紅樹植物秋茄幼苗葉片應對水淹脅迫的生理響應及差異蛋白質組學分析.pdf

1、水淹是限制多數(shù)植物生長和發(fā)育的重要限制因子。紅樹植物是生活在濱海濕地的一類對水淹具有較高耐性的木本植物。近年來，在對紅樹林濕地的圍墾和魚塘養(yǎng)殖的開發(fā)過程中經(jīng)常會造成對紅樹植物的嚴重水淹，甚至是長時間、整株植物的被淹（特別是對幼苗）。然而，紅樹植物對這種長時間、全淹脅迫的響應仍有待研究。在本研究中，基于蛋白質組學技術，我們采用紅樹植物秋茄（Kandeliaobovata）幼苗為實驗材料，來探究紅樹植物秋茄耐受長時間、全淹脅迫的生理響應和分

2、子機制。主要研究結果如下:
　　(1)秋茄幼苗持續(xù)全淹處理。全淹處理秋茄幼苗3天后，隨著水淹天數(shù)的增加，秋茄葉片色素降解，凈光合速率降低，葉片光合系統(tǒng)破壞，7天后植株幾乎不能成活。根據(jù)所測秋茄葉片葉綠素含量、類胡蘿卜素含量、葉綠素a/b比率、光合作用相關指標，本實驗選擇全淹第4天為處理組，以下簡寫為4D-CS。
　　(2)生理數(shù)據(jù)表明，4D-CS處理可以破壞秋茄葉片細胞膜系統(tǒng)，導致活性氧物質(ROS)積累。4D-CS處理下，

3、秋茄葉片中的超氧化物歧化酶(SOD)活性和抗氧化小分子物質谷胱甘肽(GSH)和抗壞血酸（AsA）含量相對于對照組顯著提高，而過氧化物酶(POD)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)和谷胱甘肽S-轉移酶(GST)三種抗氧化酶的活性明顯降低。由此我們推斷，SOD、AsA和GSH相對于其他一些抗氧化酶(POD，APX，GST)在響應4D-CS脅迫過程中可能起到更為重要的作用。
　　(3)運用雙向電泳技術來研究4D-CS處理下秋茄葉片蛋白質組的

4、變化，我們分別在秋茄葉片的對照組和4D-CS處理組的蛋白質圖譜上獲得500多個蛋白質點，經(jīng)PDQust軟件分析和MALDI-TOF/TOF-MS鑒定，分析得到表達量變化在2倍以上的差異蛋白質有46個，其中16個上調表達，30個下調表達。大多數(shù)差異表達的蛋白質亞細胞定位于葉綠體內，少數(shù)分布在線粒體、高爾基體、細胞核、細胞液、過氧化物酶體中。根據(jù)它們的生物學功能把這些差異表達蛋白質分為三大類，分別為光合作用和能量產(chǎn)生相關的蛋白質、物質代謝過

5、程相關的蛋白質、氧化還原平衡和激素信號響應相關的蛋白質。
　　(4)參與光合作用和能量產(chǎn)生相關的蛋白質主要有核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）、Rubisco結合蛋白、二磷酸-果糖醛縮酶(FBP)、醛縮酶家族、NAD-脫氫酶、醌氧化還原酶、NADP-鐵氧還蛋白還原酶(FNR)、放氧復合體蛋白2(OEE2)、ATP合成酶、ATP酶等。參與物質代謝過程相關的蛋白質主要有環(huán)化酶蛋白家族、谷氨酰胺合成酶(GS)、磷酸丙

6、糖異構酶同工酶(TPI)、蘋果酸脫氫酶(MDH)、ATP依賴的Clp蛋白水解酶亞基（ClpA）、驅動蛋白4、1-磷酸-L肌醇合酶(MIPS)、UDP-L-阿拉伯糖變位酶、20S蛋白水解酶β亞基D1等。與氧化還原平衡和激素信號相關的蛋白質有乳酸酰谷胱苷肽裂解酶、ABA-脅迫-成熟誘導蛋白(ASR)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)、葉綠體內的32KD干旱誘導-脅迫-蛋白(CDSP32)、熱激蛋白(HSPs)、NAD(P)結合的羅斯曼折疊超家族

7、蛋白等。另外，還有一個重要的轉錄因子myc2 bHLH被鑒定了出來。
　　(5)在4D-CS處理下，多數(shù)與光合作用暗反應階段相關的蛋白質表達量下調，造成秋茄幼苗葉片光合作用減弱。與此相反，與光合作用光反應階段和光合磷酸化過程相關的蛋白質表達量多數(shù)上調，這可能是秋茄應對全淹脅迫的一種可能機制。
　　(6)在4D-CS處理下，我們發(fā)現(xiàn)與脫落酸(ABA)相關的一個重要蛋白質CDSP32和另一個重要轉錄因子myc2 bHLH表達量均