铁、锰、锌缺乏下马铃薯试管苗差异蛋白质组分析

发布时间：2017-12-14 11:29

  本文关键词：铁、锰、锌缺乏下马铃薯试管苗差异蛋白质组分析

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【摘要】：铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)是植物所必需的微量矿质元素,它们在植物的各种代谢和生理过程中发挥重要作用。Fe、Mn、Zn的缺乏会制约植物的生长,影响其生物量生产和产品质量。马铃薯(Solanum tuberosum L.)作为第四大粮食作物,不仅淀粉含量丰富,糖、脂、蛋白质、矿物盐、粗纤维和维生素含量也较高。研究马铃薯矿质营养缺乏下差异表达蛋白,分析其功能,在蛋白表达水平揭示马铃薯应对矿质营养缺乏的内在调控机制,对提高马铃薯自身吸收利用矿质营养的能力,阐释马铃薯适应矿质营养缺乏的分子机理具有重要意义。本研究以马铃薯无菌苗为材料,应用组学技术高通量探究Fe、Mn、Zn缺乏下马铃薯试管苗叶片中差异表达蛋白质组,将有助于从整体和动态的蛋白质水平解析矿质营养缺乏的伤害机理以及马铃薯的内在适应机制。研究结果如下:1、Fe缺乏造成马铃薯叶片叶绿素含量显著降低,其中完全缺Fe导致叶绿素含量降低幅度最大,较对照降低87%。通过差异蛋白质组分析马铃薯在Fe缺乏下的叶片差异蛋白,鉴定到146个差异蛋白质。这些蛋白质按照其参加的生物学过程又分为10个功能类别,涉及光合作用、代谢、细胞防御、分子伴侣、氧化还原、储藏蛋白、骨架蛋白、转录翻译、生长素响应和物质运输等功能范畴。2、Mn缺乏下,随着培养液中Mn浓度的降低,马铃薯叶片中叶绿素含量逐渐降低,在1μM、0μM Mn浓度处理下,马铃薯叶片中叶绿素含量分别较对照降低5%和16%。通过差异蛋白质组分析马铃薯在Mn缺乏下的叶片差异蛋白,鉴定到55个差异蛋白质。这些蛋白质按照其参加的生物学过程又分为9个功能类别,涉及光合作用、代谢、生长素响应、细胞防御、氧化还原、储藏蛋白、转录翻译、信号转导和物质运输等功能范畴。3、缺Zn胁迫下,马铃薯试管苗叶片中叶绿素含量较对照降低9%。通过差异蛋白质组分析马铃薯在缺Zn胁迫下的叶片差异蛋白,鉴定到42个差异蛋白质。这些蛋白质按照其参加的生物学过程又分为8个功能类别,涉及光合作用、代谢、细胞防御、氧化还原、骨架蛋白、转录翻译、生长素响应和物质运输等功能范畴。Fe、Mn、Zn缺乏造成马铃薯叶绿素含量显著降低,表明Fe、Mn或Zn缺乏对叶绿素的合成均有一定抑制作用,推测可能会导致光合效率下降,碳水化合物积累改变,影响植物的正常生长。马铃薯在Fe、Mn、Zn缺乏下,光合作用相关蛋白放氧增强蛋白和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶大亚基表达显著下调,影响马铃薯光合放氧及光合碳同化进程。Mn或Zn缺乏下诱导了PSI反应中心亚基和叶绿体ATP合酶的上调表达,进而增强光合作用中的产能反应以促进对营养物质的吸收。马铃薯在Fe、Mn、Zn缺乏下,能量代谢相关酶呈现上调表达,糖酵解和TCA循环过程增强以适应营养胁迫。推测马铃薯在营养缺乏下可能需要更多的还原力和ATP来提高对营养的获取和转运机制以应对不利条件。Fe、Mn或Zn的缺乏诱导了马铃薯防御系统。生长素结合蛋白在完全缺Fe下显著下调表达,进而抑制马铃薯幼苗的生长和发育。这一结果与缺Fe胁迫下马铃薯植株矮小的生理表型有密切关联。马铃薯应对缺Zn胁迫则生长素结合蛋白上调表达,进而减轻对植株生长的抑制作用。
【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S532

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 ;Responses of differences in iron and manganese partitioning patterns within and among organs on legume biomass in limestone and sandstone areas[J];Chinese Journal of Geochemistry;2006年S1期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张绍梅;微量元素不同稳态水平下马铃薯试管苗生长发育模式分析[D];甘肃农业大学;2015年

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本文编号：1287746