樟子松頂芽休眠與萌發(fā)轉(zhuǎn)換的蛋白質(zhì)組學(xué)研究.pdf

1、植物芽休眠是植物生長發(fā)育過程中經(jīng)過長期演化而獲得的一種對環(huán)境條件及季節(jié)性變化的生物學(xué)適應(yīng)性。芽的休眠特性不僅對物種的保存、繁衍具有特殊的生物學(xué)意義,而且在農(nóng)林生產(chǎn)中具有重要的經(jīng)濟意義。樟子松是我國北方半干旱風(fēng)沙地區(qū)營造防風(fēng)固沙林、農(nóng)田防護(hù)林、牧場防護(hù)林、水土保持林和用材林的主要樹種之一。但若不能正確掌握樟子松頂芽休眠與萌發(fā)生物學(xué)特性及萌發(fā)過程中的生理生化變化規(guī)律,尤其是對樟子松芽休眠解除機理的認(rèn)識不足,往往會對引種、選種以及雜交育種等工

2、作產(chǎn)生較大影響,嚴(yán)重制約了樟子松遺傳改良的進(jìn)程。植物芽休眠與解除是個復(fù)雜的生命過程,涉及到新陳代謝,激素調(diào)控,營養(yǎng)物質(zhì)合成及轉(zhuǎn)運,細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo),細(xì)胞分裂及分化等多方面。多年來,科研工作者對休眠進(jìn)行了許多研究和探索,在種子休眠的研究方面取得了豐碩的成果,但在芽休眠方面起步較晚、研究較少,特別是在芽休眠機理、遺傳學(xué)基礎(chǔ)、休眠解除的調(diào)控等方面尚不清楚。隨著新技術(shù)、新方法的出現(xiàn),在芽休眠的研究上取得了較快的進(jìn)展。蛋白質(zhì)組學(xué)從一個生物體具有特定功

3、能的器官、組織、細(xì)胞著手,在不同生理條件下研究表達(dá)蛋白質(zhì)的變化,通過對蛋白質(zhì)的表達(dá)模式和功能模式進(jìn)行直接分析。它是后基因組學(xué)的一個重要部分,也是當(dāng)前生物學(xué)領(lǐng)域研究的熱點。
　　 本研究針對樟子松頂芽從冬季休眠到春季解除這一現(xiàn)象,觀察從休眠到解除過程中樟子松芽的形態(tài)變化,從而確定對樟子松芽進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)研究的關(guān)鍵時期。采用蛋白質(zhì)雙向電泳和質(zhì)譜聯(lián)用的方法鑒定和分析樟子松頂芽休眠轉(zhuǎn)換過程中表達(dá)豐度變化蛋白點的110個蛋白質(zhì)點中,通過質(zhì)

4、譜鑒定了96個點,通過功能結(jié)構(gòu)域搜索和相似性比較,對其中71個(74％)在數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)有功能注釋,25(26％)個為未知的或推測的蛋白質(zhì)。利用KEGG PATHWAY對在數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)有功能注釋蛋白進(jìn)行了GO分類進(jìn)一步鑒定和分析其生物學(xué)功能。將這些蛋白質(zhì)歸屬于7個主要的功能類群,包括:(1)細(xì)胞代謝和周期調(diào)控、(2)細(xì)胞構(gòu)建、(3)蛋白質(zhì)代謝、(4)脅迫反應(yīng)、(5)木質(zhì)素合成、(6)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、(7)轉(zhuǎn)錄調(diào)控、碳代謝等其它生物學(xué)功能,并且探

5、討了ABA誘導(dǎo)相關(guān)蛋白與脅迫相關(guān)蛋白質(zhì)可能在芽休眠誘導(dǎo)和解除中發(fā)揮的作用,表明脅迫相關(guān)蛋白可能是樟子松頂芽休眠的誘導(dǎo)和解除過程的關(guān)鍵因子之一。鑒定出一個細(xì)胞周期調(diào)控因子Cell division cycle protein48,具ATP活性并且參與質(zhì)膜的重建,可能參與了芽休眠的誘導(dǎo)和解除調(diào)控的復(fù)雜過程。采用RACE-PCR技術(shù)繼續(xù)對樟子松ACO基因進(jìn)行克隆,得到1551bp的cDNA序列,編碼516個氨基酸,計算分子量為56.58 kD

6、,等電點為6.21。其氨基酸序列與其他物種的Aconitatc hydratase(ACO)氨基酸序列具有較高的相似性。經(jīng)生物信息學(xué)分析其結(jié)構(gòu)和功能均具有順烏頭酸酶的特征。有研究也表明順烏頭酸酶與生長素和脫落酸的調(diào)控密切相關(guān)并且在植物發(fā)育過程中發(fā)揮作用,這預(yù)示,在植物生長發(fā)育過程中生長素、激素及順烏頭酸酶直接或間接的相互作用,從而在調(diào)控休眠與解除的過程中起一定作用。本研究初步揭示了參與樟子松芽休眠解除過程的蛋白質(zhì)表達(dá)變化規(guī)律和生物學(xué)功能