本文關(guān)鍵詞：鐵、錳、鋅缺乏下馬鈴薯試管苗差異蛋白質(zhì)組分析

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【摘要】：鐵(Fe)、錳(Mn)、鋅(Zn)是植物所必需的微量礦質(zhì)元素,它們在植物的各種代謝和生理過程中發(fā)揮重要作用。Fe、Mn、Zn的缺乏會制約植物的生長,影響其生物量生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。馬鈴薯(Solanum tuberosum L.)作為第四大糧食作物,不僅淀粉含量豐富,糖、脂、蛋白質(zhì)、礦物鹽、粗纖維和維生素含量也較高。研究馬鈴薯礦質(zhì)營養(yǎng)缺乏下差異表達蛋白,分析其功能,在蛋白表達水平揭示馬鈴薯應(yīng)對礦質(zhì)營養(yǎng)缺乏的內(nèi)在調(diào)控機制,對提高馬鈴薯自身吸收利用礦質(zhì)營養(yǎng)的能力,闡釋馬鈴薯適應(yīng)礦質(zhì)營養(yǎng)缺乏的分子機理具有重要意義。本研究以馬鈴薯無菌苗為材料,應(yīng)用組學(xué)技術(shù)高通量探究Fe、Mn、Zn缺乏下馬鈴薯試管苗葉片中差異表達蛋白質(zhì)組,將有助于從整體和動態(tài)的蛋白質(zhì)水平解析礦質(zhì)營養(yǎng)缺乏的傷害機理以及馬鈴薯的內(nèi)在適應(yīng)機制。研究結(jié)果如下:1、Fe缺乏造成馬鈴薯葉片葉綠素含量顯著降低,其中完全缺Fe導(dǎo)致葉綠素含量降低幅度最大,較對照降低87%。通過差異蛋白質(zhì)組分析馬鈴薯在Fe缺乏下的葉片差異蛋白,鑒定到146個差異蛋白質(zhì)。這些蛋白質(zhì)按照其參加的生物學(xué)過程又分為10個功能類別,涉及光合作用、代謝、細胞防御、分子伴侶、氧化還原、儲藏蛋白、骨架蛋白、轉(zhuǎn)錄翻譯、生長素響應(yīng)和物質(zhì)運輸?shù)裙δ芊懂牎?、Mn缺乏下,隨著培養(yǎng)液中Mn濃度的降低,馬鈴薯葉片中葉綠素含量逐漸降低,在1μM、0μM Mn濃度處理下,馬鈴薯葉片中葉綠素含量分別較對照降低5%和16%。通過差異蛋白質(zhì)組分析馬鈴薯在Mn缺乏下的葉片差異蛋白,鑒定到55個差異蛋白質(zhì)。這些蛋白質(zhì)按照其參加的生物學(xué)過程又分為9個功能類別,涉及光合作用、代謝、生長素響應(yīng)、細胞防御、氧化還原、儲藏蛋白、轉(zhuǎn)錄翻譯、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和物質(zhì)運輸?shù)裙δ芊懂牎?、缺Zn脅迫下,馬鈴薯試管苗葉片中葉綠素含量較對照降低9%。通過差異蛋白質(zhì)組分析馬鈴薯在缺Zn脅迫下的葉片差異蛋白,鑒定到42個差異蛋白質(zhì)。這些蛋白質(zhì)按照其參加的生物學(xué)過程又分為8個功能類別,涉及光合作用、代謝、細胞防御、氧化還原、骨架蛋白、轉(zhuǎn)錄翻譯、生長素響應(yīng)和物質(zhì)運輸?shù)裙δ芊懂�。Fe、Mn、Zn缺乏造成馬鈴薯葉綠素含量顯著降低,表明Fe、Mn或Zn缺乏對葉綠素的合成均有一定抑制作用,推測可能會導(dǎo)致光合效率下降,碳水化合物積累改變,影響植物的正常生長。馬鈴薯在Fe、Mn、Zn缺乏下,光合作用相關(guān)蛋白放氧增強蛋白和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶大亞基表達顯著下調(diào),影響馬鈴薯光合放氧及光合碳同化進程。Mn或Zn缺乏下誘導(dǎo)了PSI反應(yīng)中心亞基和葉綠體ATP合酶的上調(diào)表達,進而增強光合作用中的產(chǎn)能反應(yīng)以促進對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。馬鈴薯在Fe、Mn、Zn缺乏下,能量代謝相關(guān)酶呈現(xiàn)上調(diào)表達,糖酵解和TCA循環(huán)過程增強以適應(yīng)營養(yǎng)脅迫。推測馬鈴薯在營養(yǎng)缺乏下可能需要更多的還原力和ATP來提高對營養(yǎng)的獲取和轉(zhuǎn)運機制以應(yīng)對不利條件。Fe、Mn或Zn的缺乏誘導(dǎo)了馬鈴薯防御系統(tǒng)。生長素結(jié)合蛋白在完全缺Fe下顯著下調(diào)表達,進而抑制馬鈴薯幼苗的生長和發(fā)育。這一結(jié)果與缺Fe脅迫下馬鈴薯植株矮小的生理表型有密切關(guān)聯(lián)。馬鈴薯應(yīng)對缺Zn脅迫則生長素結(jié)合蛋白上調(diào)表達,進而減輕對植株生長的抑制作用。
【學(xué)位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S532

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 ;Responses of differences in iron and manganese partitioning patterns within and among organs on legume biomass in limestone and sandstone areas[J];Chinese Journal of Geochemistry;2006年S1期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張紹梅;微量元素不同穩(wěn)態(tài)水平下馬鈴薯試管苗生長發(fā)育模式分析[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

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本文編號：1287746