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在基因组水平,准确定量细胞、组织或个体内蛋白质的丰度及其动态变化是生命科学研究中的一项长期而艰巨的任务,毫无疑问定量蛋白质组学技术是完成这一艰巨任务的强有力工具。在定量蛋白质组学研究中,基于稳定同位素标记的定量方法具有定量准确性高、实验技术简单和成本低的优点,是目前对蛋白质组进行精确定量的理想方法,已经在植物的拟南芥和番茄中获得成功,大大促进了植物定量蛋白质组学研究的发展。但由于水稻等作物的种子较大,富含內源蛋白,因而难以在较短的生长周期内获得稳定同位素的高效标记,限制了水稻等作物蛋白质组学研究的进展。本研究以15NH415NO3(15N>98%)为唯一氮源,建立了适合稳定同位素15N标记水稻幼苗的定量蛋白质组学新方法—SILARS(stable isotope labeling with ammonium nitrate-15N in rice seedlings)。SILARS技术采用了一种简单而巧妙的策略,在水稻种子萌发初期去除占水稻种子较大体积的胚乳,降低了內源14N的含量,并以两种营养液交替培养的方式优化了去胚乳水稻幼苗的生长条件。最后生长28天的水稻幼苗实现了稳定同位素的高效标记,15N标记率可达9095%。SILARS技术培养的15N标记水稻幼苗生长良好,具有与14N营养液中幼苗一致的表型。稳定同位素对水稻幼苗的高效标记结合LC-MS/MS(液相-质谱/质谱)分析可以用于水稻蛋白质组学研究。对已知比例(14N/15N:1:4,1:2,1:1,2:1,4:1)的蛋白混合物进行定量分析,将14N标记和15N标记的水稻幼苗混合后进行蛋白提取和酶解等后续分析,最大限度减少了样品间的误差;蛋白的鉴定和定量分别由ProLuCID软件和Census软件完成,结果显示测量值非常接近于理论值,相对标准差小于25%。进一步应用SILARS技术对水稻幼苗响应H2O2胁迫的蛋白质组进行定量分析,鉴定了389个可信度高的H2O2响应蛋白,大部分蛋白(228,59%)参与ROS平衡/细胞防御、蛋白质代谢和碳水化合物代谢的生物过程;占总数约90%的蛋白具有小于20%的相对标准差,证明SILARS技术具有较高的定量准确性。本研究建立的SILARS技术具有定量准确、方法简单和成本低廉的优点,为水稻基础生物学研究提供了新的蛋白定量方法,有望对水稻定量蛋白质组学研究起到推动作用,同时也对小麦和玉米等其它作物的蛋白组学研究具有借鉴意义。