基于组学分析的短密木霉降解咪唑乙烟酸基因鉴定

发布时间：2020-05-17 11:49

【摘要】：咪唑乙烟酸(Imazethapyr)是我国农田中常用的除草剂之一,因咪唑乙烟酸除草效果好,价格低廉,被广泛应用与推广,特别是黑龙江省大豆田中使用量较大,但咪唑乙烟酸的长残性使其长期残留在土壤中,给农作物轮作带来了一定的困难,也给环境带来了巨大压力,因此找到咪唑乙烟酸降解机制,对解决咪唑乙烟酸的污染问题至关重要。为研究短密木霉(Trichodermta brevicompactum)发酵液对咪唑坐乙烟酸的降解能力,用富集培养基培养短密木霉,分别取3、5、7、9和11d的发酵液,同时用无机盐培养基和含咪唑乙烟酸的无机盐培养基分别培养短密木霉。将不同发酵液分别进行离心处理获得发酵液上清,用0.22 μm和0.45 μm微孔混合滤膜抽滤获得发酵液抽滤液。不同发酵液的降解率结果为:发酵液上清0.22 μm混合滤膜抽滤液,发酵液上清0.45 μm混合滤膜抽滤液,0.45 μm混合滤膜抽滤液和0.22 μm混合滤膜抽滤液无明显区别;富集培养基发酵液中,第7 d降解率相对较高。为探究短密木霉降解咪唑乙烟酸的蛋白质表达变化和相关代谢途径并鉴定咪唑乙烟酸降解基因,进行了蛋白质组测序,完成了蛋白质组数据与转录组数据联合分析。利用同重同位素相对与绝对定量(Isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRA Q)技术分析咪唑乙烟酸对短密木霉蛋白组的影响。蛋白质组共鉴定到4003个蛋白质,差异表达蛋白有353个,184个蛋白上调,169个蛋白下调;在差异蛋白显著富集的GO条目中,生物过程有195个差异表达的蛋白,富集在351条通路中,细胞组分中有129个差异表达蛋白,富集在62条通路中,分子功能中有220个差异表达的蛋白,富集在157条通路中;KEGG富集通路分析结果显示,有258个差异蛋白富集在105条通路中。通过蛋白质组分析,可有效找到短密木霉降解咪唑乙烟酸的相关蛋白,进而了解其代谢途径,为降解咪唑乙烟酸提供蛋白质水平和代谢水平的分子理论基础。完成了蛋白质组与转录组数据进行关联分析。定量蛋白质和基因的表达关联系数为-0.0472,显著差异蛋白质和显著差异基因表达关联系数为-0.1420,表达变化趋势相同蛋白质和基因表达关联系数为-0.7413,表达变化趋势相反蛋白质和基因表达关联系数为-0.7916;关联到24个差异表达基因与蛋白丰度相应变化,其中表达趋势相同有12个基因,同时上调7个,同时下调5个;同时上调的7个基因NCBInr数据库中功能已知的基因有2个,分别为TBU1425A和TBU3981A。经Q-pcr验证,表达变化趋势与蛋白质组和转录组一致,将TBU1425A和TBU3981A基因作为降解咪唑乙烟酸的候选基因。
【图文】：

的杂草防治，多用于我国大豆产区防治杂草［１］。特别是在黑龙江省农业生产中，咪唑乙逡逑烟酸作出了巨大的贡献。逡逑咪唑乙烟酸化学结构见图１－１，化学名称为（ＲＳ）邋－５－乙基－２－邋（４－异丙基－４－甲基－５－逡逑１Ｈ－２－咪挫啉－２－基）烟酸［２］，英文通用名ｉｍａｚａｐｙｒ，商品名有ａｒｓｅｎａｌ、ａｓｓａｕｌ、灭草烟和逡逑阿时拉等，具有杀草种类多、活性高、选择性强等优点。咪唑乙烟酸可以抑制乙酰乳酸逡逑合成酶（ＡｃｅｔｏｌａｃｔａｔｅＳｙｎｔｈａｓｅ，邋ＡＬＳ），阻碍蛋白质合成，进而抑制植物的生长而死亡。逡逑在豆科植物在体内，咪唑乙烟酸吸收后很快被分解，对大豆生长发育没有影响，因此成逡逑为大豆田中优良而常用的除草剂［３，４］。但因其残留期较长，易对后茬作物产生药害，并逡逑且咪唑乙烟酸使用量仍在逐年增加，对未来我国的农业经济发展也将产生重大威胁，，同逡逑时也将会带来食品安全问题，因此解决咪唑乙烟酸的污染问题迫在眉睫。逡逑＿邋八邋ＣＯＯＨ逡逑图１－１咪唑乙烟酸（咪草烟）化学结构图逡逑Ｆｉｇｕｒｅｌ－１邋Ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｉｍａｚａｐｙｒ逡逑１．１．１逦＿乙烟贼留的危害逡逑１９９０年我国开始批量进口咪唑乙烟酸并在黑龙江省应用

逡逑效液相图，由图２－１可知：咪唑乙烟酸的保留时间为６．２６９邋ｍｉｎ。逡逑１－８０：逦Ｉ逦｜逡逑｜逡逑１．６０－逦ｇ逦．逡逑１．４０．．逡逑１．２０邋ｊ逡逑１．００邋！逡逑？邋１逡逑０．８０邋ｊ逡逑０．６０－Ｊ逡逑①．逦ｉ逡逑０邋２０邋Ｊ逦Ｚ邋？邋ｓ邋！逦ｓ邋§逡逑ｊ逦ＳＩ逦＾邋ｉ邋＼逡逑ｎ邋ｎｎ邋１逦￡逦逦Ｉ邋．…Ｘ逦００、００逦逡逑Ｕ．ＵＵ邋■逦ｉｊ逦Ｔ：．逦￣逦？；逦Ｈｒ邋＼５邋Ｔ．逡逑１．００逦２．００逦３．００逦４．００逦５．００逦６．００逦７．００逦８．００逦９．００逦１０．００逡逑分钟逡逑图２－１咪唑乙烟酸水溶液液相色谱图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋Ｌｉｑｕｉｄ邋ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｍ邋ｏｆ邋ａｑｕｅｏｕｓ邋ｓｏｌｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｉｍａｚａｐｙｒ逡逑２．２．２邋＿乙烟酸标准曲线逡逑咪唑乙烟酸标准品用超纯水溶解，浓度为１００－１０００邋ｍｇ／ｋｇ，与色谱峰面积绘制标准逡逑曲线：ｙ＝８５０４ｘ＋２０３９３
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S481.8

【参考文献】

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本文编号：2668499