盐胁迫下拟南芥角果的蛋白质组和Khib修饰组学分析及AtATPase-β亚基的功能研究

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Andylinzc
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在自然环境中存在很多非生物和生物胁迫影响着植物的正常生长发育,其中盐胁迫是非生物胁迫因素之一。在逆境胁迫下,植物通过生理生化、分子和蛋白水平的调节机制来保证自身的存活。蛋白质组学和翻译后修饰蛋白组学是探究蛋白功能对生命活动影响的研究方法。从蛋白质组学和修饰组学层面对蛋白功能进行研究,会比转录组学要可靠。二羟基异丁酰化(Lysine 2-hydroxyisobutyrylation,Khib)修饰是相对比较新型的翻译后修饰方式之一,参与转录、细胞代谢等重要活动。本文对盐胁迫下和对照拟南芥角果的差异表达蛋白、差异Khib修饰蛋白进行分析,并对At ATPase-β基因进行了研究,结果如下:1.本实验对拟南芥进行盐胁迫处理,发现角果形状发生改变,角果基部膨大,呈尖椒状。对角果基部进行亚细胞结构观察,发现对照组角果的外层细胞排列整齐、内果皮层细胞小而多,盐胁迫下角果的基部外层细胞膨大,形状不规则、排列不整齐。2.在盐胁迫下角果中共鉴定到6603个差异表达蛋白,其中有293个蛋白上调表达,179个蛋白下调表达(>1.3倍)。对以上发生差异蛋白进行GO分类、蛋白结构域和KEGG注释结果显示,在生物过程中,差异表达蛋白主要分布在防卫反应、对缺水的反应、对ABA的反应等。在细胞组成中,差异表达蛋白主要富集于液泡、膜蛋白复合物等。在分子功能方面,差异表达蛋白主要与营养库活性、木葡聚糖:木葡萄糖基转移酶的活性等有关联。亚细胞定位分析发现,差异表达蛋白主要富集于酰基-t RNA合成酶的CAAD结构域、木葡聚糖内转糖苷酶-C端、双功能抑制剂/植物脂质转移蛋白/种子贮藏螺旋区等。差异表达蛋白主要富集到剪接体、氧化磷酸化和光合作用过程。3.在盐胁迫下角果中共鉴定到1254蛋白3810位点发生Khib修饰。其中78个蛋白的96个位点发生Khib修饰上调,205个蛋白的282个位点发生Khib修饰下调(>1.3倍)。差异Khib修饰蛋白共有19个Motif类型,其中蛋白发生G*Khib修饰最多。对差异修饰蛋白进行GO分类、蛋白结构域和KEGG注释结果显示,在生物过程中,差异Khib修饰蛋白主要分布在对镉离子的响应、生殖系统发育、生殖结构发育过程等。在细胞组成成分中,差异Khib修饰蛋白主要分布于液泡、液泡膜等位置。在分子功能方面,差异Khib修饰蛋白对跨膜转运体活动及活性、与铜离子结合等功能有关。亚细胞定位分析发现,差异Khib修饰蛋白主要富集于热休克蛋白70 k D的C-端和多肽结合区域、Gro EL-like的顶端域和赤道域。差异Khib修饰蛋白主要富集到丙酮酸代谢、糖酵解和糖异生、磷酸戊糖途径、核糖体合成等过程。4.蛋白质组和Khib修饰组关联分析盐胁迫影响的角果蛋白,发现有1 451个蛋白的信息同时出现在蛋白组和Khib组,而257个蛋白仅在Khib修饰组上有信息。5.盐胁迫下,角果At ATPase-β亚基的蛋白表达水平未发生明显变化,Khib修饰表达下调,并且有9个位点发生Khib修饰,其中552位点的Khib修饰水平下调,表达差异达2倍以上。通过PRM验证,该蛋白K氨基酸已发生Khib修饰。At ATPase-β基因在角果和根中对盐胁迫的敏感度高于叶片。成功构建卵细胞启动子双元载体,获得At ATPase-β基因编辑株系。种子萌发率实验结果发现,At ATPase-β亚基对盐胁迫有响应。
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