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赭曲霉毒素A (Ochratoxin, OTA)主要是由青霉属(Penicillium. sp)和曲霉属(Aspergillus. sp)的部分真菌产生的一种次级代谢产物,研究显示OTA具有肾毒性、肝毒性、植物毒性等。OTA具体致毒机制还不是很明确,引起氧化损伤是可能的机制之一,实验室前期从外观形态、生理生化、转录组学、蛋白质组学等角度探讨了OTA的植物和细胞毒性,发现还原型谷胱甘肽(Reduced glutathione, GSH)以及锌离子可以缓解OTA诱导的氧化损伤等毒性效果。本文以蛋白质组学、转录组学为主,结合实时定量PCR等技术,分析了GSH代谢改变情况下OTA的毒性效果以及锌离子缓解OTA致HepG2细胞毒性的蛋白水平变化,探讨谷胱甘肽和锌离子缓解OTA致植物和细胞毒性的可能的机制。本文主要研究结果如下：(1)通过双向电泳(Two dimensional gel electrophoresis,2DE)结合飞行质谱手段,分析拟南芥离体叶片对照组、丁硫氨酸亚砜胺(Buthionine sulfoximine, BSO)处理组、OTA处理组及BSO+OTA处理组之间的差异蛋白表达,共鉴定了12个差异表达蛋白点,主要涉及GSH合成、GSH代谢及能量代谢等过程。GSH合成受抑制会使得GSH依赖谷胱甘肽-S-转移酶(Glutathione-S-transferase,GST)的代谢过程在受OTA胁迫时反应加剧,促进ATP合酶的降解,抑制了拟南芥光合作用复合体的形成。(2)通过Illumina HiSeqTM2000测序,对拟南芥野生型WT和谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione Peroxidases, GPX)的突变体gpx2幼苗进行OTA处理的RNA-seq转录组学数据分析,WTvs WT (+), gpx2vs gpx2(+), WT vs gpx2和WT (+) vs gpx2(+)分别有差异基因637,448,159和196个,差异基因主要存在于细胞凋亡、细胞代谢、细胞成分组装合成、生物过程调节、响应刺激等生物进程中。OTA诱导WT及gpx2突变体幼苗内部GSH代谢发生变化,促进了GSH经GSTs的代谢途径和抗坏血酸-谷胱甘肽(Ascorbate-Glutathione, ASC-GSH)循环,GPX2基因表达降低导致的GSH代谢受阻使得GST tau家族蛋白编码基因表达上调。OTA通过上调生长素反向运输蛋白编码基因ABCB4和ZIFL1表达,降低调节生长素转运蛋白编码基因DWARF1表达,降低伸展蛋白编码基因表达等,从转录水平上抑制拟南芥主根伸长和侧根、根毛的分化。(3)通过对HepG2细胞添加GSH调节剂发现,低浓度的脱氢抗坏血酸(Dehydroascorbic acid, DHA)和N-乙酰半胱氨酸(N-acetyl cysteine, NAC)对HepG2细胞存活率有保护作用,并能有效缓解OTA导致的细胞存活率下降。lmM DHA和NAC预处理12h对OTA导致的超氧化物歧化酶(SuperoxideDistmuase, SOD)酶活上调有显著抑制作用,BSO预处理加剧了OTA导致的过氧化氢酶(Catalase,CAT)酶活下调,DHA预处理显著上调了因OTA毒性导致的CAT酶活下调。(4)采用双向电泳结合飞行质谱手段分析Zn2+、OTA及OTA+Zn2+处理HepG2细胞24h的蛋白质组学,分别检测到25个、47个和41个差异表达蛋白,共鉴定51个蛋白点,主要涉及基础代谢、细胞骨架结构、胁迫响应、细胞凋亡调节及核苷酸代谢等过程。分析显示,Zn2+处理能够降低氨基酸代谢,促进碳水化合物水解和蛋白质合成,并在一定程度上诱导细胞凋亡,改变胞内金属离子稳态；OTA能够诱导促凋亡蛋白积累,激活碳水化合物通过磷酸戊糖途径的降解,改变细胞内质网应激(Endoplasmic reticulum stress, ERS)相关伴侣蛋白的表达,破坏细胞骨架结构等。Zn2+能缓解OTA导致的细胞活性降低,从12h有显著差异。Zn2+对于OTA致细胞早期凋亡具有缓解作用。通过转录水平验证发现OTA和锌离子均可以激活ERS过程,在12h OTA激活非折叠蛋白反应标志基因及促凋亡蛋白编码基因最显著,而锌离子可以通过抑制DDIT3、抑制p53途径的相关促凋亡基因BBC3, FAS等抑制促凋亡信号传递。同时锌离子本身可诱导MAPK级联信号途径。