棉花核雄性不育系“21A”不育株及可育株花药差异蛋白质组学的研究
本文选题:棉花核雄性不育 + 花药发育 ; 参考:《山东农业大学》2017年硕士论文
【摘要】:蛋白质是基因表达的最终产物,是生命功能的执行者。利用蛋白质组学来研究生命的现象和本质,具有不可替代的优越性。本实验以棉花新型单隐性核雄性不育系21A不育株与可育株为材料,利用iTRAQ定量蛋白质组学的研究方法,研究棉花核雄性不育机理提供参考。主要结果如下:1.取可育株(F)和不育株(S)的造孢细胞时期(1)和花粉母细胞减数分裂至四分体形成时期(2)花蕾样品(分别标记为F1、F2、S1、S2)采用iTRAQ方法结合高效液相串联质谱技术,总共鉴定到8123个蛋白质,其中至少有2个肽段的覆盖3941个蛋白质。2.对鉴定的8123个蛋白,分别进行GO、COG、Pathway的功能注释:(1)GO注释:在生物学过程分类中,“代谢过程”(3535,62.97%)、“细胞过程”(3187,56.77%)占得比例最大;在细胞组分中,在“细胞”(3189,56.80%)、“细胞部分”(3189,56.80%)分布的蛋白最多;分子功能中,“催化活力”(3362,59.89%)、“结合”(2738,48.77%)功能的蛋白占得比例最多;(2)COG功能注释,将蛋白共分为24个类群。其中,一般功能预测的蛋白最多(1244,25.90%),后面依次为翻译后修饰,蛋白质周转,伴侣(710,14.78%)翻译、核糖体结构与生物合成(533,11.10%),能量生产和转换(459,9.56%),碳水化合物的运输和代谢(445,9.27%),氨基酸的运输与代谢(426,8.87%);核结构(2,0.04%)和细胞运动(10,0.21%)功能分类的蛋白质数量最少;(3)在Pathway代谢通路注释中,鉴定的蛋白质共参与了128条代谢途径。其中蛋白参与最多的途径有代谢途径(1768),次生代谢产物生物合成(1035),核糖体代谢途径(278),内质网蛋白加工(221),RNA转运(207),植物病原菌相互作用(183)。3.依据蛋白质丰度水平,当差异倍数达到1.2倍以上,且经统计检验p-value值小于0.05时,为差异蛋白。差异蛋白鉴定结果如下:(1)分别在可育株和不育株中,比较两个花粉发育时期:F2-VS-F1中共有81个差异表达蛋白,S2-VS-S1中共有181个蛋白差异表达。花药发育两个时期相比,不育株和可育株中表达差异的蛋白不同。(2)在花粉发育的造孢细胞和花粉母细胞减数分裂至四分体形成两个阶段,共有差异蛋白1150个。在造孢细胞时期(S1-VS-F1):下调表达蛋白375个,上调表达蛋白295个;在花粉母细胞减数分裂时期(S2-VS-F2):有442个下调表达蛋白,340个上调表达蛋白。在花药发育两个阶段,差异蛋白数目随花药发育而增多,与镜检观察结果结果相一致,这些上调下调表达的差异蛋白可能与GMS有关。4.对差异表达的1150个蛋白,进行进一步的GO富集分析。在生物学过程的“代谢过程”(metabolic process,502)、“细胞过程”(cellular process,449),细胞组分的“细胞”(cell,485)、“细胞部分”(cell part,485)“细胞器”(organelle,364),分子功能的“催化活性”(catalytic activity,410)、“结合”(binding,380)功能富集的差异蛋白最多。在花药发育过程中,与可育花药相比,不育花药中的上调和下调表达的差异蛋白都主要富集在“分子功能”的催化活性和结合功能。5.对1150个差异蛋白进行COG功能分析,结果表明O(13.4%;翻译后修饰,蛋白质周转,和伴侣),J(10.6%;翻译,核糖体的结构及生物合成)、C(9.3%;能量生产和转换)三大功能分类的蛋白比例占主导地位,表明转录后调控、翻译,能量生产和转换在花药发育过程中发挥着重要的作用。6.差异表达蛋白Pathway富集分析表明代谢事件,翻译、核糖体结构及生物合成、碳水化合物合成与代谢、能量生产相关的途径显著富集。根据差异表达蛋白的Pathway富集散点图,在造孢细胞时期,差异表达的473个蛋白参与110条代谢途径;在花粉母细胞减数分裂至四分体形成时期,差异表达的576个蛋白共参与了111条代谢途径。对两个花粉发育时期特异表达的蛋白进行分析Pathway富集分析,共有35条途径富集。这些差异表达蛋白富集的途径可能为阐明GMS的复杂机制有重要的意义。7.为了验证蛋白质和转录水平的差异是否一致,并确认蛋白质组分析的可靠性,利用qRT-PCR分析了12个差异蛋白在花粉发育过程中的表达情况。分析表明,除了CotAD_72197在花粉母细胞减数分裂至四分体形成时期表达模式与蛋白水平不同,其他的表达情况与iTRAQ技术分析结果基本一致,蛋白质组学分析结果比较可靠。
[Abstract]:The main results were as follows : 1 . The main results are as follows : 1 . In the classification of biological process , there are at least 2 peptide fragments covering 3941 proteins . The main results are as follows : 1 . The protein is divided into 24 groups . The main results are as follows : 1 . The protein involved in the most important pathway is metabolic pathway ( 1768 ) , secondary metabolite biosynthesis ( 1035 ) , ribosome metabolism pathway ( 3187 , 56.77 % ) . In the development of anther culture , there were a significant difference in the expression of protein in pollen development .
【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】:S562
【参考文献】
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,本文编号:2075403
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