玉米响应小斑病的定量多肽组学研究

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玉米是全世界重要的粮食作物。由小斑病菌引起的玉米小斑病是造成全球范围内玉米产量显著下降的重要叶类病害之一。作为小分子蛋白,生物活性肽被证明参与了生物体的生长发育和应激反应。多肽组学能够对一定的生物系统中所有的多肽和小分子蛋白进行全面定性和定量的分析。运用多肽组学技术研究植物对病害的响应,有助于更好地阐明植物多肽与病原微生物的互作。本研究以接种小斑病菌的感病玉米叶片和未感病玉米叶片为试材,测定了小斑病菌诱导的一系列玉米生理指标的变化,同时采用定量多肽组学方法,提取玉米叶片总多肽,并利用纳升级液相色谱质谱联用仪进行检测,对得到的多肽总质谱图,通过数据库搜索比对,筛选得到差异表达多肽并分析其涉及的生物学功能。实验结果如下:1.ROS测定结果显示,在小斑病菌处理条件下的玉米叶片中检测到的ROS积累水平明显高于对照组,且随着感病时间的延长,植物体内的ROS积累增多。2.对3种防御酶(过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶)活性以及丙二醛含量测定结果显示,在不同的时间内,感病组测得的各种酶活性均高于正常组,且在第1-5天随时间递增,但在第7天出现下降的趋势。丙二醛的含量均高于正常组,说明与植物受到的胁迫程度呈正相关。3.以未接种小斑病菌玉米为对照组,以受小斑病菌侵染后的玉米为处理组,分别摘取第1天和第5天的玉米叶片,进行定量多肽组学研究分析。实验中共鉴定出768条内源性肽,归属于296个前体蛋白。感染小斑病菌第1天的样品中含量发生变化的多肽有138条,归属于86个前体蛋白,其中88条多肽上调,50条多肽下调。感染小斑病菌第5天的样品中含量发生变化的多肽有203条,归属于127个前体蛋白,其中165条多肽上调,38条多肽下调。这些变化多肽大多来源于其前体蛋白的内部,一部分来源于前体蛋白的C末端,基本未发现来源于前体蛋白N末端的多肽。4.GO富集分析发现,一些已知功能的前体蛋白大多数参与各种能量代谢过程、应激/防御反应、蛋白质水解代谢过程、光合作用等,还发现一些多肽的前体蛋白功能未知。这些多肽功能尚需进一步的功能验证。本研究为利用多肽组学技术研究植物对逆境胁迫下的响应奠定了基础,对于揭示植物多肽与病原微生物的互作有重要意义,同时也为玉米分子育种方面的研究提供理论基础。
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