龙眼体细胞胚胎发生的蛋白质组学研究

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 20次 | 上传用户:star2006111
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本研究以龙眼(Dimocarpus longan Lour.)“红核子”品种LC2胚性细胞系为材料,进行体细胞胚胎发生及其同步化调控,获取体细胞胚胎发生过程中各个主要发育阶段的培养物,进行如下研究:①采用双向电泳分析龙眼体胚发生过程中特异表达的蛋白;②分离纯化体细胞胚胎发育后期特异表达的小肽;③进行小肽的肽质量指纹图谱和串联质谱鉴定,并用RT-PCR的方法克隆相关基因;④分析影响龙眼体胚小肽表达的因素。主要研究结果如下: 1.龙眼体胚发生过程中特异表达蛋白的双向电泳分析。龙眼胚性愈伤组织、球形胚、子叶胚、早期成熟胚、中期成熟胚、晚期成熟胚总蛋白的双向电泳分析表明:①龙眼胚性愈伤组织中pI值在4~5之间的酸性蛋白表达种类最多,在体胚发育的过程中逐渐消失,相反,pI值在5~6之间的微酸性蛋白的表达逐渐增多;②体胚发育后期,尤其是成熟胚晚期,分子量大的蛋白大量减少,分子量较小的蛋白增多并逐渐积累;③虽然在各个发育阶段都会出现一些新的特异蛋白,但是没有改变蛋白质种类逐渐减小的趋势;④发现了一些有差异的特异蛋白点,尤其是成熟胚后期,有一系列大分子量的蛋白消失,新出现了一部分分子量较小的蛋白,其中几种表达量很大,可能与体胚发育有密切关系,可供以后继续深入研究。 2.龙眼体胚发生过程中特异表达小分子多肽的分离纯化与鉴定。龙眼体细胞胚胎发生各个主要发育阶段(胚性愈伤组织、球形胚、心形胚、鱼雷胚、子叶胚、成熟胚)总蛋白的SDS-PAGE分析表明:成熟胚阶段出现的特异表达的小分子多肽,分子量在14.4 kD以下。除龙眼之外,如此小分子量的特异蛋白在植物体细胞胚胎发育的研究中尚未有报道。经典的SDS-PAGE的方法对分子量在15 kD以下的小分子多肽分辨率不大。采用改进的Tricine-SDS-PAGE的方法分离龙眼体胚发生后期的小肽,得到较好的分离纯化效果,小肽的分子量约在7.4 kD左右。切下胶条首先做肽质量指纹图谱(MALDI-TOF)分析,无法确定是何种类型小肽;进一步做串联质谱(Q-TOF)分析,结果中有一个八肽的片段(AISTEKSK)与一种热带鱼(Roeboides magdalenae)的ATP合成酶亚基8的肽段中的一段吻合,而且分子量接近,因此推测此小肽可能是龙眼的ATP合成酶亚基8蛋白(ATPase 8)。 3.龙眼胚性愈伤组织ATP合成酶亚基8基囚(atp8)的cDNA克隆及其在体胚中的表达规律。根据GenBank中已公布的双子叶植物atp8基因的序列,设计了正义、反义引物,用RT-PCR的方法克隆出313 bp的核酸片段,克隆测序,与其他已知序列的双子叶植物同源性可达90%以上,但翻译出的氨基酸序列却没有包括“AISTEKSK”八肽的片段。因为植物线粒体基因组的表达有编辑现象,会影响到翻译的准确性,因此不能确定小肽与atp8基因是否对应。RT-PCR试验结果显示,atp8基因在胚性愈伤组织、子叶胚和成熟胚中的表达量基本相同。鉴于数据库中有限的信息和分析技术的限制,此小肽的功能尚无法确定。 4.影响龙眼体胚小肽表达的因素分析。研究小肽的表达规律发现,小肽从成熟胚早期就有,但表达量较小,随着成熟时间的增加,表达量越来越大;适当增加培养基的渗透压能使小肽的表达量增加。体胚在成熟的过程中处于高渗透压环境中,脱去细胞内大量的水分,因此小肽的功能有几种可能:①与细胞在高度失水状态下维持细胞正常的生理活动有关;②是细胞内作为将来供胚胎萌发用的营养和能量来源的贮藏蛋白;③为细胞分裂生长和胞内物质合成提供能量的能量转化的功能蛋白,如ATP合成酶。ATP8亚基蛋白是ATP合成酶F0部分的一个组成部分,是跨膜蛋白,和其他的几个亚基一起组成了连接F1和F0两部分的柄部的跨膜部分。它在组成ATP合酶的几十个亚基里功能不是特别重要,位置不是特别显眼。试验表明在高渗透压下小肽的表达量会更高,因此,小肽也可能是一种氨基酸序列和分子量都与ATP酶合酶亚基8相近的跨膜蛋白,与高渗透压下细胞膜流动性以及正常生理功能的保持有密切的关系。
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