简介:关于蛋白质花药方面的论文题目、论文提纲、蛋白质花药论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
(1.长沙理工大学化学与生物工程学院, 湖南 长沙 410114；2.湖南农业大学油料作物研究所,湖南 长沙 410128；3.教育部植物发育学重点实验室,湖北 武汉 430072)
花药满田:萧山百年小学的营养午餐还带虫？ 补蛋白质也不能这么补 九点半 151023
摘 要: 对红莲型细胞质雄性不育水稻小孢子发育二核期花药总蛋白质进行双向电泳分离,通过考马斯亮蓝染色,获得分辨率和重复性较好的双向电泳图谱.采用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱鉴定12个蛋白质点,液相色谱质谱/质谱联用技术鉴定另外7个蛋白质点,这些蛋白质分别参与糖类物质的合成及代谢(5个点)、蛋白质生物合成及代谢(3个点)、转录(2个点)、次生代谢产物合成(2个点)、信号转导(1个点)、细胞疾病和死亡(1个点)及未知功能蛋白(5个点).除1个蛋白酶亚基(点9)仅在不育系中表达外,其他18个蛋白质点在不育系中缺失或表达量降低,因而花粉发育过程中糖类及蛋白质的正常积累受到影响,与花粉不能正常发育密切相关.
关 键 词：水稻；二核期花药；蛋白质组；花粉败育
中图分类号：S511.01 文献标志码：A 文章编号：1007–1032(2013)02–0126–05
细胞质雄性不育(cy论文范文la论文范文ic male sterile,CMS )是受到细胞核和细胞质基因双重调控的母性遗传性状,对CMS机理的研究将有助于深化对核质互作的认识,推动对成花机制和花粉发育等重大发育学问题的研究[1].虽然分子水平的研究以及相关基因的克隆,有助于了解水稻雄性不育和育性恢复机理[2],但仍然不能解释CMS基因导致花粉功能丧失的机制.对于细胞质雄性不育比较成熟的假说是,植物小孢子发育过程中,花粉不能积累足够的淀粉而导致不育[3],而花药绒毡层对花粉的发育起重要作用,绒毡层发育不正常可导致花粉不育[4].
水稻红莲型细胞质雄性不育材料主要表现为小孢子发育二核期花粉败育[5],笔者在对红莲型细胞质雄性不育水稻小孢子发育四分体时期[6]和单核期花药总蛋白质[7]比较研究的基础上,利用蛋白质组技术继续对小孢子发育过程二核期花药总蛋白质进行比较分析.结合双向电泳和质谱技术,通过比较不育系和保持系蛋白质表达的差异并鉴定差异蛋白,探讨不育系花粉败育的原因.
1 材料与方法
1.1 材 料
红莲型水稻细胞质雄性不育保持系(粤泰B)和不育系(粤泰A),取自武汉大学试验田.参照文献[8]选取水稻小孢子发育二核期穗子,于4 ℃下小心挑出花药,置 –70 ℃冰箱备用.
1.2 方 法
1.2.1 提取花药蛋白质
参照文献[6]花药蛋白质的提取及水化方法,并以牛血清白蛋白作标准曲线,参照文献[9]的方法,测定蛋白质浓度.
1.2.2 双向电泳及凝胶成像
等点聚焦(IEF,采用固相胶条pH4~7,18 cm)、SDS–PAGE及考染显色按照文献[6]的方法进行, 重复3次.通过PDQuest 8.0图像分析软件对不同的电泳图谱进行匹配分析,并计算出每个点的丰度、3次重复中差异点丰度的平均值及粤泰A对粤泰B的比率倍数.对3次重复表达差异倍数为2.0以上(P<,0.05)的点进行MS或者MS/MS分析.
1.2.3 2D胶蛋白质点的酶解、质谱分析及生物信息学分析
参照文献[6]的方法进行.
2 结果与分析
对二核期花药总蛋白质2DE分离,结果见图1.通过软件分析比较后发现,25个蛋白质点在粤泰A和粤泰B中差异表达；对其进行质谱分析,其中10个点通过MALDI–TOF/MS分析得到了鉴定.对15个未被鉴定的点继续进行LC–MS/MS分析,其中有7个点被鉴定；对质谱鉴定的蛋白质点进行编号,在图1中用箭头标出,已鉴定蛋白质信息见表1.
19个蛋白质点被鉴定为18个蛋白质,其中点15和16被鉴定为同一个蛋白质.19个蛋白质分别参与糖类物质的合成/代谢(点1、15、16、17和18)、蛋白质的生物合成/代谢(点2、8和9)、次生代谢产物合成(点7和11)、转录(点12和14)、细胞疾病和死亡(点6)及信号转导(点5),此外尚有5个蛋白质功能未知(点3、4、10、13和19).所有已鉴定蛋白质除点9外,均在不育系粤泰A中缺失或表达下调,而在保持系粤泰B中特异表达或上调；其中点3、8和19在不育系中的表达量分别为可育系中的50%、30%和40%,其他15个蛋白质点均在不育系中缺失.
