本文關(guān)鍵詞：基于磷酸化蛋白質(zhì)組學蘋果砧木干旱脅迫響應的分子機理研究

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【摘要】：植物對干旱脅迫的響應是一個非常復雜的現(xiàn)象,不同物種具有的個體特性也不相同。人們對草本植物的抗旱機理已進行了較多研究,而多年生木本植物在抗旱過程中的生理與分子機理仍不清楚。蘋果是世界重要的園藝作物之一。為了研究干旱脅迫條件下蘋果砧木的生理生化特性以及初步探索依賴磷酸化信號轉(zhuǎn)導的調(diào)控機制,鑒定到抗旱響應磷酸化蛋白,本文以蘋果M26與山定子兩個基因型砧木為試材,通過各項生理生化指標的測定以及采用nanoLC-ESI-MS/MS串聯(lián)質(zhì)譜與TiO2富集相結(jié)合的方法進行的磷酸化蛋白質(zhì)組鑒定,對蘋果砧木響應機理進行闡述。主要結(jié)果如下:1.隨著干旱程度的加重,蘋果兩個基因型砧木通過不斷增加可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)與游離脯氨酸(FP)等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量來響應持續(xù)干旱脅迫。,同時,在持續(xù)干旱脅迫過程中,山定子葉片內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累量是高于M26的,表明山定子的抗旱性優(yōu)于M26。2.隨著干旱脅迫的持續(xù),葉片內(nèi)丙二醛(MDA)含量升高。蘋果砧木的抗氧化酶系統(tǒng)與AsA-GSH循環(huán)系統(tǒng)可在一定程度上消除體內(nèi)活性氧帶給細胞膜的氧化損傷,超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)、谷胱甘肽還原酶(GR)、抗壞血酸(AsA)與還原型谷胱甘肽(GSH)等指標的值于脅迫前期持續(xù)升高,而于后期時不斷下降,峰值出現(xiàn)在第6 d,即中度干旱脅迫,且山定子消除活性氧的能力高于M26。3.參與碳代謝過程的淀粉酶(AMY)與轉(zhuǎn)化酶(INV)活性,在干旱脅迫發(fā)生的前期迅速增至峰值(中度干旱脅迫)隨后緩慢降低,而氮代謝過程的兩種相關(guān)酶活硝酸還原酶(NR)與谷氨酰胺合成酶(GS)則持續(xù)下降,且山定子四種酶活均高于M26。4.采用中度干旱脅迫時蘋果兩個基因型砧木的葉片組織進行磷酸化蛋白質(zhì)組的鑒定研究,兩個基因型共識別到595條唯一的磷酸化肽,682個磷酸化位點(593個pS,80個pT與9pY)與446個磷酸化蛋白。通過Motif-X程序,獲得6個顯著富集的磷酸化基序,被公認為是促分裂原活化蛋白激酶(MAPK),細胞周期蛋白依賴性激酶(CDK),類細胞周期蛋白依賴性激酶(CDK-like),酪氨酸激酶II(CK-II),鈣調(diào)素激酶II(CaMK-II),蛋白激酶A(PKA)和蛋白激酶C(PKC)識別的基本基序。5.根據(jù)兩個基因型磷酸化蛋白的差異性分析,在M26中識別到12個PLSC磷酸化蛋白在磷酸化水平上發(fā)生顯著變化(PLSC),山定子中共識別到46個PLSC磷酸化蛋白,其中兩個基因型相同的PLSC磷酸化蛋白有9個。對PLSC磷酸化蛋白進行GO分析,鑒定到與干旱脅迫響應相關(guān)的磷酸化蛋白,主要參與代謝、轉(zhuǎn)錄、翻譯、蛋白質(zhì)加工等過程的調(diào)控。對mRNA水平上的驗證,TFIIE1、IF3B、Hsp70、Hsp70-90、TUBA3與RPL5等6個基因在mRNA水平表達差異顯著,且與其相應的磷酸化蛋白豐度一致。6.對兩個基因型間磷酸化蛋白的差異性分析,在M26鑒定到的5個差異磷酸化蛋白,微管結(jié)合蛋白70-1-lik(microtubule-associated protein 70-1-like)和3個未知磷酸化蛋白發(fā)生磷酸化的肽和位點與山定子完全相同,而�；o酶A結(jié)合域蛋白(acyl-CoA-binding domain-containing protein 4)在兩個基因型中發(fā)生磷酸化的肽與位點均不相同,表明在中度干旱脅迫條件下M26的抗旱機制與山定子相同,主要涉及脂類代謝與細胞骨架變化;山定子中鑒定到的其余30個差異磷酸化蛋白大多數(shù)參與了碳氮代謝過程。7.根據(jù)蘋果兩基因型砧木的生理與磷酸化蛋白質(zhì)組學分析,干旱脅迫下,磷酸化蛋白主要通過調(diào)節(jié)脂類代謝與碳氮代謝過程,進而清除活性氧與合成滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)以抵御干旱脅迫對植株造成的損傷。
【學位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S661.1

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