氮素对棉花幼苗根系生理形态的影响及差异蛋白质组学初探

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1、崤以f，fAGRICULTURALUNIVERSITYOFHEBEI硕士学位（毕业）论文氮素对棉花幼苗根系生理形态的影响及差异蛋白质组学初探学位申请人：王曼指导教师：李存东学科专业：作物栽培学与耕作学学位类别：农学硕士授予单位：河北农业大学答辩日期：二〇一五年五月二十九日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河北农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同

2、志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名:签字日期：年&月3日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解河北农业大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权河北农业大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名:导师签名:签字日期：>0^年彳月>闩签字日期：年彳月彡闩学位论文作者毕业后去向:工作单

3、位：电话:通讯地址：邮编:分类号：S562单位代码：10086密级：公开学号：2012184氮素对棉花幼苗根系生理形态的影响及差异蛋白质组学初探PrimarystudyofDifferentialProteomicsandPhysiologicalCharacteristicsEffectsofNitrogenStressOnCottonSeedlingsRoot学位申请人：王曼指导教师：李存东学科专业：作物栽培学与耕作学学位类别：农学硕士授予单位：河北农业大学答辩日期：二〇一五年五月二十九日摘要棉花生长与施入的肥料有密切关系

4、，其中以对氮肥最为敏感。合理施用氮肥是近年来的研究热点，提高氮肥利用率成为当前作物研究的主要目标。作为植物的“源”和“库”，植物根系在生态系统及全球变化的研究中备受关注。目前对于氮素施用与根系生长之间的生理响应及调控机制还不清楚。而蛋白质组学研究是认识生命活动本质的一个有效而直接的途径。因此，研究氮素胁迫下棉花根系蛋白质水平的差异性，结合质谱技术和生物信息学知识，获得差异蛋白点信息功能，探究特异表达蛋白与氮素胁迫的内在关系，对理解棉花响应氮胁迫机理具有重要意义。本研究选取鲁棉研28为试验材料，进行两次水培试验，初次试验设置N0

5、（无氮0mmol/L）、N2（低氮，2mmol/L）、N4（中氮，4mmol/L）和N8（高氮，8mmol/L）4个氮素处理；第二次试验去掉N0处理，重点研究低、中和高氮素处理下棉花幼苗的根系形态、生理特征及差异蛋白质组学，得到的主要研究结果如下。1.对不同氮素水平下棉花根系进行了形态扫描分析及干物质测定，结果发现，N2各根系形态指标如总根长、根表面积、根体积等均显著低于N4和N8，且N8处理在测定各时期的各形态指标均达到最高。N4和N8干物质积累大于N2；N8处理下，根冠比呈现先增加后降低趋势，N4根系与地上部生长较协调，而

6、N2根冠比增加。说明低氮抑制了根系生长，而高氮则促进根系生长。2.根系活力反映了根系的生命活动和水分营养吸收状况。本研究发现，随着氮素浓度的提高，根系活力和硝酸还原酶活性逐渐增强。说明充足氮素供应能使根系活力和硝酸还原酶含量保持在较高水平。3.对棉花根系总蛋白质提取方法进行筛选，方法包括饱和酚-甲醇醋酸铵法、TCA/丙酮法以及改良的TCA/丙酮/SDS法，证实饱和酚-甲醇醋酸铵法获得的蛋白质样品纯度高，蛋白质点数最多（601个）且图谱背景清晰。因此，这种方法最适合棉花苗期根系总蛋白质的提取。4.对不同蛋白质上样量进行试验，采用

7、饱和酚-甲醇醋酸铵法提取蛋白样品，进行双向电泳。结果发现，当选用24cm，pH4-7的IPG胶条，上样量为1500μg时，能得到质量较高的凝胶图谱。通过Imagemaster软件对图谱进行分析，上样量在1500μg获得720个点，比上样量1000μg多160个点。因此，选择饱和酚-甲醇醋酸铵法提取根系总蛋白并且上样量为1500μg的双向电泳方法，可以获得理想凝胶图谱。5.采用上述改良双向电泳方法，对不同氮素水平下的根系总蛋白进行分离，将差异明显的蛋白点进行LC-MS/MS分析，最终有17个蛋白点得到成功鉴定。其中，在氮素胁迫下

8、有6个蛋白点上调表达，11个下调表达。功能分类发现，它们主要参与到碳、氮代谢、细胞防御、氨基酸合成、信号传导、分子伴侣和细胞分裂等过程。关键词：棉花；根系；氮素；蛋白质组AbstractThefertilizerapplicationisveryimportantforcot