NO对小麦幼苗铜镉胁迫的缓解效应及其蛋白质组学研究

发布时间：2020-11-03 10:02

　　 铜(Cu)是植物生长发育中发挥重要作用的基本元素,但是过量的Cu会对植物产生毒害作用,镉(Cd)是阻碍植物正常生长的重要逆境因子,它们在土壤中的积累引起严重的环境污染问题,危害农业生产和人类健康。一氧化氮(NO)是植物中的多功能气体信号分子,在植物的许多生理过程方面都发挥了重要的作用。本研究以小麦(Triticum aestivum L.)为实验材料,采用室内水培法,探讨了不同浓度的外源NO对Cu和Cd胁迫下小麦幼苗生长及抗性生理的缓解效应,同时利用iTRAQ蛋白质组学探索外源NO对Cu胁迫的缓解机制。研究结果如下:1.Cu处理下,小麦幼苗的生长受到显著抑制,鲜重、干重、相对含水量、根总长度、根系总表面积、根体积、叶绿素含量和叶绿素荧光等均显著低于对照。SNP400处理下小麦幼苗鲜重、干重、相对含水量、根总长度、根系总表面积、根体积、叶绿素含量和叶绿素荧光与单一重金属Cu处理相比均显著提高。Cu胁迫下小麦根部细胞受到氧化损伤,NO处理呈现出低浓度促进高浓度抑制趋势。其中较低NO浓度下,SNP400处理能够对Cu胁迫下小麦幼苗的脂质过氧化程度有缓解作用,并且能通过提高超氧化物歧化酶(SOD)活性来清除多余的活性氧(ROS),从而缓解Cu对植物细胞造成的氧化伤害。2.施加外源NO能有效缓解Cd胁迫对小麦幼苗的伤害,当SNP浓度为400μmol/L时缓解效果最佳,该处理下小麦幼苗的鲜重、干重、相对含水量、根总长度、根总表面积、根体积、根尖数与单一重金属Cd处理相比均显著提高,但仍低于对照。小麦幼根细胞受损,电解质外渗,丙二醛(MDA)含量增大,并且能通过直接清除ROS来减轻Cd的伤害。NO缓解作用呈现出低浓度促进高浓度抑制趋势,其中较低NO浓度下,SNP400处理在48h时缓解效果显著。3.利用iTRAQ蛋白质组学,采用Poaceae(禾本科)数据库共鉴定到NO缓解小麦幼根Cu胁迫蛋白质12867个。其中,Cu/CK组上调差异表达蛋白质共253个,下调差异表达蛋白265个;Cu+SNP/CK组上调差异表达蛋白质共348个,下调差异表达蛋白354个;Cu+SNP/Cu组上调差异表达蛋白质共142个,下调差异表达蛋白174个。经过GO富集功能和KEGG通路分析发现,这些差异表达蛋白质的功能主要是催化相关酶活性、离子结合、氧化应激反应等,这些差异表达蛋白质主要参与核糖体和氨基酸代谢、细胞色素过程、有机物质代谢过程、细胞代谢过程等重要生物学过程。这些发现有助于在分子水平阐明外源NO对小麦Cu胁迫的缓解机制,并为未来研究小麦抗逆性机制提供更多信息。
【学位单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S512.1
【部分图文】：

与 NO 的产生有关，但并非 NOS[81]，该基因可能并不会与了 RNA 和核糖体的结合过程[82]，关于 NOS1 的具体作的 NO 产生外，植物中 NO 的生物合成也可以在某些条i-NOR)介导的亚硝酸盐还原产生。有证据表明，NR 介导 ABA 诱导的气孔关闭。已经在多种植物体内检测到了 N等。研究发现甘蔗、烟草等植物在光照及充足硝酸盐的条O[85]，至此，NR 途径被确认为植物体内产生 NO 的途径

样品以 300nL/min 从 2%至 35%B（95%ACN，0.1%FA），5和一个 2 分钟线性梯度到 80%，然后维护在 80％B 4 分钟，最后 1OF 5600 系统（AB SCIEX，Concord，ON）是使用（第一和第二pm），参数设置如下：离子喷雾电压，帘式气体，雾化气体和界面0psi，15psi 和 150℃；MS 调查扫描在质量范围内设置为≥30000只有前 30 个产物离子（前体），该周期时间为 3.3 秒。Q2 传输窗%的效率（脉冲发生器频率值为 11kHz 监测频率为 40GHz）。碎裂行的分辨率为 17500。规范化的碰撞能量被设定在 35±5eV，并且 1/2（15 秒），不超过两倍相同离子的碎裂。质鉴定和数据库分析

Cu+SNP/CK 和 Cu+SNP/Cu。蛋白质定量结果用火山图（Volcano Plot）表示（图3-15A），由两组的蛋白质表达差异倍数（Fold change）和 T 检验得到的 P value 两个值而得，用于显示两组数据的显著性差异。横坐标为差异倍数（以 2 为底的对数变换），纵坐标为差异的显著性 P-value（以 10 为底的对数变换），图中红点为显著性差异表达的蛋白（倍数变化大于 1.2 倍且 P value<0.05），黑点为无差异变化的蛋白。对检测到的蛋白进一步做韦恩图（图 3-15B）分析后发现，Cu/CK 特有蛋白 336 个，Cu+SNP/CK特有蛋白 556 个
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本文编号：2868434