油菜素内酯及假单胞菌缓解黄瓜幼苗低氧胁迫伤害的蛋白质组学研究

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fuchengjun007
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洪涝灾害、过量灌溉以及无土栽培方式中基质形成根垫或者营养液含氧量不足都会导致根际供氧状况恶化,造成低氧胁迫,影响植物生育及产量,甚至导致死亡。黄瓜(CucumissativusL.)是世界范围内普遍种植的重要蔬菜作物,也是我国设施栽培的主要蔬菜作物之一。然而,由于黄瓜根系好气性较强,根浅、细弱、不耐涝,根际低氧逆境对生长发育的影响较大,导致其生长势较难维持。因此,通过施用外源物质提高黄瓜低氧耐性,保证其正常生育和产量具有重要的实际意义。油菜素内酯(Brassinolide,BR)是植物甾醇类化合物,广泛存在于植物各个器官,在促进细胞分裂生长、导管分化、光合作用及影响向性建成、花粉发育及育性等许多生理过程都起到重要的调节作用。同时,油菜素内酯对提高植物抵御逆境(盐胁迫、低温、高温、重金属、涝害、干旱等)中也有显著的作用,并在生产中得到广泛应用。植物促生菌(plantgrowthpromotingbacteria,PGPB)是自由生活在土壤或附生于植物根际、根表、叶表及植物体内的的有益菌类,可以通过一种或几种作用机制,提供植物所短缺的物质来促进植物生长,并可以提高植物抵御有机污染、镍、盐胁迫、病虫害、涝害及干旱等多种外界胁迫的能力。  本试验采用营养液栽培黄瓜幼苗,营养液中添加外源24-表油菜素内酯(EBR)、及用外源植物促生菌处理黄瓜种子,研究了营养液溶氧浓度约为1mg·L-1的根际低氧胁迫下黄瓜植株生长及蛋白质组的变化,重点探讨了外源物质缓解植株低氧胁迫伤害的蛋白质机理。主要研究结果如下:  1.低氧处理下,黄瓜幼苗地上部及根系的生物量显著低于对照,可溶性蛋白下调;低氧+EBR处理显著缓解了低氧胁迫对黄瓜幼苗生物量的影响,可溶性蛋白恢复至对照水平;对照条件下,外源施加EBR对黄瓜幼苗生物量及可溶性蛋白影响不显著。  2.比较有氧、有氧+EBR、低氧、低氧+EBR处理下根系2-DE图谱,分别检测到316、381、425和502个蛋白点。用MALDI-TOF/TOFMS鉴定得到21个显著差异的蛋白点,其中低氧处理下17个蛋白点显著上调,4个蛋白点显著下调;低氧+EBR处理下9个蛋白点显著上调,4个蛋白点显著下调,8个蛋白点无显著变化;有氧+EBR处理下蛋白无显著变化。差异蛋白主要归类为代谢蛋白、转录因子蛋白、结构及调节蛋白、抗胁迫蛋白等。低氧胁迫下,碳水化合物合成增强,氮代谢和次级代谢被削弱,能量生成途径被诱导,并削弱非生存必需的氮代谢和莽草酸途径。低氧胁迫下添加EBR处理的幼苗根系碳水化合物合成增强,同时氮代谢和次级代谢保持在正常水平,说明黄瓜幼苗受到胁迫程度减弱,代谢向正常水平恢复;低氧下黄瓜的防御机制被诱导,抗氧化酶升高,清除ROS,上调的酰基-[酰基-载体蛋白]脱氢酶促进不饱和脂肪酸的合成,外源EBR进一步激活抗氧化系统并促进不饱和脂肪酸的合成,以抵御ROS对细胞结构的伤害。  3.比较有氧+PBPG、低氧、低氧+PBPG处理下黄瓜根系的荧光差异凝胶电泳图谱,分别检测到1980、1735及1893个蛋白质点。与对照相比,有氧+PBPG处理下黄瓜根系蛋白无显著变化。利用LTQ-MS/MS鉴定差异蛋白点,得到42个蛋白点,差异蛋白归类为转录翻译、蛋白质合成、碳水化合物代谢、氮代谢、胁迫响应、抗氧化、结合蛋白及其它。植物促生菌及低氧胁迫影响细胞转录及翻译过程,低氧下添加PGPB处理,碳水化合物代谢趋势与低氧胁迫一致,但促进了磷酸戊糖途径,植物体有足够的能量进行氮代谢、合成氨基酸、降低亚硝酸含量,说明植物受到的胁迫程度减弱,代谢向正常水平恢复;PGPB诱导凝集素的升高,促进细菌与植物的结合能力;PGPB还诱导抗氧化剂,特别是清除H2O2抗氧化剂显著上调,清除活性氧。  4.比较有氧+PGPB、低氧、低氧+PGPB处理下黄瓜叶片的荧光差异凝胶电泳图谱,分别检测到1737、1545及1536个蛋白质点;利用LTQ-MS/MS技术鉴定差异蛋白点,得到15个蛋白点。差异蛋白主要可归类为光合作用及碳水化合物代谢、蛋白翻译及抗氧化酶。低氧胁迫对黄瓜叶片的光合系统略有胁迫,合成蛋白质的核糖体含量减少;外源施用PGPB,显著促进黄瓜叶片光合系统的卡尔文循环、叶绿素合成、能量生成及糖酵解途径,蛋白质合成和/或分解活动活跃;过氧化氢酶上调。提高黄瓜低氧耐性,促进植物生长。
其他文献
萝卜、(Raphanus sativus L.)是一种重要的一、二年生蔬菜作物,深受人们喜爱。萝卜的食用部位是其肉质根,营养丰富,含有丰富的钾、碳水化合物、叶酸以及抗坏血酸等多种营养物
在我们和外国友人的相处过程中,你是否也曾注意过这些方面:  @朱慈涵:托尼是在我们班借读的新加坡男生,他每天都喜欢光着脚在教室里走来走去。一开始我们多少有点难以理解,后来班主任给我们解释了缘由:“新加坡人普遍喜欢在室内光脚,因为他们觉得这样才舒服。”通过这件事,我意识到我们要善于发现不同,看到这些差异背后的原因,多理解和包容。  @Pistachio:在莫斯科旅游的时候,我偶遇了一位帅气的罗马小哥