干旱胁迫对水稻类囊体膜蛋白质组的变化研究

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1、干旱胁迫对水稻类囊体膜蛋白质组的变化研究导师：梁建生研究生：王琳目录1、研究背景及意义2、研究内容及研究目标3、研究方案及可行性分析4、本研究的特色与创新之处5、研究计划及预期研究结果6、研究基础水稻是世界上最重要的三大粮食作物之一，养活了世界一半以上的人口。水稻也是我国的第一大农作物，在粮食生产和国民经济中起着极其重要的作用。1、研究背景及意义影响水稻产量的因素产量增加培育高产新品适宜生长条件加强管理病虫害恶劣环境疏于管理产量降低水稻水分亏缺造成的植物生长减缓和作物减产的损失超过了其他逆境因素减产的总和。干旱胁迫对

2、水稻生理生化的影响当干旱等逆境来临时，植物可以主动感知环境刺激信号并激发各种抗旱反应。干旱影响光合作用主要是通过气孔限制和非气孔限制两个因素造成的。叶片生长受抑制光合有效面积降低气孔导度下降类囊体膜上光能的吸收、传递ATP合成的抑制。羧化效率降低干旱干旱对水稻光合作用的影响类囊体－光合作用的光反应场所四种复合体（光合系统I－PSI，光合系统II－PSII，ATP合成酶系，细胞色素b6/f复合体）至少含有70种蛋白质用以完成光合反应。蛋白质在质体基因组与核基因组的协同表达，蛋白质积累和合成许多辅助蛋白的协同作用机制都是

3、需要解决的问题。本实验选用基因组测序完成的日本晴作为材料，将干旱胁迫对水稻叶片的光合特性的影响和对水稻类囊体膜蛋白质组的影响相结合进行研究，以期从微观的蛋白质组水平上阐明宏观上干旱影响水稻光合生理的机制。为培育抗干旱的高产水稻新品种提供理论依据和实验依据。研究意义1、干旱胁迫对水稻生理活性的影响2、干旱胁迫对水稻类囊体膜蛋白质组的影响3、干旱胁迫对水稻光合生理变化的调控机理2.1研究内容2、研究内容及目标2.1.1干旱胁迫对水稻生理活性的影响干旱不但明显降低了植株的净光合速率，使叶绿体超微结构损坏，叶绿素含量降低，而

4、且降低了Rubisco酶和碳酸酐酶等酶的活性。干旱也影响了其他与光合作用有关的生理生化过程，如降低气孔导度，使光合产物运输受阻等。当干旱达到一定程度，植物的光合机构就会遭到破坏，使光合能力出现大幅的下降。收集处理和对照叶片处理移栽育秧选种日本晴测光合速率，荧光等生理指标移栽于水培池中干旱处理类囊体膜有四种复合体（光合系统I－PSI，光合系统II－PSII，ATP合成酶系，细胞色素b6/f复合体），它们各自又都有着辅助蛋白。这四种复合体至少含有70种蛋白质用以完成光合反应。干旱会引起类囊体膜上光能的吸收、传递和ATP合

5、成的抑制。2.1.2干旱胁迫对水稻类囊体膜蛋白质组的影响2.1.3干旱胁迫对水稻光合生理变化的调控机理干旱是导致水稻光合潜能不能充分发挥、进而导致产量降低的最重要的环境因素。从蛋白质组水平可以更好地阐明干旱胁迫影响水稻光合生理的机制，如对光合作用光能利用效率和碳同化作用调节机理的认识等。2.2研究目标（1）干旱处理条件下水稻生理生化特性（2）建立或完善一套符合本实验室的叶绿体（及其亚组分）膜蛋白的提取和鉴定方法（3）建立干旱处理的类囊体膜蛋白质组的变化图谱（4）初步阐明干旱胁迫影响水稻光合生理的机制2.3拟解决的关键

6、问题（1）如何简单有效分离高纯度的类囊体膜蛋白（比如寻找适合水稻类囊体膜蛋白质组研究的裂解液配方等）（2）水稻类囊体膜蛋白质组图谱的建立（3）推断水稻光合作用受干旱胁迫的响应机理以及植物对干旱环境的适应机制3.主要的实验方法3.1生理指标的测定方法（1）土壤含水量的测定土壤含水量（％）＝（土壤湿重－土壤干重）/土壤湿重×100（2）叶片水势的测定叶片水势用压力室法（Soilmoisture）测定。（3）叶片光合速率、气孔导度和叶绿素荧光参数的测定用LI-6400P光合仪测水稻倒二叶的光合速率和气孔导度。用叶绿素荧光仪

7、测水稻倒二叶叶绿素荧光参数。完整叶绿体沉淀破碎叶绿体1.2mol/L蔗糖梯度液1.5mol/L蔗糖梯度液图2蔗糖密度梯度离心后各梯度的组分示意加入10倍体积的含0.07％β－巯基乙醇的丙酮类囊体膜-20℃沉淀45min4℃，35000×g离心15min10倍体积的含10％TCA的丙酮溶液加入4℃，35000×g离心15min沉淀物适量LysisSolutionI加入37℃，水浴1hr同时充分搅拌且超声波震荡3次20℃，19000×g离心15min取上清液沉淀物10倍体积的含0.07％β－巯基乙醇的丙酮-20℃沉淀1h

8、r加入4℃，35000×g离心15min重复2—3次真空冻干图2蛋白质提取流程图3.2类囊体膜蛋白质的提取3.3Westernblotting法鉴定类囊体膜类囊体膜蛋白质组的Westernblotting结果A、B分别是用抗PSI抗体、抗LHCII抗体检测的结果；泳道1、2的上样量分别为50μg、100μg；AB1212118kDa90kDa4