氯化钾提高玉米茎腐病的蛋白质组学分析
玉米茎腐病是玉米主要病害之一，已严重影响玉米生产。KCl对玉米病害防治起到一定的积极作用。本文采用蛋白质组学方法，对侵染禾谷镰刀菌的吉单180、侵染禾谷镰刀菌并施用KCl的吉单180和正常培养的吉单180提取的总蛋白进行差异蛋白分析，从蛋白功能和KEGG途径两方面进行，共得到了238个差异蛋白，其中接菌/正常培养有161个差异蛋白，KCl+菌/接菌有124个差异蛋白。从基因本体论角度分析，推测KCl提高玉米茎腐病抗性的调控蛋白主要位于细胞质内，通过调控氧化还原过程来实现。从KEGG通路注释角度分析，KCl提高玉米茎腐病抗性相关蛋白主要参与了调控氰基氨基酸代谢、柠檬烯和蒎烯降解途径以及苯丙醇的生物合成途径这三类的代谢产物合成来实现抗性。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1试验材料 2
1.2实验方法 3
1.3全蛋白的质谱鉴定及差异分析4
1.4差异蛋白的功能查询4
2结果与分析4
2.1差异表达蛋白鉴定分析4 2.2差异蛋白生物功能分析5 2.3差异蛋白的KEGG分析14 3讨论 16
3.1差异表达蛋白在细胞内的定位与抗性的关系16 3.2差异表达蛋白所行使的分子功能与抗性的关系17
3.3差异表达蛋白所参与的生物过程与抗性的关系17
3.4差异表达蛋白所参与的代谢通路与抗性的关系18
致谢18
参考文献18
氯化钾提高玉米茎腐病的蛋白质组学分析
引言
引言
玉米茎腐病，又称玉米青枯病、茎基腐病等，是一种在世界上广泛分布并发生的一种土传病害，主要由腐霉菌、炭疽菌、镰刀菌侵染引起，在中国、日本、加拿大、美国、印度等至少23个国家发生[1]。1980年起，该病在中国各玉米产区相继发生，一般年份产量损失在 20%~30%左右，局部地区产量损失达 50% 以上，严重时甚至绝收[2]。经过国家“八五”和“九五”攻关研究，明确了其病原菌的优势种组成及该病害的栽培防病关键措施，但该病害的发病率 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
仍然较高。近年，我国随着种植结构的调整和耕作栽培制度的变革，种植玉米品种多样性日益明显，选育并推广了一系列诸如高淀粉、高油、高赖氨酸，耐密紧凑型的高产杂交种。但是，由于这些品种遗传基础狭窄，缺少抗性基因，且相应的综合防治措施没有及时跟上去，再加之近年来，保护性耕作、秸秆还田及气候的影响，玉米茎腐病又有加重的趋势，从而导致玉米茎腐病从次要病害上升为主要病害[3,4]。
在对玉米茎腐病的防治中，有化学防治、生物防治、物理防治、农业防治等，其中农业防治，不但可以有效降低病害，而且对于实现世界范围内有害生物持续治理(Sustainable Pest Management，SPM)、可持续植物保护(Sustainable Crop Protection，SCP)，减少农药用量，保护生态环境等，均具有重要的意义。在这种背景下，通过合理施肥，在满足植物生长所需营养物质的同时，改善植物自身的健康状况，以提高植物抗病能力，具有绿色、环保、可持续的战略意义。钾肥对植物病虫害的影响目前国内外已有许多报道。Holzmueller等（2007）通过施用钾肥，能有效提高山茱萸叶片的钾浓度，有利于保持其叶片的健康，从而抵御炭疽病的发生[5]；Sharma等（1994）发现施用钾肥能降低油菜黑斑病的发病率[6]；温瑞等（1999）对玉米施用钾肥，能有效抑制玉米茎腐病的发生[7]。然而，植物细胞中含量丰富的K+，它有两个重要的特点，一是能高速透过生物膜；二是它与酶促反应关系密切。钾的这两个突出特点决定其在植物生理过程中起着重要作用。钾素有多种形态，其中氯化钾是世界普遍使用的一种钾肥。目前，在钾对玉米的抗病机制研究的报道主要有，Heckman等（1998）在玉米茎腐病上的研究发现，氯化钾抑病效果优于硫酸钾[8]。Sanogo and Yang (2001) 通过温室培养发现，钾肥在降低植物发病率方面，除钾素起作用外，其他伴随的阴离子也可能影响植物抗病性，如氯离子、磷酸根离子等[9]。其中氯离子能抑制硝化作用、维持植物组织膨压、改变根际病原微生物的生存环境、增加锰的有效性等[10,11,12,13]。这些研究报道，为我们研究玉米茎腐病的抗病机制提供了很好的思路与策略。
