外源NO在中华寿桃应答褐腐菌胁迫中的作用及其蛋白组学研究

发布时间：2018-05-06 07:27

本文选题：一氧化氮 + 桃果实　；参考：《山东农业大学》2017年硕士论文

【摘要】：桃(Prunus persica L.Batsch)是典型的呼吸跃变型果实,采后极易遭受多种病原菌侵染而腐烂,造成巨大损失。由褐腐菌(Monilinia fructicola)引起的褐腐病是采后桃果实最常见、危害最严重的病害之一。近年来,利用生物或者非生物因子诱导植物抗病性为控制果实采后病害开辟了新的途径。其中,一氧化氮(Nitric oxide,NO)在果实采后病害控制方面的研究受到科研工作者的广泛关注,但NO诱导桃果实抗病性的研究主要集中在生理生化方面,其分子机理还不甚清楚。因此,我们以中华寿桃为试材,研究了外源NO处理对采后桃褐腐病的控制效果及相关酶活性和信号物质积累的影响,分析了NO处理后果实信号转导通路蛋白的变化,揭示了NO诱导桃果实提高抗病性的分子机制。主要结果如下:(1)用15μM的NO溶液和清水浸泡果实后,调查果实病斑扩展和抗病相关指标,发现外源NO能有效地抑制中华寿桃褐腐病的发病率和菌斑的扩展,显著诱导了果实PPO、POD活性的升高和内源NO、JA的积累,有利于抗病性的提高和抗病信号的传递。(2)选取接种后12h和24h的桃果实,利用TMT技术进行定量蛋白组学分析,共鉴定到5779种蛋白质,其中5149种可以定量。以差异倍数值变化超过1.3倍作为显著上调、小于0.77倍作为显著下调的变化标准,在接种后12h筛选出576种差异表达蛋白,其中420(73%)种发生上调,156种发生下调(27%);在接种后24h筛选出114种差异表达蛋白,其中73(64%)种发生上调,41(36%)种发生下调。在接种后24h时差异表达蛋白的数量减少特别是上调蛋白的数量,说明此时桃果实中响应褐腐菌入侵的蛋白质数量减少,因此我们选取接种后12h的蛋白组数据为生物信息学分析对象来探索NO的诱导抗病机制。(3)亚细胞定位分析表明,接种后12h的差异表达蛋白主要位于叶绿体(270个)和细胞质(114个)中,其它差异蛋白位于细胞核(88个)、质膜(35个)、线粒体(21个)、胞外(18个)、液泡膜(12个)、细胞骨架(9个)、内质网(5个)、高尔基体(2个)、过氧化物酶体(2个)和细胞质、细胞核(1个)中。将差异蛋白根据GO、KEGG通路富集分析和人工搜索进行了功能分类,这些蛋白主要涉及信号感知和信号转导(Signal perception and signal transduction,17%)、ROS平衡及防御相关蛋白(ROS homeostasis and defense-related proteins,22%)、转录和转录后水平调节(Transcription and post-transcriptional regulation,24%)、碳水化合物和能量代谢(Carbohydrate and energy metabolism,13%)、氨基酸代谢和脂类代谢(Amino acid and lipid metabolism,24%)过程。(4)随机选择8个接种后12h的差异表达蛋白进行基因克隆以及qRT-PCR分析,发现8个差异蛋白中有6个差异蛋白所对应的基因在转录水平上发生了上调,与蛋白水平得到的结果一致,从转录水平验证了蛋白组数据的准确性。研究结果表明,15μM外源NO处理诱导了采后中华寿桃的防御系统,抑制了褐腐病的发生。在外源NO作用下,采后桃果实褐腐菌胁迫应答反应是一个涉及多细胞器、多信号途径的复杂过程。首先,褐腐菌胁迫的信号感知与转导被激活,并通过对基因转录水平及转录后水平的调节来调控下游蛋白的表达;第二,活性氧平衡系统启动并与褐腐菌响应蛋白协同作用;第三,碳水化合物、氨基酸和脂类代谢等基础代谢途径重构以适应褐腐菌胁迫。研究结果有助于进一步了解NO诱导采后桃果实抗褐腐病的作用机制,为NO在果实采后病害防治中的应用和后续确定深入研究的信号通路以及关键蛋白的鉴定提供了依据。
[Abstract]:The results were as follows : ( 1 ) The results were as follows : ( 1 ) The effect of exogenous NO treatment on the disease control of peach fruits after inoculation was studied . ( 3 ) Subcellular localization analysis showed that the differentially expressed proteins were mainly located in the chloroplast ( 270 ) and cytoplasm ( 114 ) , and the other proteins were located in the nucleus ( 88 ) , plasma membrane ( 35 ) , mitochondria ( 21 ) , extracellular ( 18 ) , vacuolar membrane ( 12 ) , cytoskeletal ( 9 ) , endoplasmic reticulum ( 5 ) , golgi ( 2 ) , peroxidase ( 2 ) and cytoplasm , nucleus ( 1 ) . The proteins mainly involved signal perception and signal transduction ( 17 % ) , ROS balance and post - transcriptional regulation ( 24 % ) , carbohydrate and energy metabolism ( 13 % ) , amino acid metabolism and lipid metabolism ( Amino acid and lipid metabolism , 24 % ) . ( 4 ) The gene cloning and qRT - PCR analysis of the differentially expressed proteins of 12 hours after inoculation were carried out . The results showed that the expression of downstream protein was inhibited by exogenous NO treatment .

【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S436.621.13

【参考文献】