本文關(guān)鍵詞：野生一粒小麥（Triticum boeoticum L.） 葉片和根干旱響應(yīng)蛋白質(zhì)組研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為重要的非生物脅迫因子之一,干旱嚴(yán)重地抑制了作物的生長、發(fā)育以及產(chǎn)量。小麥(Triticum aestivum L)是世界上最早栽培并廣泛種植的禾本科植物,同時也是我國重要的糧食作物之一,易受干旱、高溫等逆境脅迫的影響,引起籽粒品質(zhì)和產(chǎn)量的下降,由干旱脅迫引起的小麥減產(chǎn)是其它非生物逆境脅迫所造成小麥減產(chǎn)的總和。因此,深入研究小麥干旱脅迫響應(yīng)機(jī)制,培育抗旱小麥新品種,是當(dāng)前小麥育種工作者的首要任務(wù)。六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)染色體組為AABBDD,基因組非常大,而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,一定程度上制約了小麥抗旱相關(guān)基因分離鑒定。烏拉爾圖小麥(Triticum urartu)和野生一粒小麥(Triticum boeoticum)均為二倍體(染色體組為AA),基因組相對簡單;烏拉爾圖小麥?zhǔn)瞧胀ㄐ←湹淖嫦确N之一,其基因組測序工作已經(jīng)完成。與烏拉爾圖小麥及普通小麥相比,野生一粒小麥具有很好的抗旱性,是改良普通小麥抗旱性的重要基因庫。因此,以野生一粒小麥為材料,研究其響應(yīng)干旱的分子機(jī)制將為揭示普通小麥抗旱分子機(jī)理提供參考。蛋白質(zhì)是細(xì)胞功能的主要執(zhí)行者;研究干旱條件下野生一粒小麥植株體內(nèi)蛋白質(zhì)組的變化將有助于揭示其抗旱的分子機(jī)制。為此,本研究以野生一粒小麥為供試材料,進(jìn)行室內(nèi)液體培養(yǎng)及干旱脅迫處理,干旱脅迫組是用含20%PEG-6000的Hoagland營養(yǎng)液處理三葉期小麥幼苗模擬干旱處理,對照組則在同樣生長條件下正常供應(yīng)Hoagland營養(yǎng)液。在干旱脅迫處理24 h和48 h分別采集葉片及根組織,分析其生理生化及蛋白質(zhì)組變化。利用MALDI-TOF-TOF質(zhì)譜技術(shù)鑒定葉片及根部的差異表達(dá)蛋白質(zhì),分析這些差異表達(dá)蛋白質(zhì)的功能及參與生物學(xué)過程或代謝途徑。本研究旨在分析野生一粒小麥葉片與根響應(yīng)干旱脅迫的生理生化及蛋白質(zhì)組的變化,為揭示野生一粒小麥對干旱的響應(yīng)機(jī)制提供一些有價值的信息。本研究取得的主要研究結(jié)果如下:1.葉片與根中的ABA、可溶性糖和脯氨酸含量在干旱脅迫后上升,表明野生一粒小麥可通過增強信號傳導(dǎo)和滲透調(diào)節(jié)能力來抵御干旱脅迫。干旱脅迫下野生一粒小麥葉片與根中的丙二醛(MDA)含量也上升,表明干旱導(dǎo)致小麥細(xì)胞膜的脂質(zhì)過氧化,引起細(xì)胞損傷。同時,干旱脅迫引起葉片葉綠素a和葉綠素b含量下降,以及光合速率、蒸騰速率、胞間二氧化碳濃度的降低,表明干旱抑制了野生一粒小麥葉片的光合作用。2.比較蛋白質(zhì)組學(xué)結(jié)果顯示在干旱脅迫下野生一粒小麥葉片與根分別有115和102個差異(p≤0.01)表達(dá)倍數(shù)在1.5倍以上的蛋白質(zhì)點。其中,17來自葉片和16個來自根的差異蛋白在干旱脅迫下誘導(dǎo)表達(dá);而3個來自葉片和4個來自根的差異蛋白點是在干旱脅迫下消失了;這暗示著這些蛋白很可能在小麥響應(yīng)干旱脅迫中有非常重要作用,值得深入研究。