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小麦叶片光强适应的蛋白质组学研究
Alternative TitleA Proteomic Analysis of the Light Acclimation on Wheat Leaves
李崴
Subtype博士
Thesis Advisor卢从明
2011
Degree Grantor中国科学院植物研究所
Keyword大田种植 小麦旗叶 光强适应 蛋白质组
Abstract粮食短缺是人类面临越来越严重的生存挑战之一。在耕地面积逐年减少和人口数量不断膨胀的双重压力下,提高单位面积的产量成为解决粮食问题的主要手段。如今对于如何提高农作物产量的研究主要集中在提高农作物的光能利用效率上,即培养高光效的农作物。而从经济利益出发,田间农作物种植时经常采取的密植种植、种间套作等技术手段,也会对农作物的光能利用造成影响。因此,研究农作物在不同光环境下的生长、对光强的反应以及如何适应光强变化的机理,能为培养高光效农作物提供理论基础,有着重要的研究价值。 在本工作中,我们对大田种植的冬小麦(Triticum aestivum L. cv Xiaoyan 81)进行了不同程度的遮荫环境,以模拟在田间种植时农作物可能面临的各种光强环境。对小麦施加不同程度遮荫,使小麦旗叶受到的光照分别为正常全光照的75%、50%以及20%强度。在遮荫处理10 天、17 天后分别收集小麦旗叶样品,提取叶片的水溶性蛋白和类囊体膜蛋白分别进行双向电泳实验,以此研究光强适应中小麦叶片在蛋白质组水平上的变化。 经过双向电泳分离后,我们得到了一系列的差异蛋白。遮荫处理10 天和17天时,小麦叶片中分别发现了有68 和141 个差异蛋白点。进行质谱鉴定后,一共鉴定到了64 个蛋白点,其中37 个来自水溶性双向电泳,27 个来自于类囊体膜双向电泳。进一步对这些蛋白做了统计发现,遮荫处理10 天时,来自于75%、50%和20%光照的差异蛋白点分别有3 个、6 个和17 个;而遮荫处理17 天中,相应的数量为6 个、15 个和60 个。这说明叶片蛋白质组受到的影响会随着遮荫时间的延长而日益严重,同时发生差异变化的蛋白数量随着遮荫程度的加重而迅速增多。 将64 个蛋白点按其功能一共分为9 个大类,主要是能量代谢、信号转导、蛋白质降解与储存、疾病防御、物质代谢等等。轻度遮荫(75%光照)对植物的影响较小;中度遮荫(50%光照)的影响开始变大,上调的捕光色素蛋白增多,而电子传递链中的ATPase 各个亚基含量开始下调,物质代谢、转录相关的酶开始受到影响;而重度遮荫(20%光照)给叶片的影响扩大至几乎所有的生物功能中:电子传递链中的组分开始大量下调,说明电子传递在重度遮荫中受到较大影响;光合作用相关的酶发生大量变化,Calvin cycle 相关酶和RCA 含量的下调说明碳同化受到影响;而RbcL 的降解可能是为生物体其他生物过程释放储存的N 元素;蛋白质代谢功能相关蛋白的变化说明生物体内正常的蛋白质代谢发生紊乱;信号转导相关蛋白的大量上调说明了植物体对外界严重遮荫环境的积极应对等等。 结合实验室之前工作取得的生理数据来看,植物在面临遮荫环境时会发生适应性变化。轻度遮荫给植物带来的影响较小;而在遮荫程度逐渐加重的环境中,植物体内会引发大量蛋白发生变化。各种功能的蛋白协同作用形成网络机制,在植物面临不同光强环境时对植株体进行调控,促使植物体尽可能的进行适应性变化,以达到更好的生长状态。
Pages111
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ibcas.ac.cn/handle/2S10CLM1/11902
Collection中科院光生物学重点实验室
Affiliation中国科学院植物研究所
First Author AffilicationInstitute Of Botany,The Chinese Academy Of Cciences
Recommended Citation
GB/T 7714
李崴. 小麦叶片光强适应的蛋白质组学研究[D]. 中国科学院植物研究所,2011.
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