响应霜霉菌侵染的黄瓜叶片细胞壁差异蛋白质表达分析

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黄瓜霜霉病是由古巴假霜霉病菌引起的破坏性的叶部病害,给黄瓜的生产带来巨大威胁。蛋白质组学作为功能基因组学的重要支柱,其应用能够系统地研究寄主植物与病原菌互作过程中蛋白质组的表达差异,有助于从分子水平上揭示病原菌致病和植物寄主抗病的复杂调控机制。本研究以黄瓜高抗霜霉病种质NW088和黄瓜易感霜霉病品种“长春密刺”为材料,运用差异蛋白质组学的研究方法和技术,建立一套适合于黄瓜叶片细胞壁蛋白的双向电泳体系,通过该体系寻找两种不同抗性种质之间与霜霉病抗性表达相关的差异蛋白,并通过质谱分析鉴定和生物学信息的功能分析,以期从理论上阐明对黄瓜霜霉病起抑制作用的相关蛋白的机理和作用,为黄瓜抗病育种提供进一步的理论基础。主要研究结果如下:1.通过比较2种不同提取介质(CaCl2和LiCl溶液)对细胞壁蛋白的提取效果,对比IPG胶条梯度、裂解液、上样量及等电聚焦程序对黄瓜叶片细胞壁蛋白双向电泳结果的影响,建立了适合于黄瓜叶片细胞壁蛋白的双向电泳体系。该体系获得的双向电泳图谱背景清晰且重复性好,适合于进一步的蛋白质组学分析。2.运用双向电泳技术对黄瓜抗、感病种质的叶片细胞壁蛋白进行分离,利用PDQuest 2-D软件分析比较不同接种时间点黄瓜抗、感病种质的叶片细胞壁蛋白的双向电泳图谱,共找到90个差异表达达1.5倍以上的蛋白点,经MALDI-TOF-MS分析,共鉴定出79个蛋白点,包含67种蛋白质。3.将鉴定出来的 67 种蛋白质通过 Plant-mPLoc、SignalP4.1 Server、SecretomeP l.0f Server和TargetP 1.1 Server等数据库进行分析,结果显示有43个蛋白位点、总共37种蛋白质被定位在细胞壁上,其中13种细胞壁蛋白质具有信号肽,24种细胞壁蛋白由非传统的分泌途径分泌到细胞壁上。4.分析比较接种霜霉病菌后,抗、感病种质叶片细胞壁蛋白的表达差异。结果表明,抗病种质接种霜霉菌后有45个蛋白点上调表达,有10个蛋白点下调表达;易感病种质接种霜霉菌后有32个蛋白点上调表达,有21个蛋白点下调表达;与长春密刺相比,NW088接种霜霉菌后有18个蛋白点上调表达,19个蛋白点下调表达。5.将37种细胞壁蛋白根据其参与的生物学过程分成九类:参与碳水化合物代谢、能量代谢、氧化还原过程、蛋白质代谢、氨基酸代谢、细胞壁的生物合成和降解、抗逆境胁迫类蛋白,RNA代谢调节蛋白和一些功能未知的蛋白。
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