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小麦抗白粉病近等基因系的差异蛋白质组学研究

关西贞

   小麦白粉病是由白粉病菌(Blumeria graminis f. sp. tritici, Bgt)侵染引起的小麦重要真菌病害之一,它流行性强,危害严重,该病害发生流行常常造成小麦严重减产,甚至导致绝收。小白冬麦是北疆古老的冬麦地方品种,主要分布于新疆乌鲁木齐、景化及玛纳斯等地,其抗白粉病能力表现突出,为我国特有的地方抗病品种。小白冬麦所含的抗白粉病基因xbd定位于7B染色体,并与Pm5位点紧密连锁,至今保持着一定的抗白粉病能力和较低的毒性频率,对E01、E03、E05、E09、E15、E16、E18、E20、E26、E30和E31共11个小麦白粉菌菌株表现抗病。 本研究选用两个近等基因系作为研究材料,易感白粉病的小麦品种百农3217,和含有抗白粉病基因xbd的百农3217的近等基因系(xbd/百农3217(BC7F8)、抗白粉病,中国农业科学院作物所惠赠)。从生理生化与蛋白质组学角度研究两个小麦材料对白粉病反应的差异,揭示(1)0-6天内,白粉菌侵染两个近等基因系材料,对过氧化氢含量及其相关代谢酶活性的影响。(2)三叶期幼苗接种白粉菌4天后,两个近等基因系材料的蛋白质组学差异。力图了解病原入侵寄主后所引起的生理变化与蛋白表达变化情况,揭示寄主小麦与病菌之间的互作机制,并获得有价值的抗白粉病特异蛋白。 获得的主要结果如下: 1.白粉菌侵染小麦0-6天,抗病品系相对于感病品系,H2O2含量显著升高,H2O2含量对小麦抗白粉病有很重要的作用。小麦对白粉病的抗病性可能与植物体内活性氧的积累有关,H2O2含量的变化是由一些抗氧化酶系统共同作用的结果。 2. H2O2相关代谢酶活性,在感病品系中变化较大,显著高于抗病品系。在接种白粉病菌5d后,感病品系小麦体内SOD、GR、GPX、APX、GST酶活性显著升高,并显著高于抗病小麦品系,而抗病小麦品系体内SOD、GR、GPX、APX、GST酶活性并没有显著的变化。感病品系与病菌互作后,体内各种生理指标都发生了很大变化,说明病菌对感病品系侵染后,引起了一种应激反应,是对病害胁迫的一种适应调节,且近等基因系抗病品系对白粉病菌表现免疫,病菌并没有引起抗病品系体内各种酶类的很大变化。 3.优化了小麦幼苗叶片蛋白的提取、分离和染色技术,获得了分离清晰、蛋白点多的电泳胶图。蛋白提取加入10%PVP研磨叶片,适量增加裂解液中CHAPS和硫脲的含量,并增加了超声处理步骤;等电聚焦水化液中加入4%DTT,增加除去离子步骤,电压至500V,延长时间至5h,等电聚焦电压维持8000V,时间至13h;SDS凝胶电泳调整电泳缓冲液中SDS含量至0.1%和琼脂糖固定液的浓度至0.5%。这样,利用pH 3-10,24cm胶条,经蛋白双向电泳,硝酸银染色和PDQuest软件分析,检测到2500个蛋白质点。 4.经过双向电泳分离,在感病和抗病材料中检测出具有显著性差异的蛋白点230个,质谱鉴定、数据库搜索获得19个具有明确功能的蛋白质点。这些蛋白包括:抗性相关蛋白、光合和电子传递相关蛋白、代谢相关蛋白、其它功能蛋白等。抗性相关蛋白包括系统获得性抗性体系的病程相关蛋白,如β-1,3-葡聚糖苷酶(点2)、β-葡萄糖苷酶(点6)、茉莉酸诱导蛋白(点7),和SAR体系中诱导防卫蛋白如氧甲基转移酶(点1)、TIR-NBS-LRR类抗病相关蛋白(点8);光合和电子传递相关蛋白有光系统II蛋白(点15)、Rubisco活化酶(点11、12、13、16)、细胞色素b6(点4)、氧协同进化复合体前体(点14);代谢相关蛋白如苹果酸脱氢酶(点19)、脂肪酶I(点21)、谷氨酸合成酶(点10);及其它功能蛋白,如核糖体蛋白L11(点3),蛋白合成有关,腺苷高半胱氨酸酶(点20),核苷酸转运有关,钾离子通道蛋白属膜转运蛋白(点9),β-微管蛋白(点17)属于结构蛋白。……   
[关键词]:小麦;白粉病;生理指标;蛋白质组学;抗病相关蛋白
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:山东农业大学2010年