萌发期、苗期蚕豆品种对干旱胁迫的响应及干旱诱导蛋白研究

来源 :青海大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:dayoudian
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蚕豆是西北地区重要的食用豆之一,因其固氮养地、商品经济以及饲草利用等优势而广泛种植,也是青海区域农民增收的优势作物之一。随着区域产业结构调整,青海蚕豆的优势产区由灌溉农业区向雨养干旱农业区延伸和转移。选择培育抗旱性强的优良蚕豆品种为提高干旱地区蚕豆综合生产能力,提高青海蚕豆的供给保障能力,推动蚕豆的可持续发展具有重要的意义。本文采用人工模拟干旱胁迫的方法对不同品种蚕豆在萌发期和苗期的抗旱性进行鉴定及综合评价,并利用双向凝胶电泳技术对筛选得到的抗旱蚕豆品种的差异蛋白进行分析,以揭示蚕豆抗旱机制,为选育抗旱蚕豆品种提供了依据。  本研究主要内容包括:⑴种子萌发期采用高渗溶液PEG模拟干旱胁迫和苗期采用盆栽人工控水法对西北地区主栽的9份蚕豆品种进行抗旱性综合评价,并经田间验证,通过隶属函数法将蚕豆抗旱性进行分级得到:尕大豆、青海13号、临蚕6号及青海12号表现为中抗,其余5份蚕豆品种表现弱抗旱性;认为发芽指数、发芽势、胚根长度和胚根干重作为蚕豆种子萌发期抗旱鉴定指标,15%为蚕豆 PEG模拟干旱的最佳浓度;苗期株高高大,侧根密集,叶绿素含量高,丙二醛含量低的蚕豆具有较强的抗旱性。⑵对筛选得到的抗旱品种尕大豆进行叶片蛋白质组双向电泳分析,发现32个差异表达蛋白质点,其中27个蛋白点在干旱胁迫的植株中表达量为下调,下调4倍以上的蛋白点有:stress-inducible protein、PGM和hypothetical protein,5个蛋白点在干旱胁迫的植株中表达量为上调,其中仅在干旱胁迫下表达的点有:glutamate-glyoxylate aminotransferase和proteasome subunit alpha type-7-A protein,说明干旱胁迫会抑制植物体某些蛋白的合成,同时又会诱导产生一些新的蛋白,来抵御干旱造成的损害。⑶对差异蛋白点进行MALDI-TOF/TOF质谱鉴定发现,差异蛋白点按其所参与的代谢途径和生化功能将其分为5类,分别为调节蛋白40.6%、代谢和能量28%、其他蛋白15.6%、细胞骨架3.1%和未知蛋白9.3%。其中调节蛋白主要为heat shock protein81-2,在干旱胁迫下,协助降解错误折叠的蛋白来抵御干旱胁迫。能量代谢主要通过一些光合相关蛋白(putative rubisco subunit binding-protein alpha subunit、glutamate-glyoxylate aminotransferase、D-alanyl-D-alanine-endopeptidase的调节来实现对干旱胁迫的适应。KEEG Pathway富集分析后发现Protein processing in endoplasmic reticulum达到极显著差异(P<0.01),Amino sugar and nucleotide sugar metabolism、Glycine, serine and threonine metabolism、 Glyoxylate and dicarboxylate metaboism和Thiamine metabolis均达显著差异(P<0.05)。
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