功能蛋白
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介