PEG6000模拟干旱胁迫对水稻蛋白质组的影响及差异蛋白功能分析

论文摘要

本文以中旱3号、汕优63和矮仔占为材料,采用生理生化测定,蛋白质组学技术,放射同位素体外甲基化检测等方法研究了聚乙二醇（PEG6000）模拟干旱胁迫对水稻生理生化、蛋白质组、蛋白质和DNA甲基化水平的影响,以探讨水稻对干旱胁迫的应答机制,通过研究获得如下主要结果:1、PEG6000模拟干旱对水稻生理生化的影响PEG6000模拟干旱影响水稻幼苗对水分的吸收,使供试品种水稻幼苗相对含水量下降。PEG6000模拟干旱使供试品种水稻叶片和根系中丙二醛（MDA）含量较对照显著增高,表明,PEG6000造成水稻叶片和根系的过氧化胁迫,导致膜脂过氧化,进而引起膜结构的改变和功能损伤。PEG6000模拟干旱影响水稻体内的可溶性蛋白质含量,叶片内可溶性蛋白的含量在干旱处理初期（1天左右）较对照略有增高,但随着处理时间的延长,可溶性蛋白含量迅速下降;根系内蛋白含量随着处理时间的延长呈现先下降后略有升高然后再下降的趋势。比较PEG6000模拟干旱对三个供试水稻品种的生理伤害,可得出不同水稻品种对干旱胁迫的敏感性大小为:矮仔占>汕优63>中旱3号。2、PEG6000模拟干旱对水稻蛋白质组的影响PEG6000模拟干旱胁迫对水稻幼苗蛋白质组有明显的影响。PEG6000模拟干旱胁迫对矮仔占叶片中蛋白质的表达仅见抑制作用,未见诱导作用;PEG6000模拟干旱胁迫对汕优63叶片中蛋白质的表达既有抑制作用,也有诱导作用;而PEG6000模拟干旱胁迫对中旱3号叶片中蛋白质的表达仅见诱导作用,未见抑制作用。这可能是导致三种供试品种对模拟干旱胁迫的敏感性差异的原因之一。通过对干旱胁迫抑制和诱导蛋白的类型和功能的分析表明,干旱胁迫抑制汕优63叶片中叶绿体铁蛋白1、Rubsico活化酶、微管结合蛋白、蔗糖合成酶、Rubsico大亚基、叶绿体信封（包膜）蛋白、核糖体蛋白的表达。且汕优63叶片中的大多数干旱胁迫抑制蛋白都定位于叶绿体中,表明汕优63叶片中的光合作用系统对干旱胁迫最敏感。PEG6000模拟干旱胁迫同时也能诱导汕优63叶片中与物质和能量代谢相关酶（如,甘油醛-3-磷酸脱氢酶、ATP合成酶α链、H+-转运ATP酶、UDP-葡萄糖焦磷酸化酶）的表达,也诱导与蛋白翻译调节相关的mRNA结合蛋白、与活性甲基循环和转移相关的5-甲基四氢乙酸三谷氨酸盐-高半胱氨酸甲基转移酶和与抗氧化相关的单脱氢抗坏血酸还原酶的表达。PEG6000模拟干旱胁迫诱导中旱3号叶片中Rubsico大亚基和单脱氢抗坏血酸还原酶的表达。3、PEG6000模拟干旱对水稻蛋白质和DNA甲基化的影响PEG6000模拟干旱胁迫使水稻叶片蛋白质和DNA的甲基化速率较对照显著提高,同时也促进Rubsico大、小亚基的甲基化修饰。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 干旱的严重性
• 1.1.1 全球农业的水危机
• 1.1.2 中国水资源紧张状况
• 1.2 干旱对作物的影响及机理
• 1.2.1 干旱胁迫对光合作用的影响
• 1.2.2 干旱胁迫对作物形态的影响
• 1.2.3 干旱胁迫对叶片水势的影响
• 1.2.4 干旱胁迫对膜系统的影响
• 1.2.5 干旱胁迫对渗透调节的影响
• 1.2.6 干旱胁迫对抗氧化系统的影响
• 1.2.7 干旱胁迫对信号转导的影响
• 1.3 国内外水稻蛋白组学的研究现状
• 1.4 本研究的目的和意义
• 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 主要测定项目及方法
• 2.2.1 PEG6000 模拟干旱胁迫对水稻幼苗相对含水量的影响
• 2.2.2 PEG6000 模拟干旱胁迫对水稻幼苗丙二醛含量的影响
• 2.2.3 PEG6000 模拟干旱胁迫对水稻幼苗叶片和根系蛋白质含量的影响
• 2.2.4 PEG6000 模拟干旱胁迫对水稻叶片蛋白质组的影响
• 2.2.5 PEG6000 模拟干旱对水稻DNA 和蛋白质甲基化的影响
• 3 结果与分析
• 3.1 PEG6000 模拟干旱胁迫对水稻幼苗生理生化的影响
• 3.1.1 PEG6000 模拟干旱胁迫对水稻幼苗相对含水量的影响
• 3.1.2 PEG6000 模拟干旱胁迫对水稻幼苗丙二醛含量的影响
• 3.1.3 PEG6000 模拟干旱胁迫对水稻幼苗可溶性蛋白含量的影响
• 3.2 PEG6000 模拟干旱胁迫对水稻叶片蛋白质组的影响
• 3.3 PEG6000 模拟干旱胁迫对水稻蛋白质和 DNA 甲基化的影响
• 4 讨论与小结
• 4.1 PEG6000 模拟干旱胁迫对水稻幼苗生理生化的影响
• 4.2 PEG6000 模拟干旱胁迫对水稻幼苗蛋白质组的影响
• 4.3 水稻叶片中差异蛋白功能分析
• 4.3.1 水稻叶片中的PEG6000 模拟干旱胁迫抑制蛋白
• 4.3.2 水稻叶片中的PEG6000 模拟干旱胁迫诱导蛋白
• 4.4 水稻蛋白质和DNA 甲基化对PEG6000 胁迫的应答
• 4.5 小结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文