在生物体内，核酸通过转录、翻译成蛋白质，蛋白质是生命活动的功能执行者，对其深入的了解，有利于揭示基因的功能及生命现象的本质。蛋白组学是近年来发展的新技术，能够对细胞和组织内蛋白质的表达、性质、修饰及作用等进行大规模、全方位的研究。蛋白质浓度对于其实现功能有着重要的意义。一种特殊蛋白质在浓度上的变化预示着细胞的突变过程。同时，许多蛋白质生物标记物也是以含量丰度的变化来显示植物体内某种功能的实现或者疾病的发生。因此，对蛋白质的相对和绝对浓度进行测量就显得非常重要。相对和绝对定量的等量异位标签 (isobaric tags for relative and absolute quantitation, iTRAQ) 技术是由美国应用生物系统公司研发的一种多肽体外标记技术，使用该技术可以寻找差异表达蛋白，并分析其蛋白功能，同时可以对一个基因组表达的全部蛋白质或一个复杂的混合体系中的所有蛋白质进行鉴定和精确定量[14]。该技术自开发以来，以其独特的优势在蛋白质组学定量研究中得到了广泛的应用。目前，iTRAQ技术在医学领域的研究中使用比较多[15]，在植物学领域中的报道相对较少[16]，对于使用其研究玉米茎腐病的报道尚未见到 。
综上所述，玉米茎腐病在玉米主产区发生较严重，对于其抗病机理研究相对较少，寻找抗病关键蛋白，培育抗病新品种无疑是最根本的抗病防治方法之一。但是，采用蛋白质组学方法，对氯化钾抑制玉米茎腐病机理的研究还未见报道。本研究将运用蛋白质组学技术，以禾谷镰刀菌为茎腐病菌代表，侵染玉米幼苗茎部，主要探讨以下几方面的内容：⑴ 对比正常生长的玉米幼苗茎部和接种禾谷镰刀菌的玉米茎部总蛋白差异变化情况，寻找禾谷镰刀菌侵染玉米幼苗后的关键差异蛋白，并分析其功能；（2）对接种禾谷镰刀菌的玉米幼苗施加氯化钾，比较其前后的差异蛋白，并分析其功能；（3）综合分析，明确重要差异蛋白质的功能和所参与的代谢途径，解析氯化钾提高玉米茎腐病的蛋白质机制。
1 材料与方法 （仿宋体四号）
1．1 实验材料
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1试验材料 2
1.2实验方法 3
1.3全蛋白的质谱鉴定及差异分析4
1.4差异蛋白的功能查询4
2结果与分析4
2.1差异表达蛋白鉴定分析4 2.2差异蛋白生物功能分析5 2.3差异蛋白的KEGG分析14 3讨论 16
3.1差异表达蛋白在细胞内的定位与抗性的关系16 3.2差异表达蛋白所行使的分子功能与抗性的关系17
3.3差异表达蛋白所参与的生物过程与抗性的关系17
3.4差异表达蛋白所参与的代谢通路与抗性的关系18
致谢18
参考文献18
氯化钾提高玉米茎腐病的蛋白质组学分析
引言
引言
玉米茎腐病，又称玉米青枯病、茎基腐病等，是一种在世界上广泛分布并发生的一种土传病害，主要由腐霉菌、炭疽菌、镰刀菌侵染引起，在中国、日本、加拿大、美国、印度等至少23个国家发生[1]。1980年起，该病在中国各玉米产区相继发生，一般年份产量损失在 20%~30%左右，局部地区产量损失达 50% 以上，严重时甚至绝收[2]。经过国家“八五”和“九五”攻关研究，明确了其病原菌的优势种组成及该病害的栽培防病关键措施，但该病害的发病率 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
仍然较高。近年，我国随着种植结构的调整和耕作栽培制度的变革，种植玉米品种多样性日益明显，选育并推广了一系列诸如高淀粉、高油、高赖氨酸，耐密紧凑型的高产杂交种。但是，由于这些品种遗传基础狭窄，缺少抗性基因，且相应的综合防治措施没有及时跟上去，再加之近年来，保护性耕作、秸秆还田及气候的影响，玉米茎腐病又有加重的趋势，从而导致玉米茎腐病从次要病害上升为主要病害[3,4]。
