本文關(guān)鍵詞：小麥種質(zhì)N0308抗白粉菌侵染影響的差異蛋白質(zhì)組學研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：小麥白粉病是由�；桶追劬鶥lumeria graminis f.sp.tritici(Bgt)引起的一種小麥常見病害,是世界范圍內(nèi)顯著影響小麥生產(chǎn)產(chǎn)量的重要病害之一�？共』驘o疑是抵御白粉病害最經(jīng)濟有效的手段。目前,利用遠緣雜交抗病育種技術(shù),已成功的向普通小麥導入多個近緣野生物種抗病基因,這些抗性基因顯示出不同程度的抗病性。為進一步揭示植物抗病機制,揭示寄主-病原體相互作用下的分子機制,近年來開展了許多基因組和轉(zhuǎn)錄組學方面的研究,但在蛋白質(zhì)組學方面的研究較少。因此,本文使用蛋白質(zhì)組學及相關(guān)研究,旨在解釋小麥白粉病抗性反應的分子機制。小麥白粉病抗病新品系N0308攜帶抗白粉病基因PmG25,該品系是通過野生二粒小麥(T.dicoccoides)G25與中國小麥白粉病易感小麥“陜253”雜交得來。本實驗通過接種Bgt E09后,使用二維凝膠電泳以及質(zhì)譜分析對小麥葉片進行蛋白質(zhì)組學分析。研究結(jié)果揭示了參與小麥響應病菌脅迫作用的防御相關(guān)蛋白及其網(wǎng)絡(luò)。最后,對于差異表達蛋白使用實時熒光定量PCR從轉(zhuǎn)錄水平進行驗證。該研究的主要發(fā)現(xiàn)如下:1.與未被感染的小麥相比,感染24,48和72小時的小麥總共得到87個具有顯著差異(1.5-倍變化;p0.05)并且可重復的凝膠蛋白質(zhì)點。其中,37個點為下調(diào)表達,其余則在誘導后上調(diào)表達。參考小麥的NCBInr數(shù)據(jù)庫及親緣較近的小麥屬物種質(zhì)譜數(shù)據(jù)注釋了其中79個蛋白。這些蛋白質(zhì)的功能表明他們參與的代謝途徑包括:脅迫和抗病性(20%)、光合作用(14%)、糖代謝(14%)、翻譯和轉(zhuǎn)錄(11%)、能量調(diào)節(jié)(6%),蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)(6%)、次生代謝(9%)、基因表達(4%),和細胞重組(3%)。2.被Bgt-接種的樣本中,上調(diào)的幾個抗病蛋白屬于CC-NBS-LRR防御基因家族。重要的是,三個蛋白質(zhì)顯示出具有白粉病抗性基因序列Pm3b同源性,另一個被確認為類似Pm3b抗病蛋白2Q4。其他蛋白質(zhì)鑒定抗病蛋白CNL2,LRR14和RPM1。除此之外,研究發(fā)現(xiàn)兩個分子伴侶蛋白,兩個病原相關(guān)的蛋白質(zhì)和一些過敏反應、化學防御有關(guān)的蛋白在小麥葉片組織中表現(xiàn)過量誘導表達。3.總體而言,通過蛋白質(zhì)組學數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)了由小麥白粉病誘發(fā)的幾個復雜的代謝途徑,這些途徑參與防御響應基因Pm3b相互作用介導引起的特定抗性反應。病菌接種侵染后,抑制小麥光合主要蛋白和增強糖代謝與能量通路相關(guān)蛋白表達的結(jié)果意味著提高能量代謝有助于激活主動防御病原菌侵害途徑,并維持細胞穩(wěn)態(tài)。另外,次生代謝物,轉(zhuǎn)錄和翻譯的不同表達也暗示著其在隨后的小麥抗病分子相應機制中發(fā)揮著重要的作用。4.17個特定基因的熒光定量PCR分析結(jié)果表明,其中6個基因的轉(zhuǎn)錄表達的蛋白質(zhì)表達水平具有一致性;1個基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控與蛋白質(zhì)表達水平呈現(xiàn)相反的結(jié)果;其他基因的轉(zhuǎn)錄水平與蛋白質(zhì)組學結(jié)果具有部分一致性。蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控可能引起這些差異。這個結(jié)果給我們提供了一個重要提示,白粉病可能在不影響特定基因轉(zhuǎn)錄的情況下改變小麥植株中蛋白質(zhì)表達。
【關(guān)鍵詞】：小麥 抗白粉病 葉片蛋白組學 雙向電泳 基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜 實時定量PCR
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S435.121.46
【目錄】：

