印度梨形孢对烟草蛋白质表达影响研究

摘要

印度梨形孢Piriformospora indica是一种能够定殖于多种植物根部的内生真菌，该菌可以促进植物生长发育，增加生物量及产量，增强植物对营养及矿物质的吸收利用能力，诱导植物对生物与非生物逆境胁迫的产生抗性。烟草（Nicotiana tobacum L.）是我国重要的经济作物，属茄科烟草属。烟草产量和品质容易受到生物与非生物侵害，从而影响烟草的品质。若仍采取化学防治方法，虽能有效控制病虫害的发生，但由此带来的抗药性、农药残留和环境污染的问题是所不愿意看到的。已有的研究表明，印度梨形孢定殖烟草根部，能提高提高烟草生物与非生物逆境胁迫的产生抗性。本文用印度梨形孢-烟草共培养体系为材料，通过纳升液相的反相分离技术和超高分辨率质谱技术，采用差异蛋白质组学研究方法，应用生物信息学手段对有无印度梨形孢定殖条件下的烟草蛋白质组进行比较分析。结果如下:
　　1、印度梨形孢定殖烟草对其根部蛋白表达的影响
　　在印度梨形孢定殖的烟草根部中鉴定到的肽段数量为3239条，共覆盖到869个的蛋白，而对照烟草根部中鉴定到的肽段数量为1082条，共覆盖到770个蛋白。其中定殖印度梨形孢的烟草和对照组烟草两者共有的蛋白为753个，处理烟草（P.indica-colonized）中特有为116个，对照烟草（P.indica-colonized）中特有为17个。经非标定量分析发现，烟草根部蛋白表达差异超过的4倍的有207个，其中包括1，3-beta-葡聚糖酶、苹果酸酶等蛋白在印度梨形孢定殖的烟草中表达下调，而如谷氨酰胺合成酶（Glutamine synthetase）、丙酮酸激酶（Pyruvate kinase，cytosolic isozyme等蛋自在印度梨形孢定殖的烟草中表达上调。通过分析（GO分析和KEGG分析）对蛋白质功能分析发现，这些差异显著蛋白主要参与物质运输和能量代谢、信号转导、氨基酸合成、胁迫反应等。
　　2、印度梨形孢定殖烟草对烟草叶片蛋白表达的影响
　　在印度梨形孢定殖的烟草叶片中鉴定到的肽段的数量为3529条，共覆盖到912个蛋白，对照烟草根部中鉴定到的肽段的数量为2921条，共覆盖到869个蛋白。其中847个蛋白为定殖印度梨形孢的烟草和对照组烟草共有，65个为处理烟草（P.indica-colonized）中特有，22个为对照烟草中（P.indica-colonized）特有。对烟草叶片蛋白质进行定量分析发现，表达差异超过的4倍的有83种，其中叶绿素a-b结合蛋白50、假定喹啉酸磷酸核糖基转移酶和诱导生长素蛋白在印度梨形孢定殖烟草中表达下调，而在对照烟草中表达上调，核酮糖二磷酸羧化酶大亚基、叶绿体相关的核酮糖二磷酸羧化酶/氧化酶活化酶、捕光叶绿素a/b结合蛋白等蛋白则在印度梨形孢定殖的烟草中表达上调。通过分析（GO分析和KEGG分析）发现，差异蛋白主要参与光合作用、物质运输和能量代谢、胁迫反应等。
　　综上所述，通过串联质谱技术研究印度梨形孢对烟草蛋白质组学的影响，发现印度梨形孢定殖烟草，可通过提高参与光合作用、物质代谢、信号转导、胁迫反应等相关酶的表达活性，来促进烟草的生长，提高烟草抗性。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 文献综述

1．1 植物蛋白质组学及研究方法

1．1．1 蛋白质组的研究背景

1．1．2 蛋白质组学的研究技术及方法

1．1．3 植物蛋白质组学的研究

1．2 印度梨形孢(Piriformospora indica)

1．2．1 与植物根部接触后的反应

1．2．2 在植物抗逆反应中的作用

1．2．3 结语

1．3 本研究的目的、意义和技术路线

1．3．1 目的、意义

1．3．2 印度梨形孢定殖烟草根部对蛋白表达的影响分析的技术路线

第二章 印度梨形孢对烟草根部蛋白表达的影响研究

2．1 材料

2．1．1 供试菌株与烟草品种

2．1．2 植物材料的准备

2．1．3 仪器设备

2．2 方法

2．2．1 印度梨形孢在烟草根部的定殖检测

2．2．2 蛋白质的提取及定量

2．2．3 蛋白质的酶解

2．2．4 脱盐

2．2．5 串联质谱分析

2．2．6 蛋白鉴定及数据分析

2．3 结果

2．3．1 印度梨形孢在烟草根部的定殖鉴定

2．3．2 印度梨形孢对烟草根部的促生作用

2．3．3 质谱分析鉴定

2．3．4 数据分析

2．4 讨论

2．4．1 与物质代谢相关的蛋白

2，4．2 与能量代谢相关的蛋白

2．4．3 与抗氧化相关的蛋白

2．4．4 其他胁迫响应蛋白

第三章 印度梨形孢对烟草叶片蛋白表达的影响研究

3．1 材料

3．2 方法

3．3 结果

3．3．1 印度梨形孢在烟草根部的定殖状况

3．3．2 质谱分析鉴定

3．3．3 数据分析

3．4 讨论

3．4．1 参与光合作用的蛋白

3．4．2 与能量代谢的蛋白

3．4．3 与植物防御有关的蛋白

第四章 总结与展望

4．1 总结

4．2 展望

参考文献