用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)篩選水稻抗白葉枯病相關(guān)蛋白.pdf

1、水稻(Oryza sativa L.)不僅是我國的第一大農(nóng)作物，也是單子葉的模式植物，在生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究中都占有極其重要的地位。水稻全基因組測序的完成宣告了水稻功能基因組學(xué)時(shí)代的到來。蛋白質(zhì)組學(xué)是在蛋白質(zhì)整體水平上研究基因的功能，是近幾年來生命科學(xué)研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)，是生命科學(xué)進(jìn)入功能基因組時(shí)代的標(biāo)志之一。 以Bio-Rad高通量雙向電泳系統(tǒng)為技術(shù)平臺，通過改進(jìn)和優(yōu)化水稻葉蛋白的提取方法及電泳條件，建立了適合水稻葉總蛋白的高通

2、量、高分辨率和高重復(fù)性的雙向電泳技術(shù)體系。在水稻葉蛋白雙向電泳圖譜上能檢測到至少1000個蛋白點(diǎn)。兩次重復(fù)實(shí)驗(yàn)的雙向電泳圖譜的相關(guān)系數(shù)為0.964。 由水稻黃單胞菌(Xanthomonas oryzae pv．oryzae，Xoo)引起的白葉枯病是世界水稻生產(chǎn)中最嚴(yán)重的細(xì)菌性病害，是研究植物與病原細(xì)菌互作的模型系統(tǒng)。本論文利用建立的雙向電泳技術(shù)體系分析了水稻體細(xì)胞雜交抗病新種質(zhì)葉片在接種Xoo非親和小種ZHE173后24 h、4

3、8 h、72 h的蛋白質(zhì)組變化情況，得出如下結(jié)果： 1．接種Xoo后48 h可能是在蛋白質(zhì)水平上水稻與白葉枯病菌非親和互作反應(yīng)的關(guān)鍵時(shí)間。發(fā)現(xiàn)共有77個蛋白點(diǎn)在接種Xoo后表達(dá)發(fā)生顯著變化。其中17個蛋白點(diǎn)在處理的3個時(shí)間點(diǎn)均發(fā)生了差異表達(dá)，8個蛋白點(diǎn)在24 h和48 h差異表達(dá)，20個蛋白點(diǎn)在48 h和72 h發(fā)生差異表達(dá)，31個蛋白點(diǎn)只在48 h差異表達(dá)以及1個蛋白點(diǎn)只在24 h差異表達(dá)。77個差異表達(dá)蛋白點(diǎn)中，有76個點(diǎn)在

4、48 h呈現(xiàn)表達(dá)差異。 2．分離出3個之前未曾報(bào)道過的水稻抗病相關(guān)蛋白。植物硫肽激素受體前體(PSKR)屬于絲氨酸/蘇氨酸激酶家族，具有富含亮氨酸重復(fù)區(qū)(IRR)和絲氨酸/蘇氨酸激酶結(jié)構(gòu)域(STK)，定位于膜上，通過結(jié)合植物硫肽激素引發(fā)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。磷脂酰肌醇-3激酶相關(guān)蛋白激酶(PIKK)是一類調(diào)控細(xì)胞生長、基因表達(dá)和基因組監(jiān)測及修復(fù)的信號蛋白，PIKKs蛋白家族在真核細(xì)胞應(yīng)答各種脅迫中扮演著重要的角色。生長素調(diào)節(jié)蛋白是一類由

5、生長素調(diào)節(jié)基因家族編碼的蛋白。序列分析表明，該蛋白含有2個重復(fù)的谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶(GST)的N末端結(jié)構(gòu)域。 3．葉綠體可能是受Xoo侵染影響最大的一個細(xì)胞器。利用TargetP程序?qū)?4個被鑒定的差異蛋白進(jìn)行亞細(xì)胞定位預(yù)測，23個蛋白點(diǎn)定位于具體的細(xì)胞器上，而其中有15個蛋白定位于葉綠體上。Xoo侵染后，1,5-二磷酸核酮糖羧化加氧酶大亞基(RcLb)的大片段表達(dá)下調(diào)，而小片段表達(dá)上調(diào)，推測RcLb及其片段發(fā)生了降解，并使用免

6、疫印跡技術(shù)加以驗(yàn)證。 本研究首次利用蛋白質(zhì)組學(xué)方法分析以疣粒野生稻為抗源的體細(xì)胞雜種在Xoo侵染后的蛋白質(zhì)組變化情況，揭示了抗病新種質(zhì)對Xoo的抗性是通過一個復(fù)雜的胞內(nèi)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的。在77個差異表達(dá)蛋白中，有64個得到鑒定，其中51個已知功能的蛋白可以被分為5類：光合作用相關(guān)蛋白、抗氧化防御蛋白、蛋白更新、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和代謝。利用TargetP程序?qū)?4個被鑒定的差異蛋白進(jìn)行亞細(xì)胞定位預(yù)測，其中15個蛋白定位在葉綠體，8個蛋白定