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木薯(Manihot esculenta Crantz)是世界热带地区近10亿人口赖以生存的主粮,是世界第四大粮食作物,在全球105个国家中广泛种植。木薯是我国生产淀粉、变性淀粉、燃料乙醇等化工产品以及饲料的重要原料,也是我国热带地区区粮食的有效补充。根据木薯产业发展需求,急需选育高光效高淀粉积累的木薯优良品种,但木薯全基因组高度杂合,后代分离严重,选育种周期长等因素严重阻碍木薯选育的发展。因此本研究利用iTRAQ从分子水平揭示木薯高光效的分子机理,找到与木薯叶片高光效相关的关键蛋白质及其互作调控网络,为木薯新品种选育提供骨干亲本材料并提供依据。主要研究结果如下:1.本研究以60Co-γ射线诱导绿叶木薯MBRA206子叶,通过组织培养技术,获得稳定的花叶木薯ZM-10J和黄叶木薯ZM-11K株系,以MBRA206、ZM-10J和ZM-1 1K木薯组培苗为试验材料,采用iTRAQ技术对MBRA206、ZM-10J和ZM-11K叶片蛋白质组进行相对定量分析,共得到谱图394498张,匹配到的谱图数量是71189张,其中特有谱图数量为54441张,共鉴定到6094个蛋白,27762个肽段,其中含23090个特有肽段。从分子功能分类中发现差异蛋白质主要是催化蛋白和结合蛋白,差异蛋白质参与106个代谢通路,将这些通路按其功能分为12类。通过String在线软件构建碳和能量代谢的差异蛋白质互作调控网络,谷氨酰合成酶、柠檬酸合成酶、铁硫亚基复合物、二磷酸酶、羟甲基还原蛋白、苹果酸脱氢酶、碳酸酐酶、3-磷酸甘油酸激酶、醛缩酶、1,6二磷酸果糖酶、铁氧还原蛋白和酰基载体蛋白具有较强互作关系,推测它们作为整个调控网络中心的核心蛋白来调控叶片光合作用。2.碳和能量代谢关键蛋白质在环割木薯的转录水平和蛋白质表达水平分析。结果显示:绿叶木薯主茎环割处理后有9个蛋白质在转录水平都上调表达,花叶木薯叶片中有7个蛋白质上调表达。通过分析环割处理后木薯叶片的叶绿素含量发现,绿叶和花叶木薯叶片的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量都显著下降。通过Western blot方法分析环割处理后绿叶和花叶木薯叶片与光合作用相关蛋白质表达情况,结果显示,绿叶中OEC、Rbcl和PRXQ的表达水平显著降低,花叶D1的表达水平也显著下降。3.木薯叶片对环割胁迫的响应分析。结果显示:木薯主茎环割处理后,绿叶木薯叶片与对照相比有15个差异蛋白质,花叶有9个差异蛋白质,它们在环割处理后大多数表达量都显著低于对照,其中差异蛋白质按功能分类可以分为6类,包括碳与能量代谢、分子伴侣、结构、蛋白质合成、DNA与RNA代谢相关蛋白质和防御类蛋白质。通过String在线软件构建蛋白质相互作用调控网络,显示磷酸甘油激酶(点7)和甘油醛-3-磷酸脱氢酶(点8)相互作用关系最多且都下调表达,细胞色素b6-f复合物铁硫亚基(点19)和二磷酸果糖醛多糖酶2(点17)相互作用关系最多,且均下调表达。