在对玉米茎腐病的防治中，有化学防治、生物防治、物理防治、农业防治等，其中农业防治，不但可以有效降低病害，而且对于实现世界范围内有害生物持续治理(Sustainable Pest Management，SPM)、可持续植物保护(Sustainable Crop Protection，SCP)，减少农药用量，保护生态环境等，均具有重要的意义。在这种背景下，通过合理施肥，在满足植物生长所需营养物质的同时，改善植物自身的健康状况，以提高植物抗病能力，具有绿色、环保、可持续的战略意义。钾肥对植物病虫害的影响目前国内外已有许多报道。Holzmueller等（2007）通过施用钾肥，能有效提高山茱萸叶片的钾浓度，有利于保持其叶片的健康，从而抵御炭疽病的发生[5]；Sharma等（1994）发现施用钾肥能降低油菜黑斑病的发病率[6]；温瑞等（1999）对玉米施用钾肥，能有效抑制玉米茎腐病的发生[7]。然而，植物细胞中含量丰富的K+，它有两个重要的特点，一是能高速透过生物膜；二是它与酶促反应关系密切。钾的这两个突出特点决定其在植物生理过程中起着重要作用。钾素有多种形态，其中氯化钾是世界普遍使用的一种钾肥。目前，在钾对玉米的抗病机制研究的报道主要有，Heckman等（1998）在玉米茎腐病上的研究发现，氯化钾抑病效果优于硫酸钾[8]。Sanogo and Yang (2001) 通过温室培养发现，钾肥在降低植物发病率方面，除钾素起作用外，其他伴随的阴离子也可能影响植物抗病性，如氯离子、磷酸根离子等[9]。其中氯离子能抑制硝化作用、维持植物组织膨压、改变根际病原微生物的生存环境、增加锰的有效性等[10,11,12,13]。这些研究报道，为我们研究玉米茎腐病的抗病机制提供了很好的思路与策略。
在生物体内，核酸通过转录、翻译成蛋白质，蛋白质是生命活动的功能执行者，对其深入的了解，有利于揭示基因的功能及生命现象的本质。蛋白组学是近年来发展的新技术，能够对细胞和组织内蛋白质的表达、性质、修饰及作用等进行大规模、全方位的研究。蛋白质浓度对于其实现功能有着重要的意义。一种特殊蛋白质在浓度上的变化预示着细胞的突变过程。同时，许多蛋白质生物标记物也是以含量丰度的变化来显示植物体内某种功能的实现或者疾病的发生。因此，对蛋白质的相对和绝对浓度进行测量就显得非常重要。相对和绝对定量的等量异位标签 (isobaric tags for relative and absolute quantitation, iTRAQ) 技术是由美国应用生物系统公司研发的一种多肽体外标记技术，使用该技术可以寻找差异表达蛋白，并分析其蛋白功能，同时可以对一个基因组表达的全部蛋白质或一个复杂的混合体系中的所有蛋白质进行鉴定和精确定量[14]。该技术自开发以来，以其独特的优势在蛋白质组学定量研究中得到了广泛的应用。目前，iTRAQ技术在医学领域的研究中使用比较多[15]，在植物学领域中的报道相对较少[16]，对于使用其研究玉米茎腐病的报道尚未见到 。
综上所述，玉米茎腐病在玉米主产区发生较严重，对于其抗病机理研究相对较少，寻找抗病关键蛋白，培育抗病新品种无疑是最根本的抗病防治方法之一。但是，采用蛋白质组学方法，对氯化钾抑制玉米茎腐病机理的研究还未见报道。本研究将运用蛋白质组学技术，以禾谷镰刀菌为茎腐病菌代表，侵染玉米幼苗茎部，主要探讨以下几方面的内容：⑴ 对比正常生长的玉米幼苗茎部和接种禾谷镰刀菌的玉米茎部总蛋白差异变化情况，寻找禾谷镰刀菌侵染玉米幼苗后的关键差异蛋白，并分析其功能；（2）对接种禾谷镰刀菌的玉米幼苗施加氯化钾，比较其前后的差异蛋白，并分析其功能；（3）综合分析，明确重要差异蛋白质的功能和所参与的代谢途径，解析氯化钾提高玉米茎腐病的蛋白质机制。
1 材料与方法 （仿宋体四号）
1．1 实验材料
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