套作大豆茎干耐荫抗倒的蛋白质组学分析

【作者】 刘卫国； 杨晨雨； 罗玲； 邹俊林； 刘春燕； 杨峰； 杜俊波； 杨文钰；

【机构】 四川农业大学/农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室；

【摘要】 【研究背景】非生物胁迫是全球作物生产面临的主要障碍。蛋白质组学作为一项绝佳的分子生物学技术,己被广泛用于研究特定植物在逆境下的蛋白功能;套作大豆苗期受到玉米的荫蔽胁迫,影响了其茎干的形态建成,导致藤蔓化,倒伏,但不同基因型间,对荫蔽胁迫的响应差异较大,但其机理不明。【材料与方法】选用前期经反复验证的两个具有不同耐荫型的大豆品种(地方品种),在与玉米套作和净作两种环境下,采用双向电泳对其茎干全蛋白进行分离,找出品种间及两种栽培环境下的差异表达蛋白,MALDI-TOF-MS/MS质谱鉴定和蛋白功能的生物信息学分析。【结果与分析】与弱耐荫大豆相比,强耐荫型茎干节间在套作下伸长量小,直径较大,长粗比较小,强度大,其耐荫抗倒的机理是:通过降低G蛋白表达量,延缓荫蔽信号的传递,从而减少茎干过度伸长;在幅度上调热激蛋白和延伸因子的表达量,保证基因的正常表达和维持各种酶的正常功能;增强乳酰谷胱甘肽裂解酶的表达量,从而减少糖酵解途径中废弃物-丙酮醛对细胞的伤害;稳定或下调果糖激酶和果糖-二磷酸醛缩酶的表达量,从而减少糖酵解对代谢产物的过多消耗,保证茎干中物质的正常积累;液泡ATP酶含量高,以维持茎干细胞体积的正常扩大;提高苹果酸一个同功酶(Malic enzyme)的表达量,减小因另一同功酶(Malate dehydrogenase)的下降对代谢造成的不良影响,维持其体内代谢平衡;上调核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/氧合酶表达量,增强磷酸戊糖代谢,保持较高的S-腺苷甲硫胺酸合成酶和凝集素表达量,显著上升茎28/31糖蛋白含量,促进茉莉酸的生物合成,这些均为茎干中木质素等细胞壁物质的正常合成,增加茎干强度,提供物质基础。【结论】采用茎干表型与差异蛋白质组学相结合的方法,初步揭示了大豆苗期茎干的耐荫机理,为下一步深入研究其分子机理奠定了基础。更多还原