棉花苗期耐盐蛋白质组分析及相关基因鉴定

来源 :河北农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangyuwu21
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棉花是我国重要的经济作物,也是耐盐碱先锋作物,盐碱地植棉是我国棉花产业结构调整的重要方向。已有研究表明,苗期是响应盐胁迫的关键时期之一,但对棉花苗期耐盐机制的研究进展缓慢。本研究利用iTRAQ技术对课题组前期鉴定的三个耐盐品种组(农大棉13号、鄂棉9号和鄂抗棉3号,其在150 mmol/LNaCl溶液胁迫下的相对成活苗率分别为56.7%、73.3%和50.9%)和三个盐敏感品种组(晋棉12、鲁棉14和中078,其在150 mmol/LNaCl溶液胁迫下的相对成活苗率分别为34.04%、32.95%和33.30%)的三叶期幼苗,进行150 mmol/LNaCl溶液胁迫处理0h、0.5 h(快速应答阶段)和5h(特异应答阶段)后的根组织蛋白组测序,筛选出耐盐相关候选基因,并对其功能进行初步验证,主要结果如下:1.对盐胁迫0h、0.5 h和5h的两个品种组样品进行蛋白质组测序,共鉴定出3004个表达蛋白,其中包括101个差异表达蛋白。耐盐组较盐敏感组差异分析显示,在盐胁迫0h时鉴定出差异上调表达蛋白5个,差异下调表达蛋白6个;在快速应答阶段鉴定出差异上调表达蛋白21个,差异下调表达蛋白13个;在特异应答阶段鉴定出差异上调表达蛋白29个,差异下调表达蛋白35个。2.在快速应答阶段和特异应答阶段,同时被鉴定到的差异表达蛋白有6个,其中GhISR3、GhISR22、GhISR25和GhISR27蛋白在这两个阶段都差异上调表达;GhISR34和GhISR43蛋白在这两个阶段都差异下调表达。鉴定出没有功能注释的差异表达蛋白有10个,其中GhISR46和GhISR66这两个蛋白都差异上调表达,GhISR9、GhISR10、GhISR36、GhISR43、GhISR78、GhISR85、GhISR86 和 GhISR90 这八个蛋白都差异下调表达。3.对差异表达蛋白进行GO分析,发现在快速应答阶段差异表达蛋白主要参与的生物过程包括代谢过程(metabolic process)、细胞转化(cellular process)和生物调节(biological regulation);细胞组分主要包括细胞(cell)、细胞部分(cell part)和细胞器(organelle);分子功能主要包括催化活性(catalytic activity)和结合(binding)。在特异应答阶段差异表达蛋白主要参与的生物过程包括代谢过程(metabolic process)和细胞转化(cellularprocess);细胞组分主要包括细胞(cell)、细胞部分(cell part)和蛋白复合体(protein-containing complex);分子功能主要包括结合(binding)和催化活性(catalytic activity)。4.对差异表达蛋白进行KEGG分析,发现在快速应答阶段差异表达蛋白主要参与类黄酮生物合成(Flavonoid biosynthesis)、氨基酸的生物合成(Biosynthesis of amino acids)、氨基糖和核苷酸糖代谢(Amino sugar and nucleotide sugar metabolism)、果糖和甘露糖的代谢(Fructose and mannose metabolism)等路径;在特异应答阶段差异表达蛋白显著富集于病毒致癌作用(Viral carcinogenesis)、核糖体(Ribosome)和氨基酸的生物合成(Biosynthesis of amino acids)等代谢路径。5.选取并克隆了GhISR3和GhISR50这两个相关候选耐盐基因,其中GhISR3在快速应答阶段和特异应答阶段同时被鉴定到,GhISR50只在特异应答阶段差异表达。在农大棉 13 号中对GhISR3和GhISR50进行了 VIGS(virus-induced gene silencing)干涉,盐处理后干涉植株与对照植株相比耐盐性明显降低,初步证明GhISR3和GhISR50在苗期响应盐胁迫过程中起着重要作用。综合以上结果,本研究在快速应答阶段鉴定出差异上调表达蛋白21个,差异下调表达蛋白13个;在特异应答阶段鉴定出差异上调表达蛋白29个,差异下调表达蛋白35个。利用VIGS技术初步验证了 GhISR3和GhISR50在陆地棉苗期耐盐反应中发挥着重要作用。
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