NaHCO3胁迫下柽柳(T.hispida)根部差异表达蛋白质的研究

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土壤盐碱化作为一种重要的非生物限制性因子严重影响植物的生长发育和区域分布,我国的盐碱化土壤面积约为1亿hm2,面对我国越来越严重的土壤盐碱化,利用分子育种方法提高林木耐盐性和培育耐盐新品种是切实有效解决土壤盐碱化的途径。柽柳具有极强的抗盐碱能力,能在0.5%~1%的盐碱地上生长,是改造盐碱地的优良树种,通过蛋白质组学手段研究柽柳势在必行。本实验以刚毛柽柳(Tamarix hispida Willd.)为材料进行碳酸氢钠胁迫处理0h、12h、24h和48h,利用iTRAQ定量技术分离并鉴定各处理时间下响应盐胁迫的根部差异表达蛋白质,并对差异蛋白的功能进行了深入分析,为阐明柽柳响应盐胁迫的分子机理提供了理论基础,并为阐明盐生木本植物的耐盐机制提供了丰富而强有力的数据。本研究共鉴定出521个差异蛋白质,碳酸氢钠处理12h,表达发生变化的蛋白质为294个,其中上调表达蛋白质为151个,下调表达蛋白质为143个;碳酸氢钠处理24h,表达发生变化的蛋白质为263个,其中上调表达蛋白质124个,下调表达蛋白质139个;碳酸氢钠处理48h,表达发生变化的蛋白质为166个,其中上调表达蛋白质78个,下调表达蛋白质88个。其中有43个蛋白质在三个处理时间蛋白表达水平都发生了变化。对其蛋白质功能进行分析发现,蛋白功能主要集中在活性氧清除,胁迫与防御信号转导和蛋白质合成降解方面。分析表明柽柳通过增强活性氧清除能力,增加胁迫与防御信号转导蛋白的合成并抑制蛋白降解和促进细胞壁合成来抵御盐胁迫对植物体的伤害,从而增加柽柳的耐盐性。对总差异蛋白质和不同处理时间下的差异蛋白质分别进行GO类分析,两者在分子功能方面均主要集中在催化活性和结合功能上,在细胞中主要存在细胞和器官中,在生物进程的代谢,细胞程序和刺激应答方面起主要作用。对各时间下胁迫情况迫分析表明柽柳柽柳在盐胁迫下,众多的活性氧清除蛋白质上调表达来抵抗盐胁迫造成的活性氧伤害,说明活性氧清除作用是柽柳抵抗盐胁迫的重要途径之一。盐胁迫使信号传导类蛋白质表达发生改变,从而完成胁迫信号的传递及抗逆基因的调控。说明信号传导与基因的表达调控是柽柳抗盐胁迫的途径之一。盐胁迫使许多代谢相关蛋白质表达量增加,说明柽柳通过一些代谢途径来调节抗盐能力。对定量PCR的结果分析我们发现有26个蛋白的表达水平和其mRNA的表达水平是一致的,其相关系数为0.433**呈极显著正相关,21个蛋白的表达水平和其mRNA的表达水平是不一致的,其相关性系数为-0.269*显著负相关。并且发现表达趋势相同的蛋白质的功能主要集中在:胁迫与防御信号、pH与渗透平衡、活性氧清除、G蛋白信号四类,其中参与胁迫与防御信号的蛋白质。表达趋势相反的蛋白质功能主要有:pH与渗透平衡、蛋白质合成、活性氧清除、染色体组装与转录和胁迫与防御信号,pH与渗透平衡的蛋白质最多。本实验进一步对总差异蛋白质与该蛋白在转录水平的表达进行了关联分析,结果表明在碳酸氢钠处理12h、24h和48h的柽柳根部分别有50、86和42个差异表达蛋白质在转录水平都发生了变化,并且每一组处理条件下的差异蛋白质的表达和该蛋白在转录水平的表达在相同变化趋势和相反变化趋势下都呈极显著相关。对两类变化趋势的差异蛋白质功能进行分析,研究发现相同变化趋势的蛋白质功能主要集中在细胞壁合成方面,相反变化趋势的蛋白质功能主要集中在活性氧清除方面
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