棉花纤维起始及伸长过程中的比较蛋白质组学研究

【摘要】棉花,锦葵科棉属植物,原产于亚热带,是世界上最重要的经济作物,纤维是主要的产品。棉花纤维是由棉花胚珠表皮细胞分化而来,棉纤维的发育过程可以分为四个相互有重叠的阶段：纤维起始；纤维伸长阶段(初生细胞壁合成与沉积)；次生细胞壁合成；成熟期。棉花纤维的产量与品质由胚珠细胞的分化数量和棉花纤维的伸长长度决定,也就是说棉花纤维的产量与品质决定于纤维的分化起始期和快速伸长期。蛋白质是生物体生理生化活动的直接参与者,蛋白质组学的研究能直接的反映纤维发育过程中的生理生化活动调节,所以对纤维发育的起始期与伸长期的蛋白质组学研究能够帮助我们理解胚珠细胞分化和纤维伸长的机制,有利于我们进行优质棉花品种的改良和培育。本实验以徐州142棉花及它的无绒突变体(fl)为研究对象进行纤维起始蛋白质组学研究,取-2dpa、Odpa和3dpa的野生型棉花及突变体棉花胚珠进行比较蛋白质组学分析,鉴定到94个蛋白质,依据GO功能注释分为糖代谢途径相关蛋白、细胞骨架相关蛋白、细胞氧化还原平衡调节蛋白、转录和翻译调控蛋白及其他功能蛋白几类,它们在胚珠细胞的分化中起到不同的作用,但是在它们共同的调控下促进纤维细胞分化和起始。纤维的伸长一般从开花当天开始持续到20dpa,我们选取3dpa与5dpa、8dpa与lOdpa、15dpa与20dpa三个阶段,进行棉花纤维的比较蛋白质组学分析,共鉴定到274个差异蛋白质,依据其功能分为以下几类：(1)糖类的合成与代谢相关蛋白；(2)细胞骨架结构相关蛋白；(3)细胞内氧化还原平衡相关蛋白；(4)与ATP及能量相关蛋白；(5)蛋白质的折叠、运输、修饰及代谢相关蛋白；(6)转录与翻译调控蛋白；(7)响应刺激相关蛋白；(8)其他功能蛋白及未知蛋白。这些蛋白在纤维伸长过程中发挥不同的功能,通过转录与翻译调控控制特定基因表达,通过对蛋白质的折叠、修饰、运输调节蛋白质的活性和发挥作用的亚细胞器,通过促进纤维素、果胶等细胞壁结构和微管、微丝细胞骨架结构合成为快速伸长细胞提供结构组分,通过糖类代谢和ATP合成提供纤维伸长的能量和细胞伸长动力-膨压,另外还有关于H202信号及乙烯信号相关蛋白促进纤维的伸长。在众多蛋白质的共同作用下,改变了细胞生理和生化活动和形态结构。我们还对纤维伸长过程中的16个蛋白质的mRNA表达水平进行了检测,并与蛋白质水平进行了对比分析,从整体看,发现两者并没有明显的相关性。但对单个的蛋白质观察发现,有4个蛋白质表达与mRNA表达完全一致,其他或不能完全一致或完全没有一致性。这种情况可能是翻译水平或翻译后水平的调控造成的。
【作者】王红岩；
【导师】郭安平；王旭初；
【作者基本信息】华中农业大学，作物遗传育种，2014，硕士
【关键词】棉花；纤维；蛋白质组学；纤维起始期；纤维快速伸长期；

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