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干旱和强光胁迫对水稻类囊体膜蛋白质组的影响

范云峰

   本实验以粳稻日本晴为实验材料,研究了干旱和强光胁迫对水稻叶片光合速率、叶绿素荧光等生理指标的影响。在此基础上,应用蛋白质组学研究手段分析了干旱和强光胁迫下水稻类囊体膜蛋白质组的变化。获得的主要结果如下: 1、在干旱条件下,随着土壤含水量的降低,水稻叶片水势、叶片的光合速率、气孔导度、Fv/Fm、ΦPSⅡ和qP不断下降,受抑制程度随干旱胁迫加剧而逐渐增大;与对照相比,qNP则随干旱胁迫程度加剧而增加。表明干旱引起的光合速率的下降除与气孔导度下降有关外,光合作用的非气孔因子(即光合光化学活性等)也受到了显著影响。 2、在强光条件下,水稻叶片的光合速率、Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP和qNP等生理指标同样呈现出抑制性变化,但与干旱胁迫的相比,受抑制程度相对较小。 3、建立了一套分离纯化水稻叶绿体和类囊体膜并且进行细胞器亚组分的蛋白质组学研究的系统的方法。实验结果表明,在差速离心的基础上再结合密度梯度离心可以得到高完整率的叶绿体,对叶绿体低渗裂解后多次清洗,可以简单高效地获得类囊体膜,从而为细胞器亚组分的蛋白质组学分析奠定了基础。 4、比较研究了含有4%CHAPS、2%CHAPS/2%SB3-10、4%ASB-14和4%TritonX-100不同去垢剂的四种常用裂解液配方对样品中疏水蛋白质(包括膜蛋白)的溶解性的影响。结果表明,含有4%CHAPS去垢剂的裂解液对于水稻叶绿体类囊体膜蛋白质的溶解效果最佳。对蛋白质染色方法的比较分析结果表明,GE公司的与质谱兼容的银染方法灵敏度高达5ng,与之相比,考染的灵敏度只有0.25μg。 5、干旱胁迫对水稻类囊体膜蛋白质表达有显著的影响。本研究中2-DE图谱可以显示出类囊体膜的350个左右的蛋白质。经相关软件分析,在重度干旱胁迫时,有20个蛋白质的表达发生了显著变化。其中,有3个蛋白质在严重干旱后消失,有3个新蛋白质出现,有7个蛋白质表达受干旱胁迫诱导上调,7个蛋白质表达受干旱胁迫显著抑制。质谱鉴定结果表明,这20个差异表达的蛋白质属11种功能蛋白质。 6、强光胁迫对水稻类囊体膜蛋白质组的影响相对较弱。当分析处理和对照类囊体膜蛋白质组的2-DE图谱后,只发现4个蛋白质是有差异的。这4个差异蛋白质中,有1个蛋白质在强光处理后消失,有2个新出现的蛋白质,另外有1个蛋白质表达受显著抑制。质谱鉴定和同源比对的结果表明这4个蛋白质与干旱胁迫中的某些差异蛋白质是一样的。说明这几种蛋白质同时参与了干旱和强光引起的生物学效应。 这些结果显示,水稻类囊体膜蛋白质组受干旱和强光胁迫的影响既有共同之处也有差异,说明对于不同的逆境胁迫,植物控制光合的机制既有着共同途径,也有着特殊途径。而且干旱和强光处理对叶片光合作用的影响在很大程度上是通过影响类囊体膜蛋白质组中的一些蛋白质表达的改变得以实现的。……   
[关键词]:水稻;干旱胁迫;强光胁迫;类囊体膜;蛋白质组
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:扬州大学2007年
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