本文關鍵詞：紫花苜蓿響應低溫的差異蛋白質組學研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：紫花苜蓿(Medicago sative L.)是重要的多年生飼用牧草,因其營養(yǎng)豐富,適口性好,產草量高,抗逆性強,而被譽為“牧草之王”,是北方地區(qū)主栽的牧草品種之一。但北方(尤其是黑龍江)的低溫環(huán)境一直以來都是制約苜蓿產量、質量以及品種多樣性的因素之一,對紫花苜蓿低溫應答機制的研究具有一定的理論意義和實際價值。本研究通過田間試種試驗選擇了兩種抗寒差異較大的紫花苜蓿肇東和WL525HQ作為試驗材料,對其低溫脅迫下的各項生理指標進行了測定;優(yōu)化紫花苜蓿葉片低豐度蛋白的提取方法;通過雙向電泳與質譜聯(lián)用技術對兩種苜蓿響應低溫的差異蛋白質組進行了研究,并利用RT-PCR技術對差異蛋白進行驗證,以期從生理和蛋白質角度闡述紫花苜蓿應對低溫脅迫的適應機制。研究結果如下:1.對供試材料進行了田間試種試驗,調查結果顯示肇東苜蓿、WL323HQ、三得利、維多利亞和WL525HQ的生育期和各項農藝學性狀之間沒有明顯差異;但刈割后的植株再生高度和第二年返青率差異明顯。五種苜蓿的抗寒能力表現(xiàn)為肇東苜蓿WL323HQ三得利≥維多利亞WL525HQ。其中,肇東苜蓿和WL525HQ間的抗寒能力差異最大,可作為后續(xù)試驗的材料。2.對低溫脅迫下紫花苜蓿的各項生理生化指標測定結果顯示,紫花苜蓿的葉綠素含量降低,WL525HQ葉綠素降低比例高于肇東苜蓿�？寡趸窹OD、APX、GR、DHAR、MDHAR和GSH-PX活性呈上升趨勢,SOD活性先升高后降低;除APX外,其余酶在肇東苜蓿中活性增加更多,表現(xiàn)出與抗寒能力的正相關。低溫脅迫下,紫花苜蓿葉片的相對電導率升高,WL525HQ的電導率增長高于肇東苜蓿;葉片可溶性糖含量升高,肇東苜蓿糖的積累高于WL525HQ。游離氨基酸測定結果顯示,14種常見的游離氨基酸存在于紫花苜蓿葉片中(未檢測到蛋氨酸和甘氨酸);低溫脅迫下,肇東苜蓿中14種游離氨基酸含量均發(fā)生一定變化,WL525HQ中則有11種游離氨基酸含量發(fā)生變化(丙氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸不變);兩種苜蓿中游離氨基酸變化表現(xiàn)品種間的差異性;其中,肇東苜蓿游離脯氨酸的含量明顯高于WL525HQ,表現(xiàn)出與其抗寒能力的正相關。3.為了提高低豐度蛋白的分辨率,本研究通過Mg/NP-40與0、15%、17.5%、20%終濃度的PEG分別對紫花苜蓿葉片蛋白進行了分級提取,并篩選適合紫花苜蓿葉片低豐度蛋白提取的PEG濃度。結果表明,終濃度為17.5%的PEG能夠有效去除大部分高豐度蛋白RuBisCO,提高差異蛋白質點的檢測率,最適合紫花苜蓿葉片低豐度蛋白的提取,以此建立了紫花葉片低豐度蛋白的提取方法。4.對紫花苜蓿葉片的全蛋白和低豐度蛋白進行了分別提取,通過雙向凝膠電泳和質譜聯(lián)用技術對兩種苜蓿響應低溫的差異蛋白質組進行了研究。低溫脅迫下,在兩種紫花苜蓿中共鑒定出表達量發(fā)生1.5倍以上改變的差異蛋白點67個。通過生物信息學分析,根據(jù)蛋白質的功能將其進行分類:與光合作用相關蛋白占42%,與能量代謝相關蛋白占18%,與響應脅迫和氧化還原相關蛋白占13%,與生物合成相關蛋白占13%,與蛋白質加工相關蛋白占9%,未知功能蛋白占5%。5.低溫脅迫下,肇東苜蓿中有49個蛋白質的表達量發(fā)生改變,其中15個蛋白質也參與WL525HQ的低溫應答,但變化的方式與肇東苜蓿并不相同;其余34個蛋白質僅在肇東苜蓿中響應低溫脅迫,在WL525HQ中蛋白表達量并不發(fā)生變化。低溫脅迫初期(12 h),肇東苜蓿中有47個蛋白質表達量變化在1.5倍以上;脅迫7 d時,20個蛋白質表達量改變,一半以上的蛋白質表達趨于穩(wěn)定,不再變化。6.低溫脅迫下,WL525HQ中有24個蛋白質的表達量發(fā)生改變,其中9個蛋白質表達量僅在WL525HQ中發(fā)生改變。另有9個點在WL525HQ并不隨溫度變化而改變,但始終保持較高的表達量。低溫脅迫初期(12 h)有20個蛋白質表達量變化在1.5倍以上;脅迫7 d時,22個蛋白質表達量改變。7.對參與光合作用、能量代謝、響應脅迫及氧化還原、生物合成、蛋白質加工和未知功能蛋白的6個差異蛋白在mRNA水平進行驗證,肇東苜蓿和WL525HQ中,轉錄水平與蛋白質水平表達趨勢一致的蛋白占驗證蛋白總數(shù)的50%和66.7%。肇東苜蓿中,RuBisCO大亞基、烏頭酸水合酶、真核翻譯起始位點的蛋白水平表達量變化與其基因水平呈高度線性相關;WL525HQ中,RuBisCO大亞基、單脫氫抗壞血酸還原酶、肉桂酰輔酶A轉移酶、真核翻譯起始因子的蛋白表達量變化與基因水平呈高度線性相關。
【關鍵詞】：紫花苜蓿 低溫脅迫 RuBisCO 蛋白質組
【學位授予單位】：哈爾濱師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S541.9
【目錄】：

