与水稻互作的枯草芽孢杆菌OKB105菌株蛋白质组学研究

【摘要】枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)是一类重要的植物根围促生细菌(PGPR),能够促进植物生长和防治植物病害,作为生物农药和生物肥料广泛应用。PGPR通过产生植物激素、挥发性化合物以及提高植物对养分的可利用性等方面来促进植物生长。本实验室此前发现枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)OKB105菌株处理模式植物烟草,能显著提高烟草的株高和鲜重。OKB105菌株全基因组分析表明,该菌株不含IAA、细胞分裂素和赤霉素等植物激素的合成基因簇,也不含有挥发性促生物质。故OKB105菌株产生的促生物质及作用机理可能与已报道的不同。本研究目的是建立OKB105菌株与水稻的互作体系,采用双向电泳技术来揭示OKB105菌株的促生机制。用不同浓度(105、106、107cfu·ml-1)的OKB105菌株的菌悬液处理水稻种子及幼苗根系,1周左右测量水稻的株高及根长。结果表明：当浓度达到106cfu·ml-1时对水稻的株高有明显的促生效果,与对照相比株高促生百分率达25.2%,105cfu·ml-1的OKB105菌悬液对水稻株高和根长均无明显促生效果,而107cfu·ml-1的OKB105菌悬液明显抑制了水稻的株高及根生长,这说明只有适当的芽孢杆菌浓度能够促进水稻生长。在此基础上,选择OKB105菌株与水稻互作,利用双向电泳技术研究枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)促进水稻生长的机理。双向电泳技术(Two-dimensionalelectrophoresis)成功的关键在于建立一套有效的、可重复的样品制备方法及合适的双向电泳条件。本研究利用水稻与OKB105菌株互作体系,对OKB105菌株胞内全蛋白的提取方法及双向电泳条件分别进行了优化。实验结果表明：溶菌酶结合超声波破碎的方法更适合革兰氏阳性细菌胞内全蛋白的提取,分离胶浓度为10%,等电聚焦(IEF)程序中最高电压8000V,聚焦60000Vh且增加低电压慢速除盐步骤能够提高双向电泳图谱质量,为蛋白质组学水平上研究水稻与芽孢杆菌的互作奠定了良好的基础。按照上述优化的方法,将与水稻互作后的OKB105菌株胞内全蛋白进行双向电泳,并通过PDQuest软件进行差异点比对分析。实验结果表明：与对照相比,枯草芽孢杆菌OKB105菌株胞内全蛋白双向电泳图谱有15个差异表达蛋白点,其中上调表达蛋白点13个,下调表达蛋白点2个。分别挖取这15个蛋白点进行质谱鉴定,结果发现了12个已知功能的蛋白点,它们分别在蛋白质分泌、群体感应系统、信号转导、外被蛋白形成、细胞分裂、激活基因转录、能量代谢等方面发挥着重要的作用。对这些鉴定蛋白的深入研究将有助于更好的认识OKB105菌株对水稻的促生机制。
【作者】陈丽娜；
【导师】高学文；
【作者基本信息】南京农业大学，植物病理学，2013，硕士
【关键词】水稻；枯草芽孢杆菌OKB105菌株；互作；蛋白质组学；

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