【摘 要】
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为了探究不同强度UV-B胁迫对紫花苜蓿的影响,本研究采用蛋白质组学核心技术（即双向凝胶电泳和MALDI-TOF-MS质谱鉴定）对UV-B胁迫下紫花苜蓿叶片差异表达蛋白质进行分析鉴定,以期发现一些可能作为紫花苜蓿抗UV-B的潜在靶标蛋白。通过对差异表达蛋白质种类和功能分析,初步揭示苜蓿叶片响应UV-B胁迫的调控网络。该研究中获取的差异表达蛋白可以用于指导UV-B胁迫相关基因的克隆,为提高植物UV-B
【基金项目】
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山西省青年科技基金（编号:201801D221260）；
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为了探究不同强度UV-B胁迫对紫花苜蓿的影响,本研究采用蛋白质组学核心技术（即双向凝胶电泳和MALDI-TOF-MS质谱鉴定）对UV-B胁迫下紫花苜蓿叶片差异表达蛋白质进行分析鉴定,以期发现一些可能作为紫花苜蓿抗UV-B的潜在靶标蛋白。通过对差异表达蛋白质种类和功能分析,初步揭示苜蓿叶片响应UV-B胁迫的调控网络。该研究中获取的差异表达蛋白可以用于指导UV-B胁迫相关基因的克隆,为提高植物UV-B胁迫抗性提供依据。详细实验结果如下:（1）紫花苜蓿在低水平UV-B辐射下,叶片表型无明显变化,但生长速率降低,在高水平UV-B胁迫后,幼苗叶片明显卷曲萎蔫,颜色变为灰绿色或灰黄色;生物量分析数据表明,VLF组叶片鲜重显著增加,HF组鲜重显著下降,所有UV-B处理组中,叶片干重都减少。推测其原因可能是较低水平UV-B辐射下尽管幼苗生长减缓但含水量较高,维持了幼苗较好的生长状态;而较高水平UV-B辐射则严重抑制了苜蓿幼苗的生长发育。（2）叶片红外光谱检测结果发现相对于Control组,VLF和LF组蛋白质含量无明显差异,MF和HF组中蛋白质含量明显减少,特别是HF组中总蛋白含量最少,说明较高强度的UV-B辐射显著抑制了叶片内蛋白质的合成。通过计算叶片总蛋白二级结构的相对百分占比发现,较低强度UV-B照射对蛋白质二级结构没有影响,较高强度UV-B胁迫改变了二级结构的百分占比,主要表现为α-螺旋减少,β-转角和无规则卷曲增加,同时β-折叠结构数量无显著改变。（3）叶片在所有水平UV-B诱导下叶绿素a和叶绿素b含量均表现为降低,而类胡萝卜素含量升高,可溶性蛋白,可溶性糖与脯氨酸含量都呈上升趋势且HF组含量最高,不同处理组内差异显著。主要原因可能是叶片在响应UV-B辐射时通过促进这些物质的合成以进行自我保护。（4）通过采取两种方法对叶片蛋白质进行提取和SDS-PAGE凝胶电泳分离检测,发现丙酮提取法分离效果最佳,故用于后续双向电泳实验。（5）叶片蛋白质进行提取纯化后,经过2-DE和PD-Quest软件分析,选取UV-B胁迫下含量具有显著差异,且表达变化量变化在2倍丰度以上的23个蛋白点进行质谱分析鉴定。结果发现这些显著差异表达的蛋白质主要参与了卡尔文循环、能量转化与电子传递、氧化还原代谢、热激蛋白、ATP合成、光反应、糖酵解代谢和酸碱平衡等过程,由此可见大部分差异表达蛋白与植物光合作用及物质能量代谢相关。其中1个为新表达蛋白,经过数据库检索推测,该蛋白应该属于一种新的UV-B胁迫响应和UV-B防御蛋白,推测其功能与植物UV-B响应及防护相关。（6）通过对UV-B胁迫前后紫花苜蓿叶片进行转录组分析,初步发现经UV-B辐射后紫花苜蓿叶片差异表达基因变化明显,且随着UV-B辐射强度的增加,差异表达基因数量显著增加,这些转录表达变化的基因可能与植物响应UV-B胁迫相关,GO分类结果表明DEGs主要归类到的30个GO单元,其中参与生化代谢过程12个,细胞结构性组成10个,分子功能8个。
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