本文關(guān)鍵詞：優(yōu)質(zhì)小麥陜253灌漿期籽粒發(fā)育的差異蛋白組學(xué)研究

  更多相關(guān)文章： 小麥 籽粒 蛋白質(zhì)組 品質(zhì) i TRAQ

【摘要】：小麥?zhǔn)侨祟愔匾氖澄飦碓?世界上約35%-40%的人以它為主要糧食。隨著生活水平的提高,人們對小麥品質(zhì)的要求也越來越高。近年來蛋白質(zhì)組學(xué)迅速發(fā)展,為探索小麥灌漿期籽粒蛋白的動態(tài)變化提供了可能。本試驗利用52個淀粉特異性品種,對其10個品質(zhì)性狀的相關(guān)性及主成分進(jìn)行分析。選取其中品質(zhì)最好的陜253小麥,對其灌漿期的高分子谷蛋白及醇溶蛋白的動態(tài)變化進(jìn)行研究。并使用掃描電子顯微鏡對該品種籽粒淀粉顆粒的動態(tài)變化進(jìn)行觀察。利用iTRAQ技術(shù)對陜253花后15、20、25、30天的蛋白質(zhì)組學(xué)變化進(jìn)行研究,并從中挑選10個典型蛋白,進(jìn)行相應(yīng)的熒光定量分析。隨后選取其中的典型蛋白(LWM-GS,Q8W3V4),對其調(diào)控基因進(jìn)行克隆、原核表達(dá)等研究。主要結(jié)果如下:1.52份小麥的10個品質(zhì)指標(biāo)間存在豐富的變異類型,并多呈現(xiàn)顯著或極顯著關(guān)系。對供試材料的上述性狀進(jìn)行主成分分析,共篩選出4個主成分,其貢獻(xiàn)率分別是47.99%、18.32%、11.49%、8.06%。其中陜253的品質(zhì)最好,該品種的延伸度、最大抗延阻力、穩(wěn)定時間、拉伸面積均明顯高于其它品種。2.陜253高分子谷蛋白亞基類型為1、14+15、5+10,中國春高分子谷蛋白亞基組成為Null、7+8、2+12,兩品種的醇溶蛋白類型也不盡相同。陜253的高分子谷蛋白亞基1、14+15、5+10在花后15天均已出現(xiàn)。隨著小麥籽粒發(fā)育進(jìn)程的延續(xù),5個條帶越來越清晰,說明高分子谷蛋白隨小麥籽粒發(fā)育進(jìn)程的延續(xù)而不斷合成。醇溶蛋白方面,ω型醇溶蛋及γ型醇溶蛋白的主要條帶于花后15天出現(xiàn),但極為模糊,少數(shù)α型、β型醇溶蛋白條帶于花后15天出現(xiàn)�；ê�20天時,蛋白條帶明顯增多,顏色顯著加深�；ê�25、30天,條帶顏色繼續(xù)變深,表明醇溶蛋白含量不斷增加。淀粉顆粒方面,A型淀粉顆粒于花后15到20天快速增大,而B型顆粒增長緩慢。淀粉顆粒數(shù)量則隨著籽粒發(fā)育而不斷累積,直至谷物成熟。3.在1%錯誤發(fā)現(xiàn)率的篩選條件下,共鑒定出分屬于7069個蛋白的30360個獨立肽段。以2倍差異為基準(zhǔn),共篩選出859個差異表達(dá)蛋白,其中498個差異蛋白僅在1個時期檢測到,227個差異蛋白在2個時期同時檢出,134個差異蛋白在所有時期均可檢測到。