甘蓝型油菜隐性核不育材料7365AB蛋白质组差异分析

发布时间：2018-02-10 15:30

  本文关键词： 甘蓝型油菜 蛋白质组学 花药角质层 脂类代谢 雄性不育 多酶复合体 孢粉素代谢区室　出处：《华中农业大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：甘蓝型油菜隐性核不育系,以其败育完全、不育性稳定、细胞质丰富等优点,已经成为油菜杂种优势利用的重要途径之一。在植物生长发育过程中,多酶复合体或者代谢区室扮演着重要的角色,如蛋白质的加工和降解、呼吸链的电子传递和植物的生殖发育等。目前,关于多酶复合体在植物花药育性方面的研究相对较少。本研究以甘蓝型油菜隐性核不育材料7365AB为研究对象,运用蛋白质组学和生物化学等方法,阐述了不育系7365A绒毡层脂类合成异常的原因及孢粉素代谢区室在油菜花药发育过程中的功能。主要研究结果如下:1.7365A花药外表皮角质层出现异常扫描电镜观察发现不育材料7365A与可育材料7365B的花药外表皮结构存在差异,主要表现为不育材料7365A花药表皮细胞变小、外表皮表面光滑、无覆盖类似斑马条纹的角质层(角质和蜡质),推测花药角质层的合成发生异常。利用气相色谱-质谱分析法(GC-MS)和气相色谱-火焰离子化分析法(GC-FID)分别对7365AB花药角质层的主要成分进行分析。结果显示,可育材料7365B的花药角质(cutin)总含量为2.96μg/mm2,而不育材料7365A的花药角质总含量为1.70μg/mm2,即7365A的花药角质的总含量比7365B减少42.6%;可育材料7365B花药蜡质(wax)总含量是0.06μg/mm2,而不育材料7365A则比7365B减少了60.0%。生化分析结果显示,不育材料7365A的花药脂肪酸合成发生异常。2.7365AB的比较蛋白质组学研究为全面解析7365A花药脂类合成受阻的原因,本研究运用蛋白质双向电泳技术对不育材料7365A与可育材料7365B的小花蕾(1-2mm)的总蛋白进行差异分析。结果显示,1000多个蛋白点中有103个蛋白点存在差异。选择其中差异显著的52个蛋白点进行质谱分析,并结合生物信息学的方法进行注释。其中有50个蛋白点成功注释。根据注释信息,选取花药脂类合成途径中的三个蛋白(BnPKSA、BnPKSB和BnTKPR1)并合成相对应的抗体,在7365AB材料中进行蛋白免疫印迹(western-blot)验证。结果显示,上述三个蛋白在7365B中正常表达,而在不育材料7365A中不表达,该结果与双向电泳结果一致。运用gene ontology(GO)功能聚类的方法对50个蛋白进行分析,发现这些蛋白主要参与代谢过程,细胞生理,发育过程,逆境响应等16个生物学过程。多数下调蛋白参与新陈代谢和细胞生化这两个过程,推测不育材料中花药新陈代谢出现紊乱;而多数上调表达蛋白参与逆境响应和蛋白质降解这两个过程,推测不育材料中泛素系统可能被激活,从而响应逆境胁迫。3.油菜绒毡层细胞中孢粉素代谢区室的作用模式孢粉素是植物花粉外壁的主要成分。参与孢粉素合成的相关蛋白被证实在花粉外壁组建过程中发挥着至关重要的作用。双向电泳分析结果显示,三个孢粉素蛋白(BnPKSA、BnPKSB和BnTKPR1)在7365A中显著下调。这三个蛋白在同一时期表达,而且都参与孢粉素的生物合成。预测上述蛋白以复合体的形式发挥生物学功能。本研究利用qRT-PCR、Western-blot和GUS染色多种方法证实了这三个蛋白具有相似的时空表达模式。酵母双杂交、pull-down和荧光互补(BIFC)等互作分析表明BnPKSA和BnPKSB可以形成异源二聚体,BnPKSB可结合另一个孢粉素蛋白BnACOS5继而形成多酶复合体;同时发现BnTKPR1并不与上述蛋白中的任何一个互作。孢粉素合成途径上的三个蛋白BnPKSA、BnPKSB和BnACOS5可以形成多酶复合体或者代谢区室,从而加速花粉外壁的建成。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S565.4

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本文编号：1500840