3.對上述差異蛋白點進(jìn)行MALDI-TOF-TOF質(zhì)譜鑒定,結(jié)果在葉片和根中分別成功地鑒定出98個和85個功能蛋白,分別代表了85和80個unique蛋白。比較根和葉的差異蛋白質(zhì)發(fā)現(xiàn)僅有6個差異表達(dá)蛋白是根和葉中共有的,說明葉片與根對于干旱有不同的響應(yīng)機(jī)制。4.對鑒定出的差異蛋白進(jìn)行功能分類,結(jié)果表明這些葉片與根蛋白可分別分為14類和12類功能類別,包括光合作用、碳代謝、解毒和防御相關(guān)等。對鑒定出的差異蛋白進(jìn)行亞細(xì)胞定位分析表明,葉片中的差異蛋白主要位于葉綠體(33.67%)、細(xì)胞質(zhì)(29.59%)、線粒體(19.39%)及細(xì)胞核(14.29%)中。根中的差異蛋白則主要存在于線粒體(36.47%)和細(xì)胞質(zhì)(49.41%)中。5.分別隨機(jī)選擇2-DE分析檢測的5個根和葉差異表達(dá)蛋白質(zhì)進(jìn)行western blot分析,結(jié)果顯示所選蛋白的的豐度變化模式與2-DE測得的變化模式一致,表明2-DE分析所得蛋白質(zhì)差異表達(dá)結(jié)果是可靠的。6.對在干旱脅迫下根和葉片差異蛋白的功能及其涉及的代謝途徑分析發(fā)現(xiàn),在干旱脅迫下野生一粒小麥根組織信號感應(yīng)及傳導(dǎo)相關(guān)的蛋白顯著上調(diào)表達(dá);葉片與根中的抗氧化和防御相關(guān)的蛋白含量均極顯著上升;干旱脅迫下根組織的糖酵解代謝受到抑制而磷酸戊糖途徑增強;在干旱脅迫下葉片中光合作用和碳固定能力降低;而TCA循環(huán)增強,從而導(dǎo)致復(fù)雜的能量代謝變化,以建立一個新的內(nèi)穩(wěn)態(tài)系統(tǒng);蛋白質(zhì)代謝和氨基酸代謝在根中下調(diào),而在葉片中上調(diào)�？傊~片與根對干旱脅迫的響應(yīng)有一些共性,也有組織特異性。
【關(guān)鍵詞】：野生一粒小麥 根 葉片 干旱脅迫 生理變化 蛋白質(zhì)組
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S512.1;Q945.78
【目錄】：

• 摘要6-8
• abstract8-14
• 第一章 文獻(xiàn)綜述14-36
• 1.1 逆境和植物對逆境適應(yīng)性概述14-15
• 1.2 植物適應(yīng)干旱的生物學(xué)基礎(chǔ)研究進(jìn)展15-29
• 1.2.1 植物適應(yīng)干旱脅迫的形態(tài)學(xué)及生理生化變化研究15-17
• 1.2.2 植物在干旱脅迫下信號轉(zhuǎn)導(dǎo)變化研究17-21
• 1.2.3 植物在干旱脅迫條件下基因表達(dá)變化研究21-26
• 1.2.4 植物抗非生物脅迫蛋白質(zhì)組學(xué)研究進(jìn)展26-29
• 1.3 小麥耐干旱性的機(jī)理及小麥耐旱性遺傳改良研究現(xiàn)狀29-35
• 1.3.1 小麥的生產(chǎn)分布及耐旱小麥種質(zhì)資源29-30
• 1.3.2 小麥耐旱的生物學(xué)基礎(chǔ)研究現(xiàn)狀30-33
• 1.3.3 小麥耐旱性的遺傳改良研究現(xiàn)狀及存在的問題33-35
• 1.4 本研究的目的和意義35-36
• 第二章 野生一粒小麥根和葉響應(yīng)干旱脅迫的生理生化變化36-43
• 2.1 前言36
• 2.2 材料與方法36-37
• 2.2.1 小麥材料培養(yǎng)與脅迫處理36-37
• 2.2.2 干旱脅迫相關(guān)生理生化指標(biāo)測定37