層聚類分析將134個所有時期均檢測到的差異蛋白歸為6類,其中多數(shù)蛋白屬于IV-VI類,且在開花15天以后大量積累。4.第一、第二、第三時期鑒定的差異蛋白分別歸為27、33、33種GO類型。上述GO類型可劃分為細(xì)胞組成、分子功能以及生物進(jìn)程這三大類。其中細(xì)胞、細(xì)胞組分,催化活性、結(jié)合類型蛋白,代謝過程、細(xì)胞進(jìn)程分別為上述大類中涉及蛋白最多的GO類型。三個時期檢測到的COG類型分別是17、21、21種。其中G類型、O類型以及R類型所涉及的蛋白在三個檢測時期均最多。利用KEGG通路分析,共發(fā)現(xiàn)24條通路變化顯著,三個時期變化顯著的通路數(shù)量分別為14、8、2條。5.檢測到大量與能量代謝、淀粉合成、貯藏蛋白、防御脅迫相關(guān)的蛋白。能量代謝相關(guān)蛋白有3-磷酸甘油醛脫氫酶(W5ATV6)、ATP合成酶蛋白(W5AMD4、W5GYE4、S4Z0A5),上述蛋白在小麥花后15-30天逐漸下調(diào)。淀粉合成相關(guān)蛋白中,顆粒結(jié)合型淀粉合成酶(W5DNU0)和淀粉分支酶(O04074)顯著上調(diào),并在花后30天最高表達(dá)。貯藏蛋白方面,高分子量谷蛋白亞基(W5AIU1)、低分子量谷蛋白亞基(Q8W3V4)、醇溶蛋白(D2KFG9)和燕麥蛋白(W5DVL2)也在這一時期大量積累。同時,還檢測到32個與脅迫、防御相關(guān)的蛋白。6.挑選蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)中的典型蛋白-低分子量谷蛋白亞基(Q8W3V4),對調(diào)控該蛋白的基因進(jìn)行克隆,得到克隆片段的開放閱讀框為894 bp,可編碼298個氨基酸。序列比對顯示試驗所得基因與調(diào)控低分子量谷蛋白亞基(Q8W3V4)基因的開放閱讀框之間僅存在2個堿基的差異,而推導(dǎo)蛋白序列則與Q8W3V4序列間也僅有2個氨基酸位點的差別,這進(jìn)一步證明了試驗所得蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。該推導(dǎo)蛋白的二級結(jié)構(gòu)中,無規(guī)則卷曲所占比值最高,為55.37%,α-螺旋所占比值稍低,為35.57%,含量最低的為延伸鏈,其比值是9.06%。系統(tǒng)演化分析表明該推導(dǎo)蛋白與提莫菲維小麥的低分子谷蛋白同屬一支,而與偃麥草屬、黑麥的低分子谷蛋白關(guān)系較遠(yuǎn)。SDS-PAGE檢測發(fā)現(xiàn),目的蛋白成功表達(dá)。經(jīng)純化后對目的蛋白進(jìn)行摻粉試驗,結(jié)果發(fā)現(xiàn)目的蛋白對面粉品質(zhì)具有一定的正向作用。
【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】：2017
【分類號】：S512.1

