转植酸酶基因玉米比较蛋白质组学研究

发布时间：2021-04-27 09:11

　　转基因作物在全球范围内商业化种植已经20多年了,随着转基因作物种植面积的增加,转基因植物产品的生物安全问题已成为人们关注焦点和争论热点。转植酸酶基因玉米是目前我国唯一获得农业部颁发的安全证书的转基因玉米,可以提高动物对磷的利用率,具有很大的潜在商业化种植市场。转基因作物的监管需要进行安全性评价,对转植酸酶基因玉米的安全性已经采用多方面指标进行评价,但还未见从蛋白质组层面上对其进行非预期影响的研究。本研究通过双向电泳（2-DE）和高通量精准定量比较蛋白质组iTRAQ技术,系统比较了转植酸酶基因玉米与非转基因对照玉米叶片和种子的蛋白质组差异,从蛋白质表达水平对其非预期影响进行了进一步评价,以期建立一套科学合理的蛋白质组学技术体系,来检测和评价转基因作物的非预期影响,为转植酸酶基因玉米以及其它转基因作物的安全评价提供理论基础和技术支持。首先,我们通过2-DE结合MS/MS技术比较了转植酸酶基因玉米与其非转基因对照叶片的蛋白质组,获得了转植酸酶玉米叶片的总蛋白2-DE图谱,鉴定了 57个差异蛋白点,占检测到的所有蛋白点总数量的6.7%。这些差异蛋白点均由玉米籽粒自然合成的,没有发现有毒蛋白或过... 