• 2.3 結(jié)果與分析37-40
• 2.4 討論40-41
• 2.5 小結(jié)41-43
• 第三章 野生一粒小麥葉片響應(yīng)干旱脅迫蛋白質(zhì)的分離、鑒定及功能分析43-60
• 3.1 引言43
• 3.2 材料與方法43-47
• 3.2.1 小麥材料培養(yǎng)與脅迫處理43-44
• 3.2.2 蛋白質(zhì)提取44
• 3.2.3 蛋白樣品的溶解與定量44
• 3.2.4 雙向電泳44-47
• 3.3 結(jié)果與分析47-58
• 3.3.1 干旱脅迫下野生一粒小麥葉片蛋白質(zhì)組變化47-48
• 3.3.2 干旱脅迫下野生一粒小麥葉片差異蛋白的質(zhì)譜鑒定48-51
• 3.3.3 干旱脅迫下野生一粒小麥葉片差異蛋白的功能分類與亞細(xì)胞定位分析51-52
• 3.3.4 2-DE檢測的差異蛋白變化的western blot驗證52-53
• 3.3.5 干旱脅迫下野生一粒小麥葉片抗氧化和防御相關(guān)蛋白的變化53-54
• 3.3.6 干旱脅迫下野生一粒小麥葉片光合作用、碳代謝和能量代謝的變化54-57
• 3.3.7 干旱脅迫下野生一粒小麥葉片氨基酸代謝、蛋白質(zhì)代謝的變化57-58
• 3.4 討論58-59
• 3.5 小結(jié)59-60
• 第四章 野生一粒小麥根響應(yīng)干旱脅迫蛋白質(zhì)的分離、鑒定及功能分析60-75
• 4.1 引言60
• 4.2 材料與方法60-64
• 4.2.1 小麥材料培養(yǎng)與脅迫處理60-61
• 4.2.2 蛋白質(zhì)提取61
• 4.2.3 蛋白樣品的溶解與定量61
• 4.2.4 雙向電泳61-64
• 4.3 結(jié)果與分析64-73
• 4.3.1 干旱脅迫下野生一粒小麥根蛋白質(zhì)組變化64-65
• 4.3.2 干旱脅迫下野生一粒小麥根差異表達(dá)蛋白質(zhì)的質(zhì)譜鑒定65-68
• 4.3.3 干旱脅迫下野生一粒小麥根差異蛋白的功能分類與亞細(xì)胞定位分析68
• 4.3.42-DE檢測的差異蛋白質(zhì)變化的western blot驗證68-69
• 4.3.5 干旱脅迫下野生一粒小麥根信號傳導(dǎo)相關(guān)差異蛋白的變化69-70
• 4.3.6 干旱脅迫下野生一粒小麥根抗氧化和防御相關(guān)蛋白的變化70
• 4.3.7 干旱脅迫下野生一粒小麥根碳代謝和能量代謝相關(guān)蛋白的變化70-72
• 4.3.8 干旱脅迫下野生一粒小麥根氨基酸代謝、蛋白質(zhì)代謝的變化72-73
• 4.4 討論73-74
• 4.5 小結(jié)74-75
• 第五章 全文討論與結(jié)論75-89
• 5.1 全文討論75-87
• 5.1.1 野生一粒小麥響應(yīng)干旱的生理變化75-76
• 5.1.2 干旱脅迫下野生一粒小麥葉片與根差異蛋白質(zhì)組分析76-78
• 5.1.3 干旱脅迫下野生一粒小麥根和葉中的信號傳導(dǎo)變化78-79
• 5.1.4 干旱脅迫下野生一粒小麥抗氧化和防御相關(guān)蛋白的變化79-81
• 5.1.5 干旱脅迫下野生一粒小麥光合作用、碳代謝和能量代謝變化81-84
• 5.1.6 干旱脅迫下野生一粒小麥葉片與根氨基酸代謝、蛋白質(zhì)代謝的變化84-87
• 5.1.7 其它功能已知或未知蛋白87
• 5.1.8 下一步研究設(shè)想87
• 5.2 全文結(jié)論87-89
• 參考文獻(xiàn)89-107
• 附錄107-148
• 致謝148-150
• 作者簡介150

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：289451