植物蛋白组学应用

       蛋白质组学在作物生长发育、药用植物研究、遗传育种、逆境胁迫、病虫害防治等方向发挥作用。植物蛋白质组学的研究有助于了解非生物胁迫的伤害机制、植物对非生物环境的适应机制、生物之间的相互作用机制、植物激素的调节作用等。例如，利用农作物发育过程中各器官、组织的变化状态，可以进行农作物新物种的培育；经常处于恶劣环境的作物可以在环境胁迫下产生相应的抗体蛋白，利用蛋白质组学发现这些特定环境下的抗体蛋白，可以提高作物的抗逆性；作物生长过程中会与一些微生物相互作用，作物自身会产生某些特殊的蛋白应对，蛋白质组学的研究可以发现这些蛋白，帮助获得对抗病能力更强的品种。

（植物不同器官和组织的逆境响应）

案例一

Screening of Key Proteins Affecting Floral Initiation of Saffron Under Cold Stress Using iTRAQ-Based Proteomics

基于iTRAQ的蛋白质组学筛选低温胁迫下影响藏红花成花的关键蛋白

发表期刊：Frontiers in Plant Science（IF=4.402）

技术：三代全长转录组+iTRAQ+亚细胞定位分析+qRT-PCR+理化指标检测

       本研究利用iTRAQ技术揭示了藏红花在低温胁迫和正常环境下的蛋白质谱。共鉴定出5624个蛋白，并进一步获得开花组和非开花组间差异丰富蛋白种类(DAPs) 201个。DAPs上调的最重要功能是“蔗糖代谢过程”、“脂质转运”、“谷胱甘肽代谢过程”和“RNA沉默基因”。下调的DAPs在“淀粉生物合成过程”和一些氧化应激反应途径中显著富集。本研究鉴定了3个新的花相关蛋白CsFLK、CseIF4a和CsHUA1。通过实时q-PCR对5个不同生长期开花和不开花顶芽的8个关键基因进行了验证。这些发现表明，在mRNA水平上，蔗糖/淀粉生物合成途径在花发育过程中发挥了重要作用。红花正常花器官发育过程中，花蕾顶部的蔗糖含量增加，淀粉含量降低。与休眠期相比，未开花芽在冷胁迫下蔗糖含量显著降低，淀粉含量无显著变化。本研究为解释低温处理导致藏红花不开花的现象，提出了一种可能的“活性氧物种-抗氧化系统-淀粉/糖相互转化开花途径”。

案例二

iTRAQ-Based Quantitative Glutelin Proteomic Analysis Reveals Differentially Expressed Proteins in Physiological Metabolism Process during Endosperm Development and their Impacts on Yield and Quality in Autotetraploid Rice

iTRAQ定量谷蛋白组学分析揭示了同源四倍体水稻胚乳发育过程中生理代谢过程中差异表达的蛋白质及其对产量和品质的影响

发表期刊：Plant Science

技术：iTRAQ+qRT-PCR

       利用iTRAQ分析同源四倍体水稻(AJNT-4x)和同源二倍体水稻(AJNT-2x)胚乳在10 DAF、15 DAF和20 DAF下的谷蛋白，共鉴定到1326个蛋白。其中，AJNT-4x 与 AJNT-2x 相比有 362 个 DEP，AJNT-4x 不同发育阶段之间有 372 个 DEP。鉴定到8个重要的上调蛋白进行qRT-PCR，包括B8AM24、B8ARJ0、B8AQM6、A2ZCE6和Q40689。其中，B8AM24和B8ARJ0与赖氨酸生物合成过程有关。GO富集分析显示DEPs的关键功能在10、15和20 DAF组之间几乎没有重叠。胚乳谷蛋白积累主要受不同DEP的调控，15 DAF是谷蛋白积累的关键调控点。KEGG通路分析表明，AJNT-4x在10 DAF时核糖体蛋白显著高于AJNT-2x，在15 DAF时AJNT-4x中蛋白质加工、生物合成和氨基酸代谢通路更高且更活跃，而在20 DAF时，AJNT-4x的过氧化物酶体更丰富。PPI网络显示，随着胚乳发育的增加，核糖体蛋白逐渐减少。

案例三

Proteomic analysis of early-stage incompatible and compatible interactions between grapevine and P. viticola

葡萄与葡萄霜霉病菌早期互作的蛋白质组学分析

发表期刊：Horticulture Research

技术：iTRAQ+Western blotting

       野生葡萄藤对霜霉病病原体 P. viticola 表现出很强的抵抗力，但相关的机制却鲜为人知，尤其是在感染的早期阶段。作者对来自抗性基因型 V. davidii “LiuBa-8” (LB) 和易感 V. vinifera “Pinot Noir” (PN) 的葡萄叶片在接种 P. viticola 12 小时后进行了蛋白质组学比较分析。通过采用 iTRAQ 技术，分别在 LB 和 PN 中鉴定了 444 和 349 种DEP。这些 DEP 中的大多数与光合作用、呼吸作用、细胞壁修饰、蛋白质代谢、压力和氧化还原稳态有关。与 PN 相比，LB 与光合作用相关的下调蛋白较少，与代谢相关的上调蛋白较多。接种两种基因型后，至少有一部分 PR 蛋白（PR10.2 和 PR10.3）上调，而 HSP（HSP70.2 和 HSP90.6）和细胞壁相关 XTH 和 BXL1 蛋白在 LB 和分别为 PN。在不相容的相互作用中，通过 H2O2 的积累，ROS 信号很明显，并且多种 APX 和 GST 蛋白被上调。这些 DEP 可能在葡萄树对霜霉病的反应中起关键作用。我们的研究结果提供了与葡萄藤霜霉病抗性相关的分子事件的新见解，可用于开发针对这种疾病的新保护策略。

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