【文章来源】：海南大学海南省 211工程院校

【文章页数】：100 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
1 引言
    1.1 转基因作物的安全性评价技术
        1.1.1 转基因作物检测技术
            1.1.1.1 特定DNA的PCR扩增技术
            1.1.1.2 外源蛋白检测技术
            1.1.1.3 其它检测技术
        1.1.2 转基因作物的安全性评价
            1.1.2.1 目标分析法对转基因作物可预期影响的安全性评价
            1.1.2.2 非目标分析法对转基因作物不可预期影响的安全性评价
                1.1.2.2.1 转录组学技术
                1.1.2.2.2 代谢组学技术
                1.1.2.2.3 蛋白质组学技术
    1.2 组学技术在转基因玉米非预期影响研究中的应用
        1.2.1 转录组学在转基因玉米非预期影响的研究
        1.2.2 代谢组学在转基因玉米非预期影响的研究
        1.2.3 蛋白质组学在转基因玉米非预期影响的研究
    1.3 转植酸酶玉米安全性评价研究进展
        1.3.1 转植酸酶基因玉米转化事件和目标蛋白的检测
        1.3.2 转植酸酶基因玉米营养学评价
        1.3.3 转植酸酶基因玉米食用安全性评价
        1.3.4 转植酸酶基因玉米环境安全评价
    1.4 研究目的及意义
2 材料与方法
    2.1 植物材料
    2.2 主要试剂和仪器
    2.3 植物种植、生长条件
        2.3.1 光照培养箱中玉米幼苗生长条件
        2.3.2 大棚玉米种植条件
        2.3.3 田间玉米种植生长条件
    2.4 转基因玉米转化事件的分子鉴定和外源蛋白的鉴定
        2.4.1 转基因玉米转化事件的分子鉴定
        2.4.2 转基因玉米外源蛋白的鉴定
    2.5 玉米叶片和种子蛋白双向电泳
        2.5.1 玉米叶片和种子的蛋白提取及其浓度测定
        2.5.2 玉米叶片和种子的蛋白2-DE
        2.5.3 差异蛋白的MALDI-TOF-TOF质谱鉴定
    2.6 iTRAQ技术用于分析转基因玉米种子的差异蛋白
        2.6.1 iTRAQ标记、分级
        2.6.2 纳升级反相色谱-质谱进行蛋白质分析（nano RPLC）
        2.6.3 iTRAQ数据蛋白鉴定和定量分析
    2.7 差异蛋白功能分类和生物信息学分析
    2.8 qRT-PCR分析
3 结果与分析
    3.1 外源基因及目标蛋白的检测
        3.1.1 外源基因的检测
        3.1.2 目标蛋白的检测
    3.2 转植酸酶玉米及其对照叶片的比较蛋白质组学研究
        3.2.1 转植酸酶玉米及其对照叶片的2-DE蛋白质图谱比较
        3.2.2 转植酸酶玉米及其对照叶片的差异蛋白的鉴定
        3.2.3 转植酸酶玉米及其对照叶片的差异蛋白的生物信息学分析
        3.2.4 叶片的差异蛋白的蛋白水平和转录水平模式分析
    3.3 大棚条件下转植酸酶玉米及其对照种子的比较蛋白质组学研究
        3.3.1 转植酸酶玉米及其对照种子的2-DE蛋白质图谱比较
        3.3.2 转植酸酶玉米及其对照种子的2-DE差异蛋白的鉴定
        3.3.3 利用iTRAQ技术鉴定转植酸酶玉米及其对照种子的差异蛋白
        3.3.4 2-DE和iTRAQ鉴定的种子差异蛋白的生物信息学分析
        3.3.5 定量RT-PCR技术研究种子差异蛋白的基因表达模式
    3.4 田间种植的转植酸酶玉米及其对照种子的比较蛋白质组学研究
        3.4.1 转植酸酶玉米及其对照种子的2-DE蛋白质图谱比较
        3.4.2 转植酸酶玉米及其对照种子的2-DE差异蛋白的鉴定
        3.4.3 差异蛋白的生物信息学分析
    3.5 环境对转植酸酶玉米蛋白质组学的影响研究
4 讨论
    4.1 研究方法对差异蛋白的鉴定的影响
    4.2 转植酸酶玉米与其对照之间存在蛋白差异但并未有大规模实质性改变
    4.3 转植酸酶玉米与其对照叶片差异蛋白主要是参与碳固定途径的蛋白
    4.4 转植酸酶玉米与其对照种子差异蛋白主要为参与转录后调控与转录后修饰的蛋白
        4.4.1 大棚种植的转植酸酶玉米与其对照种子的差异蛋白
        4.4.2 田间种植的转植酸酶玉米与其对照种子的差异蛋白
    4.5 环境对蛋白质组学的影响
5 结论
参考文献
附图
致谢
攻读学位期间发表学术论文、申请专利和获奖情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]转植酸酶基因玉米对田间节肢动物群落多样性的影响[J]. 李凡,孙红炜,杨淑珂,赵维,徐晓辉,高瑞,路兴波.  生物安全学报. 2014(04)
[2]转植酸酶基因玉米种植对土壤线虫群落的影响[J]. 郭维维,赵宗潮,苏营,牟文雅,刘满强,陈小云,陈法军.  应用生态学报. 2014(04)
[3]转植酸酶基因玉米对田间主要害虫和天敌种群动态的影响[J]. 李凡,孙红炜,杨淑珂,赵维,郭颖慧,路兴波.  中国农学通报. 2013(36)
[4]转植酸酶基因玉米花粉漂移扩散频率与距离[J]. 赵宗潮,郭维维,苏营,陈法军.  生态学杂志. 2013(11)
[5]转植酸酶基因玉米对步甲群落动态的影响[J]. 赵彩云,肖能文,柳晓燕,何丁元,关潇,白加德,李俊生.  昆虫学报. 2013(06)
[6]转基因玉米中植酸酶蛋白免疫亲和纯化体系的建立[J]. 赵倩倩,周晓今,柳小庆,杨文竹,李素贞,刘奇,陈茹梅.  中国生物工程杂志. 2013(06)
[7]转植酸酶基因玉米phyA2基因标准质粒分子构建及其检测应用[J]. 张广远,孙红炜,李凡,杨淑珂,路兴波,赵蕾.  作物学报. 2013(08)
[8]大田环境下转植酸酶玉米对土壤酶活性的影响[J]. 张林森,杨正友,孙红炜,李凡,杨淑珂,段丽君,路兴波.  山东农业科学. 2013(04)
[9]转基因植物非预期效应检测评价技术的发展[J]. 赵洁,刘峙,彭于发,齐放军.  中国农业科技导报. 2013(02)
[10]转植酸酶玉米生育期及秸秆还田期根际微生物数量和细菌菌群多样性[J]. 张林森,杨正友,孙红炜,李凡,杨淑珂,段丽君,路兴波.  山东农业科学. 2013(03)



本文编号：3163195