五种野生扁桃亚属植物种子营养组成和生境胁迫响应蛋白组学研究

发布时间：2020-06-08 02:46

【摘要】：野生扁桃亚属植物因具有抗旱、抗寒、耐贫瘠和耐盐碱等抗逆性,是扁桃育种开发研究中获得良好抗性基因的原始材料。目前,从蛋白质组学水平上系统研究野生扁桃种质资源抗逆性鲜有报道。本文以我国典型生态分布区的长柄扁桃、蒙古扁桃、西康扁桃、榆叶梅和野扁桃等5种野生扁桃亚属植物的种子为研究对象,通过测定种仁的粗脂肪、粗蛋白、膳食纤维、含糖量、矿质营养和维生素组成等指标,从营养学角度分析其营养组成成分和营养价值;从蛋白组学水平探索野生扁桃种子对自然生态环境中各种胁迫因素(简称为生境胁迫)的抗逆机制,以期获得野生扁桃亚属植物的抗逆性生物标志蛋白,为进一步开发野生扁桃植物及其宝贵抗逆性基因资源提供蛋白组学水平的研究依据。1.野生扁桃亚属植物种仁的营养成分和潜能评价五种野生扁桃亚属植物的种仁均富含油脂(34.97~51.22 g/100g)、蛋白质(19.44~27.56 g/100g)和膳食纤维(9.09~12.48g/100g)及一定量的总糖、还原性糖、各种矿质元素(磷、钾、钙、镁、锌、锰、铜和铁)与多种维生素(包括维生素E、维生素C、烟酸、烟酰胺和维生素B_2);各野生扁桃亚属植物种仁的一般水解氨基酸中谷氨酸、天冬氨酸和精氨酸的含量均较高,分别为5.78~7.76 mg/100g、2.26~3.67 mg/100g和1.72~2.53 mg/100g,说明上述扁桃亚属植物的种仁均具有较高的营养价值及开发潜能。2.野生扁桃亚属植物种仁共有生境胁迫响应蛋白的种类与可能作用机制分析五种野生扁桃亚属植物的种仁中均含有的参与生境胁迫响应的蛋白为88种,按功能可分为:抗氧化酶类、参与代谢过程(糖酵解、三羧酸循环、蛋白质水解和半胱氨酸代谢、转录调控、解毒等)的酶类和蛋白、参与信号转导的蛋白及应激蛋白(主要为热休克蛋白及伴侣分子)。上述蛋白主要通过参与细胞内的氧化还原过程和蛋白质折叠、维持细胞氧化还原稳态等方式对环境中的各种胁迫因素做出应激和防御反应,是扁桃亚属植物共有的抗逆性机制,反映出它们基因组成的共性和同源性。3.不同扁桃亚属植物种仁生境胁迫响应差异蛋白组学研究及抗逆性标志蛋白的筛选分别将长柄扁桃与其它四种扁桃亚属植物的种仁蛋白组进行差异蛋白组学研究,以分析不同地域扁桃亚属植物种仁中生境胁迫响应蛋白及其作用机制的差异性。结果表明,长柄扁桃种仁与西康扁桃种仁中的生境胁迫响应差异蛋白数最多,达91种,而其它三种扁桃植物种仁与长柄扁桃种仁的生境胁迫响应差异蛋白数间则相接近,为36~39个;在长柄扁桃与其它四种野生扁桃植物种仁的生境胁迫响应差异蛋白中,多数差异蛋白在长柄扁桃种仁中表现为表达下调;野生扁桃分布区域生态环境条件的不同可能是造成各扁桃种仁生境胁迫响应蛋白显著性差异的主要原因;生境胁迫响应差异蛋白的可能作用机制主要表现为:抗氧化酶类的清除机制、热休克蛋白及其伴侣分子参与的蛋白质折叠过程、糖代谢与能量代谢为应激提供能量和合成原料、蛋白质水解和氨基酸代谢过程、蛋白质表达过程的调控、维持细胞内氧化还原稳态、解毒作用及对真菌和病毒的防御机制等。在各生境胁迫响应差异蛋白组中均表现为显著性表达差异的蛋白质为锌结合脱氢酶家族蛋白(AT5G16990)和硫氧还蛋白H型1(TRX1),这两种蛋白有望成为野生扁桃亚属植物种质响应生境胁迫的标志性蛋白种类。
【图文】：

柄扁桃,生长环境,果实,植株

别名野樱桃、毛樱桃、山樱桃或柄樱桃等，落叶小灌木，树高 0.5~2.0m（见表 1-1），主要分布在纬度范围为 38.45°- 40.98° N，经度范围为 109.20° 111.83° E，，海拔在 1222 1516 m 的西北部半干旱、干旱地区的山地和沙漠地带（见表 1-2），即我国内蒙古、宁夏和陕西三省交界处。长边扁桃多生于丘陵地区向阳石砾质坡地或坡麓（见图 1-1），也见于干旱草原或荒漠草原，蒙古和苏联西伯利亚也有生长。1996 年长柄扁桃被列为一级“中国温带草原区的特有珍稀濒危植物”。从长柄扁桃的地理分布来看，其天然种群可分山地型和沙地型，前者主要位于内蒙古境内，后者位于陕西境内。山地型和沙地型长柄扁桃分布区的年平均气温分别为3.78℃和 8.45 ℃；无霜期分别为 113.8 d 和 161.50 d[14]，年均温和年均水是影响长柄扁桃分布的关键因子，其生长喜好倾向于温带半干旱的沙漠地区，在适宜生长环境区域长柄扁桃群体表现出很高的多样性水平和较长的生理寿命，这是长柄扁桃对生态环境长期适应性的结果[15]。

生长环境,果实,植株,荒漠土

5图 1-2 蒙古扁桃的生长环境、植株及果实Figure 1-2 Growth environment, plants and fruits of A.mogolica蒙古扁桃集中分布区域的环境异质性较高，年降水量一般在 200mm 以下，年蒸量 3400~4000mm，年≥10℃的年活动积温为 1900~3000℃。蒙古扁桃的生长地形条件有多样化，主要为砾质荒漠、沙地、低山残丘等。土质主要为棕土与灰棕荒漠土，生
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q945

【参考文献】