• ABSTRACT6-8
• 摘要8-12
• Chapter 1 Review of Literature12-37
• 1.1 Research progress on powdery mildew of wheat12-20
• 1.1.1 Features and causes of wheat powdery mildew13-15
• 1.1.2 Prevention and control of the disease15-16
• 1.1.3 Wheat powdery mildew resistant genes and genetic researches16-20
• 1.2 Proteomics and recent advances in proteomic techniques20-22
• 1.3 Research progress on wheat proteomics22-24
• 1.3.1 Proteomics for studying genetic variability of wheat22-23
• 1.3.2 Proteomic research for biotic and abiotic stresses of wheat23-24
• 1.4 Use of proteomics in plant pathology and resistant breeding24-33
• 1.4.1 Proteomics of plant pathogenic fungi26-28
• 1.4.2 Proteomic research for disease resistance of rice28-29
• 1.4.3 Proteomic research for disease resistance of maize29-31
• 1.4.4 Proteomic research for disease resistance of wheat31-33
• 1.5 Prospects of proteomics33-34
• 1.6 Layout of the study34-37
• 1.6.1 Purpose and significance of the research34-36
• 1.6.2 Technical workflow of the study36-37
• Chapter 2 Materials and Methods37-57
• 2.1 Materials37-43
• 2.1.1 Plant material37
• 2.1.2 Biochemical reagents37-38
• 2.1.3 Major instruments and equipements38
• 2.1.4 Sample preparation38-43
• 2.2 Methods43-57
• 2.2.1 Seedling growth and powdery mildew inoculation43
• 2.2.2 Protein extraction43-44
• 2.2.3 Quantification of protein in the sample44
• 2.2.4 Two-dimensional gel electrophoresis (2-DE)44-48
• 2.2.5 Gel staining48-49
• 2.2.6 Analysis of gels for differentially expressed protein49
• 2.2.7 Mass spectrometry analysis49-50
• 2.2.8 Searching databases and protein identification50-51
• 2.2.9 Functional analysis51
• 2.2.10 Validation of selected DEPs through real-time q RT-PCR51-57
• Chapter 3 Results and Analyses57-75
• 3.1 Optimization of methods and technology57-58
• 3.2 Analysis of 2-DE gels for differential expression of proteins58-60
• 3.3 Bioinformatic analysis and identification of DEPs60-61
• 3.4 Functional category of identified proteins61
• 3.5 Expression patterns of the identified proteins61-69
• 3.6 Post-translational modifications of proteins69-72
• 3.7 Transcription analysis of the selected genes72-75
• Chapter 4 Discussions75-93
• 4.1 Wheat-Bgt interaction in relation to gene-for-gene concept75-76
• 4.2 Functional implications of identified proteins in wheat-Bgt interaction76-90
• 4.3 Proposed defensive pathway of wheat in response to Bgt infection90-91
• 4.4 Validation of selected genes at transcriptional level through q RT-PCR91-93
• Chapter 5 Summery and Innovation93-96
• 5.1 Summery93-94
• 5.2 Innovation94-95
• 5.3 Research prospects95-96
• References96-117
• Acknowledgements117-118
• About the Author118

【共引文獻】

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本文編號：282299