3 讨 论
本研究结果表明,与碳代谢和氮代谢相关的蛋白质在不育系中表达下调或缺失,可能导致花粉发育过程中ATP和蔗糖减少,从而导致底物不足,进一步影响能量不足,最终导致花粉败育[10].ADP–葡萄糖磷酸转移酶亚基(ADP–Glc PPase,点15和16),是淀粉合成关键酶,高等植物的ADP–Glc PPase由起调节作用的大亚基和起催化作用的小亚基两部分组成[11].淀粉的生物合成关键步骤为葡萄糖–1–磷酸(Glucose–1–phosphate)转变成ADP–葡萄糖(ADP–glucose),该关键步骤由ADP–Glc PPase催化(ATP+alpha–D–glucose 1–phosphate等于 diphosphate + ADP–glucose),ADP–葡萄糖作为淀粉合成的糖基供体[12].本研究中,不育系花药中ADP–Glc PPase大亚基缺失,使得淀粉的合成受到影响.淀粉是花粉发育和萌发过程中为其提供可溶性糖的重要储备物,在雄性不育系花粉发育过程中,淀粉积累过早终止最终导致花粉败育[13].Datta等证明玉米花粉发育受ADP–Glc PPase 表达量的影响[4].在本研究中,CMS水稻二核期花药中ADP–Glc Ppase大亚基缺失,可能使淀粉合成水平降低,从而影响花粉发育,此结果与前期对小孢子发育四分体时期和单核期花药蛋白质组的研究结果一致.
肌动蛋白(点6)在不育系中缺失. 肌动蛋白是真核生物微丝的主要组成物,在植物细胞发育中起着重要的作用,其在花药中的分布不仅与花粉发育密切相关,还影响花粉萌发过程中花粉管的形成[14].肌动蛋白介导的细胞骨架重塑在花粉发育过程中的有丝分裂和细胞延长以及花粉萌发过程中的花粉管生长均起作用[15].关和新等[16]发现在马协型细胞质雄性不育系花药中导管缺乏和筛管减少,推测不育系花药维管束结构异常导致其营养运输功能缺陷, 从而导致花粉因营养匮乏而败育.笔者推测在红莲型细胞质雄性不育系花药中微管束发育异常,与花粉败育密切相关.
有研究表明,在油菜[17]和红莲型CMS水稻[18]中,因花药糊粉层细胞的非正常细胞程序化死亡(programmed cell death, PCD)而导致了花粉败育.本研究发现1个蛋白酶亚基(点9)仅在不育系表达,而在保持系中缺失,此蛋白酶亚基可能与PCD相关.在植物中,蛋白质水解和氧胁迫相关,活性氧(ROS) 能促进蛋白质水解[19].因为氧胁迫环境中,细胞内蛋白质易被氧自由基氧化,而被氧化的蛋白质优先被水解酶识别并水解[20].ROS本身在植物PCD过程中可能起两个方面的作用：一是作为信号分子启动细胞内的某些级联反应,最后导致细胞死亡[2]；二是作为有毒分子可以直接杀死植物细胞,这在植物防御反应中起重要作用,氧化迸发产生的高浓度ROS在植物细胞中的积累能杀死受伤区域的边际部位细胞,阻止受伤部位的扩散,从而将植物体损失减少到最小[21–22].Wan等[8]发现红莲型水稻不育系四分体时期花药内ROS相对于保持系有大幅度增加,表明ROS作为信号下调了小孢子发育时期起重要作用的抗氧化酶系的表达.ROS的持续积累导致了氧化胁迫超出了抗氧化系统的承受能力,反过来又加剧小孢子发育过程中的细胞伤害.笔者推测不正常ROS的积累会导致对各种生物大分子的氧化伤害,例如细胞膜蛋白的过氧化,从而导致蛋白质结构被破坏,这些被破坏的蛋白质被蛋白水解酶识别并水解.由此推测,红莲型不育水稻花粉败育过程是一个由ROS缓慢积累而导致的异常细胞程序性死亡过程,蛋白质水解酶亚基仅在不育系中表达,可能与不育系中大幅度增加的ROS相关,从而也和小孢子的异常PCD相关.
此外,还有一些蛋白质被发现在不育系中表达缺失,可能也与花粉败育相关,如分子伴侣蛋白(putative chaperonin 21 precursor,Cpn 21,点2)与蛋白质合成相关.Cpn21在植物生长发育中起着重要的作用,抑制Cpn21基因的表达可导致烟草和番茄种子败育[23].
除以上与代谢、蛋白质合成以及调节功能相关的蛋白质外,本研究还发现不育系与可育系中还有很多其他差异表达的蛋白质.这些蛋白质参与转录、信号转导、细胞结构以及细胞死亡/疾病等.这些蛋白质在不育系和可育系之间的差异表达说明它们与细胞质雄性不育和育性恢复具有一定的关联,因而需要更进一步验证和解释其中的关联.
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责任编辑：罗慧敏
英文编辑：罗 维
总结：主要论述了蛋白质花药论文范文相关参考文献文献
花药满田引用文献:
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[2] 睡满论文范文 睡满相关论文范文例文2万字
[3] 情牵湘浙爱满深山论文范文 情牵湘浙爱满深山相关硕士论文开题报告范文10000字
