干旱胁迫下玉米叶片差异蛋白的双向电泳及质谱分析

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干旱是影响玉米产量的最重要的非生物胁迫之一,研究干旱胁迫下不同耐旱性玉米自交系的蛋白质表达差异,对理解玉米耐旱机理,进而指导玉米耐旱育种具有重要意义。本实验以强耐旱系81565和弱耐系200B为材料,用18%聚乙二醇模拟干旱胁迫对盆栽幼苗进行处理,等量清水浇灌为对照,分别取胁迫17h、24h和48h三个时段的叶片提取总蛋白,进行双向电泳。用PDQuest软件对双向电泳图谱进行分析,寻找在干旱下有表达差异的蛋白点。将表达差异明显、并有一些规律性的诱导蛋白进行回收酶切,用于肽指纹图谱鉴定和数据库比对,并通过电子克隆进行验证。结果如下:(1)用改进的裂解液提取的蛋白质样品,浓度达3.8μg/μl,比改进前提高90%。通过在浓度测定体系中加入HCl并用裂解液代替超纯水配制标准蛋白,可得到线性更好的蛋白浓度测定标准曲线。用改进后的等电点聚焦电泳的电压、时间和聚丙烯酰胺凝胶浓度,可从玉米叶片总蛋白质样品中分离出963个清晰的蛋白点,在其他条件相同的情况下,比改进前的技术体系多分离出429个蛋白点;(2)对于耐旱自交系81565,比较干旱处理与对照之间的图谱,在17h、24h和48h三个时段时分别有4、9和2个蛋白诱导表达,1、0和2个抑制表达,11、15和3个增量表达,4、3和6个减量表达;对于不耐旱自交系200B,比较干旱处理与对照之间的图谱,在17h、24h和48h三个时段时分别有2、3和2个蛋白诱导表达,3、2和4个抑制表达,8、10和2个增量表达,3、3和4个减量表达;(3)所得到的双向电泳图谱通过软件比对分析,选出在三个时段下的干旱处理中均有诱导表达的三个差异蛋白点,进行基质辅助激光解析电离飞行时间质谱和数据库比对分析,3个点的数据库比对结果均达到显著,点4506比对结果为Elaeagnus umbellata中的S-腺苷酸-L-甲硫氨酸合成酶,主要功能为催化S-腺苷酸-L-甲硫氨酸(SAM)的合成;点3507比对结果为拟南芥细胞色素96A8,主要功能涉及离子结合,单氧化酶活性,电子转移,血红素结合,氧结合以及膜内系统;点2506比对结果为拟南芥肉桂醇脱氢酶(CAD),主要功能涉及木质素的合成,膜内系统和肉桂醇脱氢酶活性。(4)电子克隆得出的序列与玉米基因组比对,均得出了相似性在96%以上的序列,长度在1000个bp左右,但功能未作研究,在水稻中则比对出分别与上述推测的三个蛋白酶具有显著相似性的序列。 综上所述,玉米苗期耐旱性可能与木质素合成有关,通过叶组织的木质化减少水分散失,维持细胞膨压,抵御干旱胁迫。
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