• 摘要11-13
• Abstract13-16
• 第1章 緒論16-36
• 1.1 紫花苜蓿抗寒性研究進展16-22
• 1.1.1 植物響應低溫的生理機制16-19
• 1.1.2 紫花苜蓿的抗寒性研究19-22
• 1.2 植物蛋白質組學研究22-34
• 1.2.1 蛋白質組學的產生22-23
• 1.2.2 植物蛋白質組學的研究技術23-25
• 1.2.3 植物響應低溫蛋白質組學研究進展25-32
• 1.2.4 紫花苜蓿蛋白質組學研究進展32-34
• 1.3 本研究的目的意義和技術路線34-36
• 第2章 紫花苜蓿響應低溫的生理生化研究36-54
• 2.1 試驗材料與方法36-42
• 2.1.1 試驗地概況36
• 2.1.2 供試材料36
• 2.1.3 試驗試劑與儀器36-37
• 2.1.4 試驗方法37-42
• 2.2 結果與分析42-53
• 2.2.1 紫花苜蓿農藝學性狀42-43
• 2.2.2 低溫脅迫對紫花苜蓿葉綠素含量的影響43-44
• 2.2.3 低溫脅迫對紫花苜蓿各種抗氧化酶活性的影響44-47
• 2.2.4 低溫脅迫對紫花苜蓿細胞膜透性的影響47-48
• 2.2.5 低溫脅迫對紫花苜�？扇苄蕴呛康挠绊�48-49
• 2.2.6 低溫脅迫對紫花苜蓿游離氨基酸含量的影響49-53
• 2.3 本章小結53-54
• 第3章 紫花苜蓿響應低溫的差異蛋白質組學研究54-104
• 3.1 試驗材料與方法54-62
• 3.1.1 供試材料54
• 3.1.2 試驗試劑與儀器54-55
• 3.1.3 試驗方法55-62
• 3.2 結果與分析62-103
• 3.2.1 紫花苜蓿低豐度蛋白優(yōu)化結果62-66
• 3.2.2 紫花苜蓿響應低溫的差異蛋白質組學分析66-95
• 3.2.3 差異蛋白的RT-PCR分析95-103
• 3.3 本章小結103-104
• 第4章 討論104-118
• 4.1 供試品種的選擇104
• 4.2 PEG法提取紫花苜蓿葉片低豐度蛋白104-105
• 4.3 紫花苜蓿對低溫的響應機制105-114
• 4.3.1 紫花苜蓿光合作用系統(tǒng)對低溫的響應105-108
• 4.3.2 紫花苜蓿減緩能量代謝響應低溫脅迫108-110
• 4.3.3 紫花苜蓿抗氧化還原系統(tǒng)對低溫的響應110-112
• 4.3.4 紫花苜蓿生物合成相關蛋白對低溫的響應112-113
• 4.3.5 紫花苜蓿蛋白質加工相關蛋白對低溫的響應113-114
• 4.4 兩種紫花苜蓿的抗寒差異性分析114-116
• 4.4.1 肇東苜蓿對低溫脅迫的響應114-115
• 4.4.2 WL525HQ對低溫脅迫的響應115-116
• 4.5 差異蛋白表達量驗證116
• 4.6 本研究的創(chuàng)新點及展望116-118
• 結論118-119
• 參考文獻119-134
• 附錄134-137
• 攻讀博士期間發(fā)表的論文137-139
• 致謝139

【參考文獻】

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 鄧綱;苧麻響應N、P、K虧缺差異蛋白質組學研究[D];華中農業(yè)大學;2014年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉嘯然;苗期低氮處理對水培黃瓜生長及AsA代謝相關酶活性的影響[D];中國農業(yè)科學院;2011年

  本文關鍵詞：紫花苜蓿響應低溫的差異蛋白質組學研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：324477