蛋白质组学研究揭示的植物细胞壁逆境应答蛋白质

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1、蛋白质组学研究揭示的植物细胞壁逆境应答蛋白质　　摘要细胞壁是植物细胞最外层的屏障，参与细胞支撑、物质运输与抵御逆境等过程。近年来，定量蛋白质组学技术被应用于植物细胞壁逆境应答调控机制的研究，已经报道了小麦、玉米、大豆和番茄等植物根、下胚轴和茎等器官细胞壁应答生物胁迫（如青枯病菌感染）与非生物胁迫（如水淹和缺水）过程的蛋白质变化，为揭示细胞壁逆境应答机制提供了新线索。　　关键词植物；细胞壁；逆境胁迫；蛋白质组学　　中图分类号S757.2+1文献标识码A文章编号1007-5739（2016）08-0151-03　　AbstractCellwallactsasthebarri

2、erforplantcellsandplaysimportantrolesincellstructure，materialtransport，andresponsetoenvironmentalstresses.Inrecentyears，quantitativeproteomicstechnologieshavebeenappliedtoinvestigatetheregulatorymechanismunderlyingplantcellwallstressresponses.Theexpressionpatternsof308differentiallyabund

3、antproteinsincellwallwerestudiedinroots，hypocotylsandstemsofwheat（Triticumaestivum），maize（Zeamays），soybean（Glycinemax）andtomato（SolanumlycopersicumandSolanumpimpinellifolium）inresponsetobioticstresses（e.g.，Ralstoniasolanacearuminfection）and14abioticstresses（e.g.，floodingandwaterdeficit）.

4、Thispapergaveanintegrativeanalysisoftheseresultsandprovidednewcluesforunderstandingtheenvironmentalstress-responsivenetworkinplantcellwall.　　Keywordsplant；cellwall；stress；proteomics.　　细胞壁是植物细胞最外层的屏障，最先感知胁迫信号[1]，并将胁迫信号转导至细胞内，调节细胞生命活动[2]。细胞壁是由多聚糖、酶和结构蛋白构成的网状结构[3]。细胞壁成分的变化影响其延展性、机械支撑与物理防御功能

5、。在应对胁迫时，细胞壁蛋白质在细胞壁结构、代谢、信号转导方面起重要作用[4]。近年来，细胞壁蛋白质分离技术的完善，以及蛋白质组学研究平台的建立，为高通量、大规模地研究细胞壁蛋白质组成与功能奠定了基础。已经报道了小麦（Triticumaestivum）[2]、玉米（Zeamays）[1]、大豆（Glycinemax）[5]和番茄（Solanumlycopersicum和Solanumpimpinellifolium）[6]等植物根、下胚轴和茎等器官的细胞壁在应答生物胁迫[如青枯病菌（Ralstoniasolanacearum）感染]与非生物胁迫（如水淹和缺水胁迫）过程中的

6、308种丰度差异蛋白质。本文整合分析了这些蛋白质表达模式的变化特征，为全面理解细胞壁逆境应答分子机制提供了新线索。　　1细胞壁重塑相关蛋白质　　聚糖是植物细胞壁的主要组成成分，参与细胞壁糖类物质调节的蛋白质的丰度变化在应对外界胁迫过程中至关重要。蛋白质组学研究发现，在缺水胁迫下，玉米根细胞壁中的葡聚糖酶（glucanase）、α14-L-阿拉伯呋喃糖酶/β-D-木糖苷酶同工酶（α-L-arabinofuranosidase/β-D-xylosidaseisoenzyme，ARA）、β-D木糖酶（β-D-xylosidase）、α半乳糖苷酶（α-gala-ctosidas

7、e）和β半乳糖苷酶（β-galactosidase）的丰度均下降，β葡糖苷酶（β-glucosidase）丰度也改变[1]，而在水淹胁迫的小麦根细胞壁内丰度下降[2]。该类蛋白质主要是通过参与调解细胞壁内糖类物质的代谢过程来抑制细胞壁松弛，从而应对外界胁迫。β葡糖苷酶还可通过对脱落酸―葡萄糖酯的水解作用调节ABA在根部的积累，进而调节根延伸生长，从而应对缺水胁迫。　　果胶是细胞壁的重要组成成分。果胶酯酶（pectinesterase）可以水解聚半乳糖醛酸并形成果胶酸酯凝胶，此过程有利于细胞壁的固化[3]。蛋白质组学研究发现，青枯病菌感染的