鈣緩解黃瓜幼苗NaC1脅迫傷害的蛋白質(zhì)組學及光合碳代謝研究.pdf

1、鹽漬化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的威脅是一個全球性的熱點問題，近年來，隨著我國園藝作物設施栽培的快速發(fā)展，設施土壤次生鹽漬化問題日趨突出，嚴重影響作物的生育和產(chǎn)量。通過各種有效手段來提高植株的耐鹽性具有重要意義。Ca2+對植物抗逆性的研究比較多，特別是在耐鹽性方面，相關研究已經(jīng)從植株生理生態(tài)、生長發(fā)育、生理代謝、基因表達等水平闡明了Ca2+提高植株耐鹽性的機理，但在高通量的蛋白質(zhì)組學方面鮮有報道。
　　本研究采用營養(yǎng)液栽培，以鹽敏感型黃瓜品種‘津

2、春2號'為試材，研究了葉面噴施外源CaCl2對75mmol·L-1NaCl脅迫下蛋白質(zhì)組表達的影響，根據(jù)差異蛋白質(zhì)譜鑒定結果，結合mRNA轉(zhuǎn)錄水平、光合氣體交換參數(shù)、葉綠素熒光參數(shù)、碳水化合物的積累等，探討外源鈣緩解黃瓜幼苗鹽脅迫傷害的生理機制和分子基礎。主要研究結果如下:
　　75mmol·L-1NaCl脅迫使黃瓜幼苗地上部和根系鮮重、干重顯著下降，植株株高和莖粗也顯著降低，表明鹽脅迫顯著抑制了黃瓜幼苗的生長，使植株生物量積累明

3、顯降低;葉面噴施不同濃度的Ca2+能不同程度地緩解鹽脅迫對黃瓜幼苗生長的抑制，并具有明顯的濃度效應，以4mmol·L-1CaCl2濃度緩解效果最佳，生物量較單純鹽脅迫提高75.4％。
　　黃瓜幼苗葉片的可溶性蛋白含量在NaCl脅迫下顯著下降，噴施Ca2+后在處理第3d時降低，第6d和9d時升高;NaCl脅迫下，黃瓜幼苗根系可溶性蛋白含量先小幅升高后顯著降低，噴施Ca2+后先降低后升高。SDS-PAGE分析結果表明，鹽脅迫下黃瓜葉片

4、中有12種蛋白表達量發(fā)生明顯變化，其相對分子量(×103)分別為:87.5、77.9、75.7、74.1、65.1、54.3、50.5、44.7、40.7、31.4、26.0和21.5;根系中則有7種蛋白表達量發(fā)生變化，其相對分子量(×103)分別為:81.1、76.6、46.9、45.2、39.5、23.8和16.8。
　　NaCl脅迫和外源CaCl2處理條件下，共有50個蛋白點對鹽脅迫和/或噴鈣做出了響應，經(jīng)質(zhì)譜鑒定和功能分類

5、后發(fā)現(xiàn)，這些蛋白點涉及光合作用及能量代謝、氨基酸及脂類代謝、脅迫防御、蛋白質(zhì)及核酸生物合成、激素合成與信號轉(zhuǎn)導及其他功能。NaCl脅迫對與光合作用及能量代謝的相關的蛋白影響最為明顯，而外源CaCl2處理后卡爾文循環(huán)的增強，調(diào)節(jié)了糖酵解、磷酸戊糖途徑關鍵酶和氨基酸及脂類代謝，提高脅迫防御相關蛋白，促進激素合成和信號轉(zhuǎn)導等，在蛋白質(zhì)水平上表現(xiàn)出積極的保護作用。
　　選取10個編碼光合及葉綠素合成關鍵酶的基因，如Rubisco大亞基（R

6、bcL）、Rubisco小亞基（RbcS）、Rubisco活化酶(RCA)、放氧增強蛋白(psbO)和膽色素原脫氨酶（PBGD）等，研究鹽和鈣在基因轉(zhuǎn)錄水平的響應，進一步驗證差異表達蛋白的編碼基因在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平上的相關性。結果顯示:PRK、Ald、petC、PBGD和Gsa5個候選轉(zhuǎn)錄子與相應的蛋白豐度表現(xiàn)出一致的轉(zhuǎn)錄積累特性。與卡爾文循環(huán)、光合電子傳遞、葉綠素合成相關的基因RbcL、PRK、petC、petH、PBGD、Gsa在鹽脅

7、迫下表達顯著下調(diào)，而RbcS、psbO、AM3個基因受到鹽脅迫刺激表達上調(diào)。施加外源鈣后，RCA、PRK、petH、Gsa受到鈣的誘導積累量較單純鹽脅迫顯著提高，表明鈣在鹽脅迫下調(diào)節(jié)黃瓜植株光合作用和葉綠素代謝關鍵酶中發(fā)揮重要作用。
　　與對照相比，75mmol·L-1NaCl抑制了黃瓜幼苗葉片光合色素的合成，PSⅡ遭到破壞，植株的凈光合速率降低46.9％提高了葉片蔗糖、淀粉、可溶性總糖含量及蔗糖合酶(SS)、磷酸蔗糖合酶(SPS