植原体病害是世界性植物病害,全球范围内均有不同程度的发生,给农林业生产造成巨大损失。桑黄化型萎缩病是桑树上的重大病害,常导致大片桑树毁灭,严重制约了蚕业生产的发展。由于植原体难以培养,对于植原体的研究进展缓慢,关于植原体诱导植物发病的分子机制知之甚少。自从植原体基因组序列测定完成后,基因组学的研究重心便从揭示植原体的所有遗传信息转移到从整体水平上对植原体的生物过程进行研究,特别是对基因组注解的验证性研究,而蛋白质组学研究便是其中的一项重要的内容。近年来对于桑树黄化型萎缩病发生分子机制的研究并没有取得实质性的进展,桑树萎缩病病原响应蛋白的研究在国内外尚未见报道。本研究通过对植原体蛋白质组学及桑树萎缩病病原响应蛋白的研究,以期为从分子水平上揭示桑树萎缩病的发生机理提供理论基础。本研究利用Shotgun策略对植原体表达的蛋白质组进行了分析。结合SDS-PAGE电泳与毛细管液相色谱-串联质谱技术,准确地鉴定了242种植原体蛋白质,其中包括参与氨基酸合成、细胞膜、中间代谢、细胞过程、能量代谢、不饱和脂肪酸和磷脂的代谢、核苷及核苷酸代谢、复制、转录、翻译、运输和结合蛋白和其它功能的相关蛋白质。除了上述已知功能的蛋白外,还鉴定了76种假定蛋白或保守的假定蛋白。所鉴定的蛋白质总量占预测的植原体蛋白质组的35%。如此大通量地对植原体蛋白质组进行鉴定国内外还未见报道,该研究不仅为植原体蛋白质组学研究提供了技术参考,同时提供了一个具有参考价值的植原体蛋白质数据库,为更好地理解植原体的生物过程的功能和机制奠定了基础。本研究结合蛋白质双向凝胶电泳和质谱技术,利用差异蛋白质组学策略研究了桑树受植原体侵染后叶片蛋白表达谱的变化。利用ImageMasterTM 2D Platinum软件分析,共检测到500多个叶片可溶性蛋白,发现有37个蛋白点差异表达,其中18个被下调,19个被上调。质谱分析共鉴定出18个蛋白点,代表了15种不同的蛋白。被鉴定的蛋白包括Rubisco大亚基、景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶、Rubisco活化酶、防御相关蛋白、蛋白酪氨酸磷酸化酶、NUDIX/mutT类水解酶家族蛋白、成熟酶K、Kunitz型蛋白酶抑制剂-1、20S蛋白酶体亚基、放氧复合体的33 kDa前体蛋白、苹果酸脱氢酶、甲硫氨酸亚砜还原酶、Gm-ck32857、F-box蛋白、未知蛋白。这些蛋白涉及到光合作用、氨基酸代谢、核苷酸代谢、信号传导及调控、防御应答、转录等多个生理过程。本研究为从分子水平上揭示桑树萎缩病的发生机理提供了理论基础。景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶(SBPase)是卡尔文循环过程中的关键酶。本研究利用RACE技术得到桑树景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶基因全长cDNA,命名为MSBPase (GenBank登录号:DQ995346)。MSBPase全长为1 527 bp,该序列含有一个1 179 bp的完整开放读码框,编码393个氨基酸,蛋白质理论分子量约为42.6 kDa,等电点为5.85,其氨基酸序列与其它植物中已分离的SBPase有很高的同源性。对MSBPase编码的蛋白质(命名为MSBPase)进行结构预测分析表明,该蛋白富含无规卷曲(Coil),高达64.29%,其次是α-螺旋(Helix),为22.19 %,而β-折叠(Strand)只有13.52 %。将MSBPase编码区插入原核表达载体pET30a (+),并转化到大肠杆菌菌株BL21中,经过IPTG诱导,MSBPase融合蛋白在BL21菌株中成功表达。将得到的MSBPase编码区插入植物表达载体pBI121中,构建了MSBPase植物表达载体pBI121-SBP。将植物表达载体pBI121-SBP,采用农杆菌介导的方法,转化拟南芥,经卡那霉素筛选获得若干再生植株。经Northern和Western杂交分析,证明MSBPase在转基因拟南芥中已成功得到表达。MSBPase在拟南芥中超表达可以提高拟南芥叶片的SBPase活性和净光合速率,叶片淀粉和可溶性糖含量增加,植物生长旺盛,干物质积累增加,开花提前。本研究为桑树基因工程提供了有效的候选基因,为深入研究SBPase的分子调控机制奠定了基础。1,5-二磷酸核酮糖羧化酶活化酶(RCA)广泛存在于光合生物中,它是一种由核基因编码的叶绿体蛋白,具有调节Rubisco活性的功能。本研究根据RCA的保守区域设计一对兼并引物,通过PCR扩增,获得RCA的基因功能区的中间片段,利用RACE技术获得RCA的基因cDNA的3’端片段。对获得的基因片段所编码的氨基酸进行BLAST分析,结果表明,其与GenBank中报道的其它植物来源的RCA有较高的同源性。RCA的部分编码区插入原核表达载体pET30a(+),并转化到大肠杆菌菌株BL21中。经过IPTG诱导,RCA的部分编码区在BL21菌株中成功表达。将得到的RCA基因片段反向插入植物表达载体,构建了RCA基因反义表达载体pBI121-RCA。本研究为深入研究光合作用的机理以及阐明RCA与1,5-二磷酸核酮糖羧化酶相互作用和调控关系奠定了基础。