油菜素內酯及假單胞菌緩解黃瓜幼苗低氧脅迫傷害的蛋白質組學研究.pdf

1、洪澇災害、過量灌溉以及無土栽培方式中基質形成根墊或者營養(yǎng)液含氧量不足都會導致根際供氧狀況惡化，造成低氧脅迫，影響植物生育及產量，甚至導致死亡。黃瓜（CucumissativusL.）是世界范圍內普遍種植的重要蔬菜作物，也是我國設施栽培的主要蔬菜作物之一。然而，由于黃瓜根系好氣性較強，根淺、細弱、不耐澇，根際低氧逆境對生長發(fā)育的影響較大，導致其生長勢較難維持。因此，通過施用外源物質提高黃瓜低氧耐性，保證其正常生育和產量具有重要的實際意義。

2、油菜素內酯（Brassinolide，BR）是植物甾醇類化合物，廣泛存在于植物各個器官，在促進細胞分裂生長、導管分化、光合作用及影響向性建成、花粉發(fā)育及育性等許多生理過程都起到重要的調節(jié)作用。同時，油菜素內酯對提高植物抵御逆境（鹽脅迫、低溫、高溫、重金屬、澇害、干旱等）中也有顯著的作用，并在生產中得到廣泛應用。植物促生菌（plantgrowthpromotingbacteria，PGPB）是自由生活在土壤或附生于植物根際、根表、葉表及植

3、物體內的的有益菌類，可以通過一種或幾種作用機制，提供植物所短缺的物質來促進植物生長，并可以提高植物抵御有機污染、鎳、鹽脅迫、病蟲害、澇害及干旱等多種外界脅迫的能力。
　　本試驗采用營養(yǎng)液栽培黃瓜幼苗，營養(yǎng)液中添加外源24-表油菜素內酯(EBR)、及用外源植物促生菌處理黃瓜種子，研究了營養(yǎng)液溶氧濃度約為1mg·L-1的根際低氧脅迫下黃瓜植株生長及蛋白質組的變化，重點探討了外源物質緩解植株低氧脅迫傷害的蛋白質機理。主要研究結果如下:<

4、br>　　1.低氧處理下，黃瓜幼苗地上部及根系的生物量顯著低于對照，可溶性蛋白下調;低氧+EBR處理顯著緩解了低氧脅迫對黃瓜幼苗生物量的影響，可溶性蛋白恢復至對照水平;對照條件下，外源施加EBR對黃瓜幼苗生物量及可溶性蛋白影響不顯著。
　　2.比較有氧、有氧+EBR、低氧、低氧+EBR處理下根系2-DE圖譜，分別檢測到316、381、425和502個蛋白點。用MALDI-TOF/TOFMS鑒定得到21個顯著差異的蛋白點，其中低氧處

5、理下17個蛋白點顯著上調，4個蛋白點顯著下調;低氧+EBR處理下9個蛋白點顯著上調，4個蛋白點顯著下調，8個蛋白點無顯著變化;有氧+EBR處理下蛋白無顯著變化。差異蛋白主要歸類為代謝蛋白、轉錄因子蛋白、結構及調節(jié)蛋白、抗脅迫蛋白等。低氧脅迫下，碳水化合物合成增強，氮代謝和次級代謝被削弱，能量生成途徑被誘導，并削弱非生存必需的氮代謝和莽草酸途徑。低氧脅迫下添加EBR處理的幼苗根系碳水化合物合成增強，同時氮代謝和次級代謝保持在正常水平，說明

6、黃瓜幼苗受到脅迫程度減弱，代謝向正常水平恢復;低氧下黃瓜的防御機制被誘導，抗氧化酶升高，清除ROS，上調的?；?[?；?載體蛋白]脫氫酶促進不飽和脂肪酸的合成，外源EBR進一步激活抗氧化系統(tǒng)并促進不飽和脂肪酸的合成，以抵御ROS對細胞結構的傷害。
　　3.比較有氧+PBPG、低氧、低氧+PBPG處理下黃瓜根系的熒光差異凝膠電泳圖譜，分別檢測到1980、1735及1893個蛋白質點。與對照相比，有氧+PBPG處理下黃瓜根系蛋白無顯著

7、變化。利用LTQ-MS/MS鑒定差異蛋白點，得到42個蛋白點，差異蛋白歸類為轉錄翻譯、蛋白質合成、碳水化合物代謝、氮代謝、脅迫響應、抗氧化、結合蛋白及其它。植物促生菌及低氧脅迫影響細胞轉錄及翻譯過程，低氧下添加PGPB處理，碳水化合物代謝趨勢與低氧脅迫一致，但促進了磷酸戊糖途徑，植物體有足夠的能量進行氮代謝、合成氨基酸、降低亞硝酸含量，說明植物受到的脅迫程度減弱，代謝向正常水平恢復;PGPB誘導凝集素的升高，促進細菌與植物的結合能力;P

8、GPB還誘導抗氧化劑，特別是清除H2O2抗氧化劑顯著上調，清除活性氧。
　　4.比較有氧+PGPB、低氧、低氧+PGPB處理下黃瓜葉片的熒光差異凝膠電泳圖譜，分別檢測到1737、1545及1536個蛋白質點;利用LTQ-MS/MS技術鑒定差異蛋白點，得到15個蛋白點。差異蛋白主要可歸類為光合作用及碳水化合物代謝、蛋白翻譯及抗氧化酶。低氧脅迫對黃瓜葉片的光合系統(tǒng)略有脅迫，合成蛋白質的核糖體含量減少;外源施用PGPB，顯著促進黃瓜葉片