煙草響應(yīng)鉻脅迫microRNA與蛋白質(zhì)的鑒定.pdf

1、土壤重金屬污染是對(duì)人類健康構(gòu)成威脅的一個(gè)重要環(huán)境因素。煙草作為重要的經(jīng)濟(jì)作物，在葉片中能夠積累一定量的重金屬，危害人類健康。六大有毒的重金屬中，鉻(Cr)排第二位，主要通過(guò)人類活動(dòng)被釋放到環(huán)境中。六價(jià)態(tài)鉻有毒且易誘變致癌，因此迫切需要闡明植物耐鉻機(jī)制，培育高耐鉻性但鉻低積累的煙草品種。本研究以耐鉻性不同煙草基因型為材料，旨在探討鉻脅迫對(duì)煙草生長(zhǎng)與生理特性的影響及基因型差異，分離鑒定耐鉻相關(guān)的miRNAs和蛋白質(zhì)。主要研究結(jié)果如下:

2、>　　1.鉻脅迫對(duì)煙草生長(zhǎng)、礦質(zhì)元素含量、超微結(jié)構(gòu)和光合特性的影響及基因型差異
　　以兩個(gè)耐鉻性不同的煙草基因型貴煙1號(hào)（耐鉻基因型）和云煙2號(hào)（鉻敏感基因型）為材料，溫室水培鉻脅迫試驗(yàn)，研究鉻脅迫對(duì)煙草植株生長(zhǎng)、超微結(jié)構(gòu)、礦質(zhì)元素含量和光合特性的影響。結(jié)果表明，100μM鉻脅迫顯著抑制煙草植株的生長(zhǎng)，降低株高、根長(zhǎng)和生物量，其中鉻敏感基因型云煙2號(hào)比耐鉻基因型貴煙1號(hào)受抑制更嚴(yán)重。鉻脅迫降低葉片葉綠素含量、凈光合速率(Pn)和光

3、系統(tǒng)Ⅱ的最大光化學(xué)效率(Fv/Fm);同時(shí)，顯著減少根和葉片中的Zn含量以及根中的Fe和Mn含量，但提高葉片中的Fe含量。透射電子顯微鏡觀察結(jié)果表明貴煙1號(hào)比云煙2號(hào)受鉻脅迫的影響較小，貴煙1號(hào)葉片表現(xiàn)相對(duì)較好的光合器官組成結(jié)構(gòu)。
　　2.煙草根系中鉻脅迫響應(yīng)miRNA和目標(biāo)基因的全基因組鑒定
　　為了在整體水平上系統(tǒng)地分析鉻響應(yīng)miRNA及其目標(biāo)基因，以兩個(gè)耐鉻性不同的煙草基因型貴煙1號(hào)和云煙2號(hào)為材料，溫室水培鉻脅迫試驗(yàn)

4、，以無(wú)鉻基本培養(yǎng)液為對(duì)照，建立根系四個(gè)miRNA文庫(kù):貴煙1號(hào)-鉻處理、貴煙1號(hào)-對(duì)照、云煙2號(hào)-鉻處理和云煙2號(hào)-對(duì)照。利用高通量測(cè)序技術(shù)，鑒定得到53個(gè)保守的和29個(gè)新的miRNA家族。對(duì)41個(gè)保守的鉻響應(yīng)miRNA家族進(jìn)行比較基因組分析，結(jié)果表明11個(gè)miRNA家族在貴煙1號(hào)中上調(diào)但在云煙2號(hào)中不變，17個(gè)miRNA家族只在鉻脅迫下的云煙2號(hào)中上調(diào)。只有一個(gè)miRNA家族miR6149，在云煙2號(hào)中下調(diào)但在貴煙1號(hào)中不變。29個(gè)新

5、的miRNA家族中，鉻脅迫下有14個(gè)在兩個(gè)基因型中差異表達(dá)。通過(guò)高通量降解組測(cè)序同源性搜索，對(duì)41個(gè)保守的和14個(gè)新的鉻響應(yīng)miRNA家族的目標(biāo)基因進(jìn)行預(yù)測(cè)。COG功能類別分析結(jié)果表明一些預(yù)測(cè)的miRNA目標(biāo)轉(zhuǎn)錄體對(duì)生物和非生物脅迫有響應(yīng)。另外，通過(guò)RT-PCR驗(yàn)證了部分鉻響應(yīng)miRNA的表達(dá)模式。試驗(yàn)結(jié)果為理解miRNA在鉻耐性中的功能提供了有價(jià)值的信息和框架。
　　3.鉻脅迫對(duì)煙草葉片蛋白表達(dá)譜的影響及基因型差異
　　利

6、用比較蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，探討了鉻脅迫對(duì)貴煙1號(hào)和云煙2號(hào)葉片蛋白質(zhì)表達(dá)譜的影響及基因型差異，與對(duì)照相比，100μM鉻脅迫下貴煙1號(hào)共有86/74個(gè)蛋白上調(diào)/下調(diào)，云煙2號(hào)共有107/77個(gè)蛋白上調(diào)/下調(diào)。鑒定到12個(gè)耐鉻相關(guān)蛋白，100μM鉻脅迫下這些蛋白在貴煙1號(hào)中顯著表達(dá)但在云煙2號(hào)中下調(diào)或不變，或者在貴煙1號(hào)中不變但在云煙2號(hào)中下調(diào)，上述耐性相關(guān)蛋白包括線粒體肽酶、脫水蛋白、超氧化物歧化酶、腺嘌呤轉(zhuǎn)磷酸核糖基酶和線粒體蘋(píng)果酸脫氫酶等