低溫脅迫下小麥葉片的蛋白質(zhì)組差異研究.pdf

1、低溫自古以來一直限制著自然界植物的自然分布，尤其是氣象災(zāi)害中令農(nóng)民困擾的低溫凍害直接影響農(nóng)作物的生長的優(yōu)劣、限制農(nóng)作物產(chǎn)量的高低，嚴重時可以引起植株不可逆的傷害甚至死亡。根據(jù)歷史記錄，凍害在限制降低作物產(chǎn)量的各種環(huán)境因素中造成的減產(chǎn)可達72.8％以上，如何利用各種先進的栽培和管理及轉(zhuǎn)基因技術(shù)提高農(nóng)作物的抗凍性是一個亟待解決的科學問題。小麥是我國的重要糧食作物，最近十幾年內(nèi)我國的黃淮麥區(qū)春季倒春寒引發(fā)的凍害發(fā)生頻率使河南小麥的生產(chǎn)受到嚴重

2、威脅，河南是我國重要的糧食基地，糧食安全不容忽視，開展和實施對小麥低溫受害機理和蛋白質(zhì)表達水平差異的研究，從而尋找小麥對低溫的調(diào)節(jié)機理，將為篩選耐寒小麥種質(zhì)和育種提供新思路。
　　本實驗選用陳鋒教授保存的資源材料中的小麥品種鄭花0840-3（低溫不耐受型）和矮抗58（低溫耐受感型）為試驗材料，利用室內(nèi)光照培養(yǎng)箱水培法，在植株處于三葉期時，各分為2組，一組室溫20℃正常生長，另一組使其遭受-5℃的凍脅迫處理72h。然后對它們?nèi)~片的M

3、DA（丙二醛）含量、SOD（超氧化物歧化酶）含量、SSC（可溶性糖）含量、RC（相對電導(dǎo)率）測定，并利用蛋白質(zhì)雙向電泳及質(zhì)譜技術(shù)，對低溫敏感程度品種（系）不同三葉期小麥葉片的分子響應(yīng)機理進行研究，結(jié)果如下:
　　1.經(jīng)過低溫脅迫處理72h后，低溫敏感材料鄭花0840-3及低溫不敏感材料矮抗58都出現(xiàn)了不同程度的萎蔫現(xiàn)象，而鄭花0840-3的萎蔫情況比矮抗58更嚴重一些，直觀的看出兩個品種的抗寒能力。生理指標的分析結(jié)果表明，葉片中M

4、DA含量都出現(xiàn)了明顯的增加，其中低溫敏感材料鄭花0840-3的MDA含量上升程度要比低溫不敏感材料矮抗58更大，該結(jié)果說明在低溫脅迫下小麥三葉期葉片中各種響應(yīng)脅迫的防御機制加強了運作，增加了抗氧化類蛋白等防御相關(guān)酶的生理活性和蛋白含量，從而提高小麥植株在低溫環(huán)境下的耐受力。在低溫脅迫72h后，2個小麥品種（系）的可溶性糖含量和SOD含量均出現(xiàn)了升高，矮抗58要比鄭花0840-3增加得多，說明低溫脅迫后可溶性糖含量增加，低溫敏感的品種要比

5、低溫不敏感的品種在遭受低溫脅迫時，需要保持較高的可溶性糖含量，低溫刺激植株體內(nèi)的協(xié)調(diào)代謝增強，提升干物質(zhì)合成能力從而適應(yīng)外界環(huán)境的影響。鄭花0840-3和矮抗58的葉片相對電導(dǎo)率都出現(xiàn)了增加，鄭花0840-3還是比矮抗58增加的多，說明低溫處理使敏感的小麥品種要比不敏感品種的葉片細胞膜的受損程度更重。
　　2.采用2-DE及MALDI-TOF/TOF蛋白點質(zhì)譜測序技術(shù)，正常大田小麥生長發(fā)育溫度20℃作為本實驗的空白對照，把低溫不耐

6、受的鄭花0840-3和低溫耐受的矮抗58置于-5℃低溫處理72h，取下所有材料葉片提取全蛋白進行了分析，結(jié)果表明，在pH4-7的范圍內(nèi)，鄭花0840-3和矮抗58的蛋白圖譜中均可重復(fù)檢測到1100-1200個有效蛋白質(zhì)點。用專業(yè)軟件定量分析了其Ratio值，找出差異比值變化大于1的87個蛋白點進行質(zhì)譜測序和鑒定分析，其中59個差異蛋白被成功鑒定，與對照未處理20℃正常生長相比，鄭花0840-3的葉片檢測到有51個蛋白點可能參與響應(yīng)了其生

7、理過程的低溫抵抗作用，表達上調(diào)有17個蛋白點，表達下調(diào)的有27個蛋白點，且新增4個蛋白點，減少3個蛋白點。矮抗58中有41個差異蛋白發(fā)生低溫響應(yīng)，其中4個蛋白點上調(diào)，24個蛋白點下調(diào)，且新出現(xiàn)了5個蛋白點，消失了8個蛋白點。通過UNIPROT和NCBI的數(shù)據(jù)庫搜索匹配和鑒定，鑒定出得到的結(jié)果:蛋白質(zhì)代謝相關(guān)蛋白(20)、能量產(chǎn)生和運輸相關(guān)蛋白(5)、三羧酸循環(huán)(1)、糖酵解(2)、碳水化合物代謝相關(guān)蛋白(1)、核酸代謝(4)、光合作用蛋