低温胁迫下两种荒漠藜科植物幼苗的蛋白组和代谢组学研究.pdf

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1、分类号：密级：公开学号：2015201415单位代码：10759石河子大学硕士学位论文低温胁迫下两种荒漠藜科植物幼苗的蛋白组和代谢组学研究学位申请人王婷婷王梅副教授指导教师楚光明副教授申请学位门类级别农学硕士学科、专业名称森林生态与可持续经营研究方向人工林可持续经营理论与技术所在学院农学院中国·新疆·石河子2018年6月ProteomicsandMetabolomicsAnalysistoColdStressinTwoDesertChenopodiaceaePlantsSeedlingsADissertationSubmittedt

2、oShiheziUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofAgricultureByWangTing-ting(Forestecologyandsustainablemanagement)DissertationSupervisor:AssociateProf.WangMeiAssociateProf.ChuGuangmingJune,2018摘要梭梭（Haloxylonammodendron）和无叶假木贼（Anabasisaphylla

3、）是新疆准噶尔盆地荒漠区的主要优势种和建群种，对荒漠区盐碱地、龟裂地改造、防风固沙和维护山前洪积扇的水土安全具有重要作用。低温是影响植物生长发育和地理分布重要的非生物胁迫因素之一，地处准噶尔盆地的古尔班通古特沙漠的积雪消融期大约持续10天左右，在这期间，地表处于反复的冻融状态。此外，在全球气候变化的大环境下，“倒春寒”现象时有发生，这种不利的环境条件使梭梭和无叶假木贼幼苗的存活和生长受到影响。因此，本研究通过人工低温模拟的方式对梭梭和无叶假木贼幼苗进行低温胁迫，测定受低温胁迫的梭梭和无叶假木贼幼苗的生理指标，并采用相对和绝对定量的同

4、位素标记（iTRAQ）技术和气质谱联用仪（GC/MS）技术对这两种藜科植物低温胁迫下的差异蛋白和差异代谢物进行鉴定分析，通过研究梭梭和无叶假木贼幼苗对低温的响应，得到以下研究结果：1.比较对照组和低温处理组的梭梭和无叶假木贼幼苗的几项生理指标发现，低温胁迫下的梭梭幼苗中，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、苹果酸脱氢酶（MDH）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）等酶的活性均升高；无叶假木贼幼苗中除POD酶活性在低温条件下降低外，SOD、MDH和GSH-Px等酶的活性在低温条件下均升高。2.本文运用iTRAQ技术对低温胁

5、迫下梭梭和无叶假木贼幼苗中的蛋白质进行鉴定分析发现，梭梭幼苗中一共有339个差异表达蛋白，其中191个蛋白上调，148个蛋白下调；无叶假木贼幼苗中共鉴定出211个差异表达蛋白，其中上调蛋白102个，下调蛋白109个，对梭梭和无叶假木贼幼苗中的差异表达蛋白进行基因本体（GO）功能分类分析发现，这些差异表达蛋白的生物学功能为碳水化合物和能量代谢，蛋白质的合成、加工和降解，胁迫响应，转录调控，跨膜和胞内运输，氨基酸代谢，信号转导等，两个物种中的大部分差异表达蛋白均与其各自响应低温的碳水化合物和能量代谢过程相关。3.本研究采用GC/MS技术

6、系统分析梭梭和无叶假木贼幼苗遭受低温胁迫后代谢物图谱的变化特征，在梭梭幼苗中共稳定检测到98种差异代谢物，其中64种上调表达，34种下调表达，糖及糖醇，氨基酸和有机酸的代谢物种类占大多数；在无叶假木贼幼苗中共检测到116种差异代谢物，其中41种上调表达，75种下调表达，主要代谢物种类同样为糖及糖醇，氨基酸和有机酸三类。低温胁迫对梭梭和无叶假木贼幼苗差异代谢物有显著影响，低温下梭梭幼苗中的乙醇酸代谢途径和磷酸戊糖途径被抑制，但能够通过富集与三羧酸循环相关的琥珀酸（SuccinicAcid）、L-苹果酸（L-MalicAcid）、柠檬酸

7、（CitricAcid）、延胡索酸（FumaricAcid）等代谢物降低植物受到逆境伤害的程度。低温胁迫对无叶假木贼幼苗的三羧酸循环没有明显的抑制作用，但显著影响无叶假木贼幼苗的糖信号途径、鸟氨酸循环、光合作用和呼吸作用等代谢途径。4.经过对低温下梭梭和无叶假木贼幼苗生理指标、蛋白组和代谢组研究的对比发现，三种抗氧化酶活性在两个物种中均升高，一种抗氧化酶活性在梭梭幼苗中升高，在无叶假木贼幼苗中降低。在两种植物中均发现的差异表达蛋白有47种，其中有25种差异蛋白表现出相同的表达规律。在梭梭和无叶假木贼幼苗中同时发现的差异代谢物有12种

8、，包括4种氨基酸和8种有机酸，这些差异代谢物在梭梭和无叶假木贼幼苗中表现出一致或相反的富集程度。关键词：梭梭；无叶假木贼；幼苗；低温胁迫；组学研究IAbstractHaloxylonammodendronandAnabasisaphy