菜心生长发育过程碳氮代谢与蛋白质组学研究

1、菜心生长发育过程碳氮代谢与蛋白质组学研究菜心生长发育过程碳氮代谢与蛋白质组学研究3/3菜心生长发育过程碳氮代谢与蛋白质组学研究菜心生长发育过程碳氮代谢与蛋白质组学研究菜心etLee),又名菜薹,在华南地区一年四时都可种植,无需低温春化即可抽薹开花,但是在种子萌发或幼苗时期受到低温威胁后,会出现未熟抽薹现象,造成严重减产和市场供应不平衡。本文以“油青四九”(早熟品种)、“油绿粗薹”(中熟品种)和“翠绿80天”(晚熟品种)三个不同样熟性的菜心品种为资料,商议菜心生长发育过程碳、氮代谢规律及其与菜薹形成的关系。同时,以晚熟品种为资料,在5和15下进行种子低温办理,研究低温威胁与菜心生长发育的关系,并

2、首次利用iTRAQ技术解析低温办理后菜心花芽分化时期的蛋白质变化情况,从蛋白质组学方面商议影响菜心生长发育的分子机理。主要研究结果以下:1、不同样熟性的菜心品种可溶性糖、蔗糖、果糖和还原糖含量在花芽分化期至到花芽分化中期的变化幅度不大,但在花芽分化中期至现蕾期快速高升,在现蕾期至采收期缓慢上升或下降。花芽分化后,叶片各种糖含量均低于薹茎。叶片和薹茎的糖含量均以晚熟品种最高,而早、中熟品种叶片糖含量差异不明显,但中熟品种薹茎糖分含量比早熟品种高。叶片的NI、AI活性以及薹茎的SS、SPS活性与可溶性糖、蔗糖、果糖和还原糖含量均呈明显的正相关,但叶片的SS、SPS活性以及薹茎的NI和AI活性与可溶

3、性糖、蔗糖、果糖和还原糖含量的相关性不明显。这说了然在花芽分化中期至现蕾期的糖分积累最快,花芽分化后叶片的糖分逐渐向薹茎转移,为菜薹的膨大供应了充分的能量基础,从而促进菜薹的膨大生长。菜心在生长发育过程中叶片糖分不断降解,而薹茎的糖分则不断合成与积累,叶片糖分与NI、AI活性以及薹茎糖分与SS、SPS活性的关系亲近,提高薹茎的SS和SPS活性可促进薹茎糖分的形成,提高糖分的积累,改进菜薹的质量与风味。2、不同样熟性菜心品种在生长发育过程中氮代谢特点有所不同样。早、中熟品种从花芽分化期至现蕾期的菜薹形成过程中,可溶性蛋白含量逐渐上升,而晚熟品种正好相反,菜薹形成先期以晚熟品种可溶性蛋白含量较高,

4、而菜薹形成中后期则以早熟品种较高。早、中熟品种菜薹形成过程游离氨基酸含量变化幅度较小,而晚熟品种表现明显的单峰曲线变化,于花芽分化中期达到巅峰。不同样熟性菜心品种在生长发育过程中GS活性变化幅度都较小,但在整个生长远间都以早熟品种GS活性最高,中熟品种次之,晚熟品种最低。不同样熟性品种在生长发育过程中GDH活性呈逐渐上升的趋势,以早熟品种最高,而中、晚熟品种差异不明显。这说了然早、中熟品种对氮的吸取和同化能力较强,在菜薹形成过程中蛋白质不断积累,而晚熟品种则不断耗资蛋白质以保障菜薹的形成。3、低温办理明显地影响了菜心浸透物质和活性氧代谢系统。较低的温度办理可以增加菜心叶片中的可溶性糖和可溶性蛋

5、白含量,其中5低温办理叶片的可溶性糖含量最高,CK(25)的可溶性糖含量次之,15办理的含量最低。5低温办理叶片的可溶性蛋白含量明显高于15低温办理和CK的可溶性蛋白含量,但后两者差异不明显。随着温度的降低,叶片的Pro、GSH含量明显增加。5和15的低温办理都明显提高了叶片MDA、AsA含量,但两者间差异不明显。经过低温办理后,菜心叶片的SOD、APX、GR活性均明显提高,而POD活性则明显下降,15低温办理后叶片的SOD活性明显高于5办理,但5和15低温办理的POD和APX活性无明显差异。表示菜心经低温威胁后,MDA含量高升,膜脂过氧化加剧,但低温引诱了植株体内的Pro、GSH、AsA含量

6、的增加和SOD、APX、GR活性的提高,加强了活性氧的除掉能力,保持了菜心体内的自由基与ROS的平衡,防备植株伤害。4、本文首次采用iTRAQ技术,对菜心种子低温办理后的花芽分化期叶片的蛋白质组差异进行了解析。本试验共判断到4073个蛋白,两两比较中,5/比较、15/比较和5/15中的差异蛋白分别有367、359和532个。可能与菜心低温威胁和生长发育相关的64个蛋白分别属于:光合作用(12个)、糖代谢(6个)、氨基酸代谢(13个)、植物激素(3个)、威胁(23个)、能量(7个)等7个代谢过程。5、低温办理降低了菜心的光合作用;提高了糖代谢的效率,同时-葡糖苷酶19的上调以及1-葡萄糖-腺苷酰基转移酶大亚基蛋白、果糖激酶1的下调均促进了果糖和葡萄糖的积累,从而促进花芽分化;2个NR活性的上调促进了氮的吸取和同化作用;激素相关蛋白中HMGS和SMT1的上调以及GGPS的下调促进甾醇类物质以及细胞分裂素的生物合成和转变,由此说明,甾醇类物质、细胞分裂素与菜心的花芽分化亲近相关;威胁相