耐热和热敏感水稻应答灌浆初期高温胁迫过程中的差异表达蛋白质鉴定

【目的】鉴定水稻籽粒应答灌浆初期高温胁迫过程中的差异表达蛋白质,并了解其生物学功能。【方法】以耐热水稻纯系XN0437T和热敏感水稻纯系XN0437S为材料,采用桶栽、常规栽培管理方法种植。为保证所取样品生长发育进程一致,在抽穗期标记同一天抽穗的稻穗、在扬花期标记这些稻穗中同一天开花的颖花(稻穗中、下部)。水稻于籽粒灌浆初期(花后第8—14天)移入人工气候箱进行高温(38.0±0.5)℃和常温(25.0±0.5)℃对照处理,处理时间设1、3和5 d;处理结束后,取同一天标记的颖花、采用TCA-丙酮沉淀法提取总蛋白质,用蛋白质双向电泳技术分离获得2个水稻纯系应答灌浆初期高温处理的籽粒蛋白质图谱,采用蛋白质图谱分析软件先分别比较两水稻纯系的处理及其平行对照的蛋白质图谱,确定水稻应答灌浆期高温胁迫中的丰度差异蛋白点,再比较水稻纯系XN0437T和XN0437S应答高温的丰度差异蛋白点,从而确定耐热和热敏感水稻应答高温胁迫的差异表达蛋白点;通过串联质谱分析和数据库搜索鉴定耐热和热敏感水稻应答灌浆初期高温的差异表达蛋白质并分析其涉及的生物学功能。【结果】水稻籽粒蛋白质图谱分析结果显示耐热和热敏感水稻应答灌浆初期高温胁迫过程中存在27个表达丰度相差2倍以上的蛋白点;质谱分析和数据库搜索获得25个差异表达蛋白质,其生物学功能主要涉及生物合成(10个蛋白质)、能量代谢(4个蛋白质)、氧化作用(7个蛋白质)、应激反应(3个蛋白质)和转录调控(1个蛋白质)等生物学过程。【结论】灌浆初期高温胁迫影响水稻籽粒中参与生物合成、能量代谢、氧化作用、应激反应和转录调控等生物学过程相关蛋白质的表达,这些蛋白质的表达模式因水稻基因型(耐热和热敏感水稻)不同、高温胁迫程度(高温处理天数)不同而存在差异。

灌浆期夜间高温胁迫下耐热和热敏感水稻籽粒的比较蛋白质组分析

【目的】为了阐明水稻灌浆期耐夜间高温的分子机制,提高水稻耐热性,鉴定了水稻近等基因系耐热纯系XN0437T与热敏感纯系XN0437S在灌浆期夜间高温胁迫下的差异表达蛋白质。【方法】采用桶栽方法培育水稻,于开花期标记同一天扬花的颖花以保障所取颖花样品的生育进程一致;于水稻灌浆初期(花后第8天)进行夜间高温处理。高温处理结束后剪取带标记的颖花提取水稻籽粒总蛋白质,采用8-plex i TRAQ试剂盒进行蛋白质样品的差异显色标记,标记样品采用高效液相系统进行质谱鉴定及定量分析。【结果】鉴定并定量了3130个蛋白质,耐热与热敏感水稻纯系间存在36个差异表达蛋白质。蛋白质功能注释结果显示,鉴定的36个差异表达蛋白质中仅14个蛋白质(占38.9%)注释了功能,12个蛋白质(占33.3%)为推测性功能注释,10个(占27.8%)为功能未知的蛋白质。已注释功能的14个蛋白质中,5个蛋白质参与能量代谢,3个蛋白质参与物质转运与代谢,2个蛋白质参与光合作用,3个蛋白质为响应逆境的锌指蛋白质,1个蛋白质为响应逆境的热激蛋白质。【结论】灌浆期夜间高温影响水稻籽粒细胞内参与能量代谢、物质转运与代谢、光合作用等相关蛋白质的表达模式。水稻籽粒细胞中锌指蛋白质Q67TK9、Q10N88上调表达,锌指蛋白质Q5YLY5下调表达,有利于提高水稻灌浆期对夜间高温的耐热性。

多子芋组培突变材料表型及SSR标记鉴定

【目的】探究多子芋体细胞无性系变异材料(江芋4号)与亲本(江芋2号)间的性状变异及遗传差异,明确多子芋变异材料的育种潜力和生产利用价值。【方法】考察测定江芋2号及其组培后代稳定变异材料江芋4号间表型、产量及品质相关性状的变异,测定分析两材料间的染色体数目和倍性水平,并采用SSR标记技术和118份芋种质分析亲本及组培变异材料间的遗传差异。【结果】与亲本江芋2号相比,突变材料江芋4号植株地下部侧球茎(子、孙芋)不能正常膨大,突变为长棒状,且侧球茎总质量显著低于亲本,但生物产量与亲本差异不显著;江芋4号侧球茎中淀粉、纤维素、可溶性蛋白及Vc含量显著高于亲本。此外,通过常规压片和细胞流式分析表明江芋4号和江芋2号染色体数目和倍性一致。再者,通过38对SSR分子标记遗传聚类分析表明,江芋2号与江芋4号遗传距离最近,且遗传相似系数高达97%,确定江芋4号为江芋2号基因水平的变异。【结论】通过表型性状考察及分子鉴定,明确了多子芋江芋2号与其组培变异材料江芋4号的表型变异和遗传差异。突变材料江芋4号可作为进一步研究多子芋侧球茎膨大调控机制的独特材料,并可进一步开发为叶、花柄用或观赏用芋新品种。

瑞昌山药遗传多样性及块茎品质变异分析

瑞昌山药是江西省地方名优山药品种,由于长期进行无性繁殖和种植户自留种,品种混杂退化严重,极大影响了瑞昌山药资源保护和可持续利用。对从瑞昌市不同产地收集的12份栽培种和2份野生种瑞昌山药资源进行遗传多样性和块茎营养品质分析。结果表明,12对SRAP引物和11对SSR引物在所有材料中共扩增出50条多态性条带。不同产地材料间存在一定的遗传差异,遗传相似系数在0.415~0.964之间。UPGMA聚类分析表明,当遗传相似系数为0.530时,可将14份瑞昌山药材料分为两类,第Ⅰ类包括12份栽培种,第Ⅱ类包括2份野生种;当遗传系数为0.735时,可将12份栽培种分为3个亚类。品质分析结果表明,不同产地瑞昌山药材料品质指标间的变异系数差异较大,其中纤维素的变化范围最大,变异系数为54.28%,还原性糖的变异系数最小。主成分分析结果表明,瑞昌夏畈镇产地的山药品质较优,适于进一步系统选优和提纯复壮。