论文部分内容阅读
为探讨不同用途大麦籽粒蛋白质含量差异的分子机制,以高蛋白质含量饲用大麦扬饲麦3号和低蛋白质含量啤用大麦Naso Nijo的籽粒及38份大麦品种(系)为材料,测定了扬饲麦3号和Naso Nijo籽粒的总蛋白含量及四种蛋白组分及38份大麦品种的籽粒总蛋白含量和醇溶蛋白含量,利用双向电泳和质谱鉴定技术,建立了籽粒总蛋白和蛋白组分的蛋白差异表达谱,并对差异蛋白点进行了质谱鉴定。主要结果如下：1、利用双向电泳建立了扬饲麦3号和Naso Nijo籽粒蛋白质差异表达谱,共检测到的502个蛋白点,有41个(8.17%)蛋白点在两个大麦品种中的表达差异达到显著水平(p<0.05),质的差异和量的差异的蛋白质点数目分别为21和20个,鉴定出其中34个差异表达蛋白点,共代表23个蛋白质,包括胁迫、蛋白质降解和翻译后修饰、发育、细胞骨架、信号、糖酵解、淀粉代谢和其他功能8个功能类别蛋白,其中烯醇酶(点274)和ADP葡萄糖焦磷酸化酶小亚基(点271)在扬饲麦3号中上调表达,可能与大麦籽粒蛋白含量的差异有关；籽粒中丝氨酸蛋白酶抑制剂Serpin、α-淀粉酶/胰蛋白酶抑制剂CMb和α-淀粉酶抑制剂BDAI-1等蛋白的差异表达可能与大麦啤用品质和饲用品质的差异有关。2、建立了大麦籽粒四种蛋白组分在不同氮水平下差异表达谱分析,检测到152个蛋白点的表达差异达到显著水平(p<0.05),利用MALDI TOF MS技术鉴定了其中108蛋白点,这些蛋白点涉及到发酵、信号、三羧酸循环、氧化还原、代谢、降解、RNA、光合、胁迫、蛋白降解和翻译后修饰、糖酵解、发育及其他13种功能。其中清蛋白和球蛋白表达谱中的差异点功能主要为发育、代谢、蛋白降解和翻译后修饰、糖酵解、三羧酸循环和氧化还原等,参与信息传递和能量转化。醇溶蛋白和谷蛋白表达谱中的差异点主要参与籽粒贮藏蛋白的积累、蛋白降解和翻译后修饰过程。上调表达的酶蛋白包括烯醇酶、3-磷酸甘油醛脱氢酶、谷氨酸脱氢酶,这些酶参与光合、呼吸及其他代谢和转运过程,其中过氧化物酶、谷氨酸脱氢酶是大麦体内氨基酸合成和相互转化过程中的主要酶,涉及氨同化,对氮素代谢产生很大影响,随着氮素的增加,相关酶的表达量也增加。下调表达蛋白14-3-3蛋白,与碳水化合物的代谢相关。本研究表明,差异表达蛋白响应氮调控,参与大麦蛋白质含量形成。3、测定了38份大麦品种(系)的总蛋白质含量和醇溶蛋白含量,构建了SDS-PAGE凝胶电泳图谱,并利用双向电泳分析了醇溶蛋白表达谱。38份大麦品种(系)的总蛋白质含量在11.13%～18.17%之间,醇溶蛋白含量在3.74%-8.26%之间,醇溶蛋白占总蛋白的比例在32%-50%之间,表明醇溶蛋白是籽粒蛋白质中的主要蛋白组分。经SDS-PAGE凝胶电泳分析,38份大麦品种(系)材料中共得到18种不同的电泳图谱,说明大麦醇溶蛋白遗传多态性非常丰富。采用双向电泳分析了带型存在明显差异的OR71和Franklin的醇溶蛋白表达谱,分别检测到15个和13个蛋白点,其中有7个蛋白点被鉴定为相同的蛋白,主要为B醇溶蛋白和γ醇溶蛋白亚基。此外,本研究还分析了醇溶蛋白带型一致,蛋白含量存在显著差异的OR71和E173V047醇溶蛋白表达谱,结果表明醇溶蛋白含量著差异主要是醇溶蛋白亚基在翻译水平上的表达量的差异造成的,为我们进一步筛选大麦籽粒蛋白质含量适宜的大麦品种奠定了基础。