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钾元素与植物生长发育密切相关,是多种农作物的品质指标,在植物细胞内参与多种生物学路径,具有复杂的分子调控网络。空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)具有较强的适应低钾胁迫的能力,其在蛋白水平对这种胁迫的反应很大程度上是未知的。本试验研究了低钾胁迫下空心莲子草的生理分子机制,,并使用同位素标记相对和绝对定量技术(iTRAQ)研究蛋白质在该植物中的变化,为空心莲子草低钾胁迫应答的分子机制提供了有价值的见解,为进一步研究其它植物钾素营养的分子育种提供了重要的依据。主要研究结果如下:1.通过对低钾处理不同时期的空心莲子草形态进行观察,发现低钾胁迫10天开始,根系部位颜色发黄,处理15天时根系颜色比对照组较为明显。脯氨酸和丙二醛的含量随低钾胁迫时间延长而增加。2.运用iTRAQ技术对低钾胁迫的空心莲子草根进行比较蛋白质组研究,得到375个差异表达蛋白。生物信息学分析发现差异蛋白主要集中在碳水化合物和能量代谢、次要代谢、信号传感和转化、压力反应、蛋白质合成、蛋白质降解等途径。3.差异蛋白中鉴定出有12个蛋白参与泛素化通路途径,其中11个蛋白质上调。包括泛素激活酶、泛素羧基末端水解酶、26S蛋白酶调节亚基等。运用Western Blot免疫印迹检测赖氨酸泛素化修饰水平,结果表明低钾处理后,小分子量蛋白的泛素化显著增加。4.采用Western Blot和Real-time PCR研究随机选取的差异蛋白。Western Blot印迹结果显示热激蛋白70(HSP70),胞质抗坏血酸过氧化物酶(APX)和Beta-氰丙氨酸合酶(Beta-CAS)的变化与iTRAQ结果一致。qRT-PCR分析随机选择的12种差异蛋白对应基因的表达水平,10个基因表达模式表现出与蛋白质变化具有相同的趋势,包括抗坏血酸过氧化物酶、热激蛋白70、Beta-氰基丙氨酸合成酶等;钙调结合蛋白转录激活因子2和延伸因子在基因表达和蛋白质表达之间呈现相反的趋势。