植物悬浮培养细胞应答非生物胁迫蛋白质组学分析

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1、植物悬浮培养细胞应答非生物胁迫蛋白质组学分析　　摘要植物悬浮培养细胞是研究具脱分化和再分化能力的单细胞应答非生物胁迫机制的主要材料之一。分析了拟南芥（Arabidopsisthaliana）、水飞蓟（SilybummarianumL.）、凹唇姜（BoesenbergiarotundaL.）、水稻（OryzasativaL.）、泡泡刺（NitrariasphaerocarpaL.）等5种植物悬浮培养细胞应对非生物胁迫的蛋白质组学研究结果，为全面理解植物悬浮培养细胞应答机制提供了线索。　　关键词悬浮培养细胞；非生物胁迫；应答；蛋白质组　　中图分类号

2、S183文献标识码A文章编号1007-5739（2016）03-0225-03　　AbstractPlantsuspensionculturedcellsaregoodmodelforstudyingabioticstress-responsivemechanisminsinglecellswithdedifferentiation/redifferentiationability.Inthispaper，thestress-responsiveproteomicdatainsuspensionculturedcellsfromseveralp

3、lantspecies（e.g.，Arabidopsisthaliana，SilybummarianumL.，BoesenbergiarotundaL.，OryzasativaL.，NitrariasphaerocarpaL.）wereanalyzed，providingnewcluesforfurtherinvestigatingtheabioticstress-responsivemechanisminsuspensionculturedcells.　　Keywordssuspensionculturedcells；abiotic13str

4、ess；response；proteomics　　悬浮细胞是由未分化的多个单细胞组成的细胞团，具有脱分化和再分化能力，是研究植物发育与逆境应答的良好模式系统。由于在植物体内很难获得大量的游离单细胞，悬浮培养细胞成为进行植物单细胞蛋白质组学研究的良好材料，已被广泛应用于植物非生物胁迫应答机制的研究。目前，人们已经得到了模式植物拟南芥（ArabidopsisthalianaL.）[1-5]、水飞蓟（SilybummarianumL.）[6]、凹唇姜（BoesenbergiarotundaL.）[7]、水稻（OryzasativaL.）[4，8]、泡

5、泡刺（Nitrariasphae-rocarpaL.）[9]悬浮培养细胞应答非生物胁迫（NaCl、苯丙氨酸、磷、低温、水杨酸、ATP、脱落酸、茉莉酸甲酯、甲基环糊精）的蛋白质表达谱。　　本文整合分析了悬浮培养细胞应答非生物胁迫的蛋白质表达特征，为深入研究植物非生物胁迫应答的网络调控分子机制提供了重要信息。　　1通过G蛋白偶联受体介导的信号转导通路和可逆磷酸化过程应答胁迫信号　　当细胞受到胁迫刺激时，一些受体会感知环境信号，并对环境信号进行传递。蛋白质组学研究发现，当悬浮培养细胞受到外源胁迫后，会引发G蛋白和小G蛋白的表达发生变化。在NaCl胁迫

6、条件下，植物悬浮培养细胞中异源三聚体G蛋白的上调表达[9]表明胞外受体接收信号转移至胞内效应分子的信号转导过程被激活[10]。13　　此外，与细胞运输过程相关的2种小G蛋白，Ran蛋白[7]和Rab[2，6]蛋白在苯丙氨酸、茉莉酸甲酯、甲基环糊精胁迫条件下也都上调表达。它们上调表达暗示着植物悬浮培养细胞的G蛋白、小G蛋白介导的信号通路受外界胁迫诱导，并且由于信号途径的参与可能引发生物合成、核酸转运、细胞周期调控、囊泡运输、分泌等过程来应对胁迫[10-12]。G蛋白介导的信号转导也可以通过磷脂酰肌醇信号通路，其信号转导是通过效应酶磷脂酶C完成的，

7、NaCl胁迫下磷脂酶C表达与活性的提高[9]有助于传递胁迫信号。　　蛋白质可逆磷酸化调节多种生物学过程，蛋白激酶和磷酸酶分别催化蛋白质磷酸化与去磷酸化过程。在NaCl、苯丙氨酸、脱落酸处理条件下，细胞壁相关蛋白激酶4蛋白及细胞壁相关受体激酶4蛋白同工型[9]、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶[2，7]、钙依赖蛋白激酶[2，9]、核苷二磷酸激酶都上调表达。这表明，植物细胞通过增强蛋白激酶表达丰度来识别细胞外刺激并对信号进行传递[13]。　　2利用活性氧（ROS）清除机制抵御胁迫　　在胁迫条件下，悬浮细胞内的正常稳态受到扰乱，形成活性氧簇（ROS）。ROS能

8、造成蛋白、DNA和脂类的氧化破坏[14]。胁迫增强了ROS的产生，造成ROS相关损伤，同时ROS清除机制在保护植物胁迫过程中显示出重要的作用[15]。