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Arid
低温环境胁迫对新疆沙冬青蛋白质组的影响
鲁春芳
出版年2010
学位类型博士
导师尹林克
学位授予单位中国科学院大学
中文摘要新疆沙冬青(Ammopiptanthus nanus(M.Pop．)Cheng f.)是豆科沙冬青属(Ammopiptanthus Cheng f.)植物，是泛北极区亚洲中部戈壁荒漠区的仅有的2种特有常绿豆科阔叶灌木之一。自然分布区主要在西天山与昆仑山结合处的克孜勒苏柯尔克孜自治州的西北部，少量延伸到邻国境内。新疆沙冬青适应性非常强，适应范围广，能够耐受高温、大气干旱胁迫，并具有高抗寒性，不仅能在．36．8℃的极端低温环境下正常越冬，还能耐受49．6℃的高温条件，因此，其抗逆机制是非常值得研究的。本研究应用差异蛋白质组学的技术和方法，以原生境和迁地保护极端条件生存20年以上的成年新疆沙冬青为研究对象，分别在极端高、低温时期同时采集龄级相同的成年植株叶片，提取蛋白质组利用双向电泳、质谱技术并结合RT-PCR方法，对不同生长环境和不同季节极端气候条件下的新疆沙冬青进行了差异蛋白质组的比较分析，以探索植物的抗寒机制，旨在从蛋白质组的水平上探讨植物对低温环境的响应过程取得的主要结论如下：实验中对蛋白质样品制备、上样方式、双向电泳参数的选择等技术环节进行了优化，建立了适合新疆沙冬青蛋白质组学研究的技术平台。得到了最大提取量的缓冲体系，制定出适合于沙冬青蛋白提取的最佳方案：4℃时抽提缓冲液(50 mmol/LTris-HCl(pH8．5)，0．1mol／LNaCl，0．1mmol／L EDTA，lmmol／L蛋白酶抑制剂(苯甲基磺酰氟， PMSF)。纯化了新疆沙冬青叶片总蛋白，用DEAE52-C分离了各蛋白质组分，并用 SDS-PAGE测定了纯度和分子量。对双向电泳运行过程的各个技术参数进行了优化组合,Tris-HCl结合丙酮-TCA沉淀法能够得到较大量的蛋白质，但其分布相对较集中，是适合新疆沙冬青叶片双向电泳蛋白样品制备的方法。电泳上样量为20ug、凝胶浓度为12．5％时沙冬青各组分蛋白条带清晰。研究结果表明：大量的蛋白质组在季节变化过程中丰度变化不大，可认为是稳定存在于植物体内的贮藏蛋白质，也可能在低温环境下起作用的特异蛋白在高温环境中也稳定存在。在研究中我们还分离出三种热稳定蛋白，它们的分子量为43．8kD、16．8kD和14．8kD：这三种热稳定蛋白在不同季节均有出现，与已测得的抗冻蛋白也不是同种类型。经过PDQuest图像分析软件平均可检测到500个左右的蛋白质点，在极端低温环境下，共检测到20个蛋白丰度差异表达变化在2倍以上的蛋白点。对其中的10个蛋白点进行胶内酶解，基质辅助激光解析电离飞行时间质谱进行了鉴定，并采用RT-PCR验证了2-DE结果，搜索Unigene库及NCBI库蛋白点全韶得到了有效鉴定，包括8个已知蛋白和2个未知蛋白。这些蛋白在代谢、能量、防御反应等方面发挥重要作用。主要与抗性，细胞分化，代谢相关蛋白、蛋白酶、转录与翻译因子相关的蛋白，均与植物代谢、能量传导和防御反应等有关，研究结果进一步从蛋白质层面上揭示沙冬青属植物的抗冻机制。为新疆沙冬青在迁地保护条件下是否发生突变提供新的信息，为科学制定濒危植物的迁地保护策略提供理论依据。利用双向电泳技术及相关分析软件对不同处理下的蛋白质组进行了初步实验和分析，得出29个蛋自在4℃和-20℃时表达差异明显；4℃和20℃相比，有186个点发生了明显变化；而20℃一20℃相比，有87个点变化显著。这些应答低温胁迫的蛋白不仅存在数量、种类、表达模式等方面的差异，还存在复杂的基因表达时空顺序和网络调控关系。
中文关键词新疆沙冬青 ; 差异蛋白质组 ; 极端低温 ; 环境胁迫 ; 双向电泳 ; 基质辅助激光解析电离飞行时间质谱
语种中文
国家中国
来源学科分类生态学
来源机构中国科学院新疆生态与地理研究所
资源类型学位论文
条目标识符http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/286886
推荐引用方式
GB/T 7714		 鲁春芳. 低温环境胁迫对新疆沙冬青蛋白质组的影响[D]. 中国科学院大学,2010.
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