水稻种子磷酸化蛋白质组学研究与OsbZIP72的功能分析

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 2次 | 上传用户:flnlucifer
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蛋白质磷酸化修饰是翻译后修饰中最重要的一种方式,在水稻种子发育过程发挥着重要的作用。本研究以水稻发育早期的种子为对象,利用LC-MS/MS质谱鉴定结合免标记(label-free)定量技术对受精前的雌蕊(S0)、受精后3天后的种子(S3)以及受精后7天的种子(S7)三个时间点进行蛋白质磷酸化修饰的定量检测,并从中得到目前在水稻种子发育过程中规模最大的磷酸化蛋白质数据,从磷酸化蛋白质组数据中选取一个重要的调控因子OsbZIP72进行实验上的验证及其信号传导途径的研究。主要研究结果如下:(1)在S0、S3、S7分别鉴定到3885、4313、4135个磷酸化肽段以及1236、1511、1585个磷酸化蛋白,分别涵盖了4120、4611、4135个磷酸化位点。通过对5412个非重复的磷酸化位点的Motif分析,我们找到了10个具有代表性的保守Motif,分别是[sP]、[sS]、[Rxxs]、[Lxxxxs]、[sF]、[RsxS]、[LxRxxs]、[sDxE]、[tP]以及[Pt]。磷酸化丰度定量结果显示2487个蛋白在水稻种子的发育过程中被差异性磷酸化(不同时间点磷酸化丰度差异在2倍以上且t测验P<0.05)。其中286、329、581个磷酸化蛋白在S0、S3、S7特异检测到;341、109、287个磷酸化蛋白在S0、S3、S7特异没有检测到;554个差异磷酸化蛋白在S0、S3、S7三个阶段都有检测到。这些磷酸化蛋白包括了166个转录因子、89个表观遗传控制因子、209个激酶。GO分析结果表明,差异磷酸化蛋白倾向于参与到分子过程、代谢过程、对外界的刺激反应等生物过程中;而分子功能则主要与催化、结合、转录调节等功能相关。此外,挑选了6个与种子发育有关的蛋白分析它们的蛋白本底水平与蛋白质磷酸化丰度的关系,发现蛋白质磷酸化丰度与蛋白表达丰度无显著线性关系。(2)从磷酸化蛋白质组中选取一个差异磷酸化的转录因子OsbZIP72进一步研究,发现转录因子OsbZIP72在水稻各个组织中呈现组成型表达,其中在叶片中表达量最高,其次是叶鞘中。植物激素处理幼苗后的RNA反转录定量分析发现转录因子Osb ZIP72受ABA诱导表达。在本研究磷酸化蛋白质组的数据中发现OsbZIP72上的第71位丝氨酸和第116丝氨酸被磷酸化,酵母双杂交实验表明SAPK10与OsbZIP72存在互作,体外Pull Down实验验证了这一结果。蛋白质印迹杂交结合磷酸化检测技术Phos-tag实验表明SAPK10磷酸化OsbZIP72主要通过磷酸化OsbZIP72第71位丝氨酸和116位丝氨酸。EMSA实验结果表明OsbZIP72与下游基因OsAOC的启动子的结合需要依赖磷酸化,这一结果也说明蛋白翻译后修饰参与了植物体内的信号传递,而丙二烯氧化物环化酶基因OsAOC是茉莉酸生物合成的关键中间酶,茉莉酸甲酯(Methyl jasmonate,MJ)作为一种植物抗性信号转导因子,在植物生长发育、代谢调节、抗逆境及种子萌发等过程中均起到重要的调节作用。而OsbZIP72是受ABA诱导表达的,这说明ABA和JA信号途径可能存在交叉信号途径控制植物生长发育。
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