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棉花纤维,作为由胚珠外珠被上的表皮细胞发育分化而成的、具有由单细胞发育而成的狭长结构的材料,不仅具有重要的经济价值,而且在研究细胞伸长方面和细胞壁合成方面其是非常理想的材料,具有重大的研究价值。纤维发育一般分为四个重叠的发育时期:起始期、伸长期、加厚期和脱水成熟期。
纤维发育在起始期和伸长期的功能基因组学研究已经取得了很大的进展,而蛋白质组学研究进展似乎不大。本文以徐州142的野生型和fl无长绒无短绒突变体为研究材料,利用蛋白质双向电泳技术以及MALDI-TOF MS和MS/MS对处于快速发育伸长期10 DPA的棉花纤维进行了蛋白质组学鉴定分析,在两种材料的2D胶中都检测到的蛋白点有1240±20个,对其中的显著性差异点进行分析后共鉴定了61个,其中49个在野生型中上调,12个下调。在野生型上调的蛋白主要参与抗氧化、纤维素的合成、细胞壁合成等方面。在49个野生型中上调的点中,通过MALDI-TOF MS/MS鉴定分析了由同一个基因GhAPX1编码的4个蛋白点,这四个蛋白点在2D胶上具有不同的pI和MW,并且总的蛋白表达量同fl突变体相比提高了近20倍。GhAPX1的基因表达水平和蛋白表达酶活性水平与纤维发育密切相关。通过一系列的生理生化实验分析表明乙烯能够促进H<,2>O<,2>和GhAPX1的表达,并且GhAPX1与细胞内的H<,2>O<,2>和激素乙烯的含量紧密相关。
同时联合利用ESI-MS鉴定了由同一个基因编码的六个Hsc70蛋白,包括三个全长蛋白和三个片段蛋白。三个片段蛋白的分子量都为45kD左右,并且与纤维发育密切相关、在纤维中显著性高调,而且在三个片段蛋白中有两个蛋白点具有甲基化修饰;相对应的Hsc70全长蛋白在纤维材料中基本没有表达,在其他材料中都有基本恒量的表达。利用Edman N端测序技术确定了这三个多肽片段具有相同的N端的20个氨基酸组成;同全长蛋白相比,多肽片段的N端少了270个氨基酸。
计划进一步做一些实验分析这个基因在不同组织和不同纤维发育时期的表达谱,以及是否存在功能性的转录或翻译后的剪切,推测Hsc70全长和片段蛋白是否在纤维发育过程中起着不同的生理功能。这些蛋白质的鉴定和分析为研究纤维发育的分子机制提供了一定的基础。