干旱胁迫下石斛(Dendrobium)叶片的蛋白质组研究——双向电泳分析及质谱鉴定

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石斛属植物是兰科的附生植物,它是我国传统的名贵中药,除了具有优良的药用价值之外,它还具有较高的观赏价值。干旱是影响植物正常代谢和生长发育最主要非生物胁迫因子之一。本文就这一问题采用国际上通用的蛋白质组学研究手段,通过双向电泳及质谱技术分析探究石斛抗旱逆境生理与所变化的蛋白之间的关系,为从分子水平揭示石斛抗旱机制奠定基础。同时也对双向电泳体系进行了优化。  主要研究结果如下:  1本文通过比较和分析不同提取蛋白质的方法,延长等电聚焦电泳(IEF)时低电压的持续时间除盐促进上样,比较不同的凝胶浓度和上样量对结果的影响,比较和改进考马斯亮蓝和银染染色的方法,成功地建立了石斛叶片蛋白质双向电泳技术,其蛋白质样品制备质量好,电泳分辨率高,为更进一步的蛋白质组学研究奠定了基础。  2用优化的双向电泳技术对组织培养的石斛全蛋白进行了分离,并且对经过组织培养后用10%、20%、30%PEG模拟干旱胁迫处理的石斛叶片的全蛋白进行了分离,应用ImageMaster5.0软件分析了双向电泳图谱,发现经过水培(对照)、10%、20%、30%PGE处理的石斛叶片的全蛋白组,可以分离到653,662,673,590个蛋白质点,这些蛋白质在分子质量12-97.4 kDa的范围内都有分布,等电点集中在pH4-7范围内。在干旱和对照处理的石斛叶片的蛋白质组分中检测到23个与对照不同的差异蛋白质点。其中表达上调的有16个,表达下调的有7个。  3从经过干旱处理的材料的蛋白质组分中挑选出表达丰度高、与对照明显有差异的蛋白质点,进行了胶内酶切和质谱鉴定(MALDI-MS),获得了部分肽段氨基酸序列,并进一步通过肽指纹图谱(PMF)数据库检索,获得了11个蛋白质的全氨基酸序列。  4利用NCBI database,Swissprot,BLAST,Mascot等生物信息学方法,对蛋白质性质进行了分析研究,表明其中有意义的蛋白质点一个为泛素蛋白(ubiquitin,Ub),该蛋白与干旱诱导产生的水解相关。另一个是在逆境下与抗氰交替呼吸作用有关的蛋白(alternative respiratory pathway oxidase)。还有一个则是在环境胁迫下对Calnexin基因的表达起作用的钼辅助因子。以及其他与干旱作用相关的硫氧还蛋白(thioredoxin family protein)、离子转运协同蛋白(Na+/K+/Cl-cotransport protein)和二羟基黄酮醇还原酶(dihyroflavonol4-reductase)。  本实验有助于研究石斛在逆境胁迫下,指导蛋白表达的相关基因。并为该基因进一步克隆、表达模式和功能方面的研究,以及石斛抗旱机理的揭示奠定基础。
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