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水蕨雌、雄配子体差异表达蛋白质组学的分析

作　者: 黄武杰
导　师: 曹建国
学　校: 上海师范大学
专　业: 植物学
关键词: 水蕨雌配子体雄配子体蛋白质组
分类号: Q944.48
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

水蕨(Ceratopteris thalictroides(L.) Brongn)属于水蕨科水蕨属,是研究蕨类植物生长发育、生殖和性别分化的模式植物。环境因素对水蕨的生长发育和性别分化具有重要的影响,探索水蕨配子体生长发育和分化的机制成为本领域的研究热点。本文,首先在生理水平上诱导并分离出水蕨雌、雄配子体,然后利用蛋白质组技术分析了雌、雄配子体差异表达的蛋白质,为揭示蕨类植物配子体发育与分化机制奠定基础。主要研究结果如下:1.在光照度2000lx、温度20-25℃的生理条件下,水蕨孢子在MS培养基上生长30天左右成熟,90%以上的孢子分化成雌配子体。接种密度和光强等环境因子对MS培养基上水蕨配子体的分化影响很小。2.在光照度2000lx、温度20-25℃,孢子密度为800个孢子/皿的生理条件下,水蕨孢子在knop’s培养基上生长30天左右成熟,95%的孢子分化成雄配子体。接种密度和光强等环境因子对knop’s培养基上水蕨配子体的分化影响较大。3.采用双向电泳技术和质谱技术研究了雌、雄配子体蛋白质差异表达情况。结果表明:在双向电泳凝胶上,在雌配子体中检测到1136±55个蛋白点,在雄配子体中检测到1130±65个蛋白点;经Image Master2D图像软件分析表达量变化在1.5倍以上的差异蛋白质有57个,其中18个蛋白点在雄配子体中表达丰度较高,24个蛋白点在雌配子体中表达丰度较高,8个为雌配子体所特有,7个为雄配子体所特有。经MALDI-TOF-TOF/MS质谱分析和蛋白质数据库检索,有33个差异表达的蛋白点得到鉴定,代表26种蛋白质。这些差异蛋白质主要参与光合作用(占24%,如光系统II的放氧复合蛋白、核酮糖一1,5一二磷酸羧化酶/加氧酶、Rubisco活化酶等)、代谢(占18%,如胱硫醚β合成酶、乙二醛酶、精氨酸酶等)、蛋白质合成(占6%,如翻译起始因子和延伸因子)、蛋白质折叠和转运(占28%,如热激蛋白70、热激蛋白90、分子伴侣GroEL等)、能量代谢(占6%,如苹果酸脱氢酶、磷酸甘油酸变位酶等)、参与细胞结构(占12%,如中心粒蛋白、肌动蛋白2、肌动蛋白等)以及植物抗逆性(占6%,如脱氢抗坏血酸还原酶和谷胱甘肽转硫酶)。这些结果为深入探讨蕨类植物配子体发育与分化的机制提供了蛋白质组学的依据。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-12
1 绪论  12-30
  1.1 水蕨  12-15
    1.1.1 蕨类植物概述  12
    1.1.2 水蕨概况  12-13
    1.1.3 水蕨是蕨类植物研究的模式植物  13-15
  1.2 影响蕨类植物性别分化的因素  15-21
    1.2.1 外源激素与生长调节物质  15-18
    1.2.2 光照  18-19
    1.2.3 外源Ca~(2+)对性别分化的影响  19
    1.2.4 糖类对性别分化的影响  19-20
    1.2.5 培养密度对性别分化的影响  20
    1.2.6 甲硫氨酸和钴离子  20-21
  1.3 蕨类植物性别分化的分子遗传生物学  21-22
  1.4 蕨类植物性别分化研究存在的问题以及生物技术的选择  22-23
    1.4.1 蕨类植物性别分化研究存在的问题  22-23
    1.4.2 研究蕨类植物性别分化机制的分子生物学技术选择  23
  1.5 植物蛋白质组学概述  23-27
    1.5.1 植物蛋白质组学概念  23-24
    1.5.2 植物蛋白质组学的关键技术  24-26
      1.5.2.1 双向电泳技术  24-25
      1.5.2.2 质谱(Mass- spectrometric) 技术  25-26
    1.5.3 生物信息学  26-27
  1.6 研究工作的内容，目的和意义  27-30
2 实验材料与实验方法  30-39
  2.1 实验材料  30
  2.2 实验方法  30-39
    2.2.1 水蕨配子体发育及分化的形态学观察  30-31
    2.2.2 水蕨雌、雄配子体的诱导  31-33
    2.2.3 水蕨雌雄配子体差异表达蛋白质的分析  33-39
      2.2.3.1 水蕨雌雄配子体蛋白质的提取  33-34
      2.2.3.2 试剂盒测定蛋白质浓度  34
      2.2.3.3 双向电泳进行蛋白质的分离  34-36
      2.2.3.4 双向电泳凝胶图像以及差异表达蛋白的分析  36-37
      2.2.3.5 蛋白质鉴定  37
      2.2.3.6 蛋白质的生物信息学分析  37-39
3 实验结果  39-62
  3.1 水蕨配子体发育及分化的形态  39-40
  3.2 水蕨雌、雄配子体诱导结果  40-45
  3.3 水蕨雌雄配子体蛋白质表达谱特征  45-49
  3.4 水蕨雌、雄配子体差异表达蛋白质功能类群特征  49-62
    3.4.1 水蕨雌、雄配子体差异表达蛋白质的功能类群  49-50
    3.4.2 参与蛋白质的折叠和转运的蛋白质  50-51
    3.4.3 参与光合作用的蛋白质  51-53
    3.4.4 参与代谢的蛋白质  53-54
    3.4.5 参与胁迫和防御反应的蛋白质  54
    3.4.6 参与蛋白质合成的蛋白质  54
    3.4.7 参与细胞结构的蛋白质  54-56
    3.4.8 参与能量代谢的蛋白质  56-62
4 讨论  62-65
  4.1 影响水蕨配子体性别分化的环境因子  62
  4.2 分子伴侣  62-63
  4.3 参与光合作用的蛋白质  63-64
  4.4 CENTRIN 对精细胞形成的影响  64-65
5 结论  65-66
6 问题与展望  66-67
参考文献  67-79
致谢  79-81
攻读学位期间取得的研究成果  81

水蕨雌、雄配子体差异表达蛋白质组学的分析

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