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張林生,蔣紀(jì)云,張保軍;小麥籽粒發(fā)育過程中氨基酸的變化[J];作物學(xué)報;1997年03期

2 黃艷勝;玉米籽粒發(fā)育及產(chǎn)量形成[J];中國林副特產(chǎn);2002年01期

3 宋偉,孫蘭珍,類承斌,趙愛紅,劉青;有色小麥籽粒發(fā)育過程中籽粒色素含量動態(tài)變化[J];麥類作物學(xué)報;2004年02期

4 陳素省;張鳳路;郝艷敏;趙國順;江亞麗;王兆曉;;離體條件下玉米籽粒發(fā)育動態(tài)研究[J];華北農(nóng)學(xué)報;2006年S1期

5 ;墨卡小麥籽粒發(fā)育過程中增重情況[J];寧夏農(nóng)林科技;1975年12期

6 N.C.Shighal;李承道;;過氧化物酶的活性對普通小麥籽粒發(fā)育中干物質(zhì)積累的抑制效應(yīng)[J];麥類作物學(xué)報;1988年01期

7 王侯聰;邱思密;陳如銘;揚惠杰;;水稻輻照花粉對籽粒發(fā)育的影響(摘要)[J];福建稻麥科技;1989年02期

8 劉仲齊;植物激素在籽粒發(fā)育中的作用[J];種子;1991年02期

9 吳盛黎;包林;;玉米籽粒發(fā)育及影響因素的研究[J];貴州農(nóng)學(xué)院學(xué)報;1991年01期

10 金先春;馬平民;徐威生;徐林;張玲;;表油菜素內(nèi)酯對小麥籽粒發(fā)育的影響[J];河南農(nóng)業(yè)科學(xué);1991年11期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 葛培;李珊珊;郭廣芳;晏月明;;干旱脅迫下小麥籽粒發(fā)育比較蛋白質(zhì)組分析[A];2010中國作物學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2010年

2 李春喜;石惠恩;郭天財;;小麥籽粒發(fā)育過程中硝酸還原酶活性的動態(tài)變化[A];第一屆全國青年作物栽培作物生理學(xué)術(shù)會文集[C];1993年

3 王若仲;蕭浪濤;嚴(yán)欽泉;;內(nèi)源激素及植酸合成酶與亞種間雜交水稻籽粒發(fā)育關(guān)系研究[A];中國植物生理學(xué)會全國學(xué)術(shù)年會暨成立40周年慶祝大會學(xué)術(shù)論文摘要匯編[C];2003年

4 李秀菊;職明星;劉易科;;不同粒型小麥籽粒發(fā)育過程中細(xì)胞分裂素含量變化[A];21世紀(jì)作物科技與生產(chǎn)發(fā)展學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2002年

5 唐瑭;梁建生;;糖和激素對亞種間雜交稻籽粒發(fā)育及蔗糖合成酶活性的調(diào)節(jié)[A];2007中國植物生理學(xué)會全國學(xué)術(shù)會議論文摘要匯編[C];2007年

6 高利艷;王愛麗;李小輝;晏月明;;小麥籽粒發(fā)育過程中的蛋白質(zhì)組分析[A];中國作物學(xué)會2007年全國作物遺傳育種學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2007年

7 張艷霞;劉正輝;李剛?cè)A;王強盛;王紹華;丁艷鋒;;水稻籽粒發(fā)育和胚乳中淀粉結(jié)構(gòu)形成機理[A];中國作物學(xué)會栽培專業(yè)委員會換屆暨學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2007年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 記者 張鳳環(huán);我省玉米長勢良好[N];河北經(jīng)濟(jì)日報;2010年

2 麗君;小麥拌種肥四法[N];山西科技報;2002年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 李見坤;玉米籽粒發(fā)育基因UBL1的克隆與功能分析[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

2 石海波;玉米籽粒發(fā)育差異表達(dá)蛋白研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

3 崔勇;優(yōu)質(zhì)小麥陜253灌漿期籽粒發(fā)育的差異蛋白組學(xué)研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2017年

4 竇瑤;14-3-3蛋白在玉米籽粒發(fā)育過程中的功能機制研究[D];吉林大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 秦雁宇;玉米籽粒發(fā)育與籽粒小穗柄卸載關(guān)系的研究[D];河北農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

2 陳軍;小麥籽粒多酚氧化酶活性及其同工酶的研究[D];安徽農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

3 許微;小麥TaBEⅢ基因的克隆及淀粉合成相關(guān)基因在籽粒發(fā)育期的表達(dá)分析[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

4 劉惠惠;超高產(chǎn)夏玉米根系生理特性及其對籽粒發(fā)育的調(diào)控[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

5 孟佳佳;種植密度對玉米雌雄穗分化及籽粒發(fā)育的影響[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

6 王玉霞;脫落酸（ABA）對亞種間雜交稻籽粒發(fā)育及蔗糖合酶活性的調(diào)節(jié)機理研究[D];揚州大學(xué);2007年

7 盛婧;小麥內(nèi)源激素與籽粒發(fā)育和充實關(guān)系的研究[D];揚州大學(xué);2001年

，

本文編號：1283842