华南8号木薯及其四倍体块根淀粉及蛋白表达谱的差异分析

摘要：

【目的】通过对华南8号木薯及其四倍体块根淀粉含量与结构及蛋白质组学分析，揭示染色体加倍对木薯块根淀粉含量与结构的影响及其蛋白质调控机制。【方法】植后10个月收获木薯块根，采用空、水重测定块根鲜薯的淀粉含量，分光光度法分别测定淀粉中支链淀粉与直链淀粉的比例，采用Excel 2013和DPS v7.05统计软件对数据进行分析，差异显著性标准采用新复极差法，通过扫描电镜对块根淀粉体的大小、形态及数量进行显微结构观察，利用蛋白质印迹（Western blot）技术对参与淀粉合成与降解的酶表达水平进行验证，采用双向电泳技术分离块根蛋白质，Delta 2D软件分析差异倍数在2.0以上的差异蛋白质点，并通过基质辅助激光解析电离飞行时间质谱技术（MALDI-TOF-TOF-MS/MS）鉴定差异蛋白质，结合KEGG数据库将其按照功能进行分类。【结果】木薯染色体加倍后，块根干物率、淀粉含量及单株鲜薯重均显著下降，分别比二倍体降低了12.18%、11.41%和35.34%；而淀粉中直链淀粉和支链淀粉比例无显著变化；淀粉体形态无明显差异，主要为球形，不规则球体、椭球体也有存在，大小较均一，淀粉体排列较为疏松，空间间隙较大，视野内淀粉体数量减少；蔗糖磷酸合成酶（SPS）表达水平降低，β-淀粉酶表达水平升高，而颗粒结合型淀粉合成酶 I（GBSSI）表达水平无显著变化；经软件分析得到的20个表达差异显著的蛋白质点中上调表达的有2个，下调表达的有18个；经质谱技术成功鉴定到其中的19个，1个下调表达的蛋白质点16未得到匹配，17个下调表达的蛋白质其功能涉及到碳代谢及能量代谢（4个）、结构蛋白（3个）、DNA和RNA代谢（2个）、分子伴侣（2个）、HCN代谢（2个）、抗氧化与解毒（1个）、蛋白质合成（1个）及未知功能（2个）；2个上调表达蛋白质为茎特异性蛋白TSJT1。【结论】参与碳代谢及能量代谢、核酸代谢、分子伴侣等7个代谢途径相关蛋白质表达水平下调；淀粉体疏松排列，数量减少；参与淀粉代谢合成过程的SPS表达水平的下降，参与淀粉降解过程的β-淀粉酶表达水平的升高。表明四倍体块根淀粉合成能力降低，分解能力提高，从而降低了块根的淀粉含量，而直链淀粉与支链淀粉比例无显著变化。

关键词：木薯、四倍体、块根、淀粉、蛋白质

分类号：R734.2;S511;R372

资助基金：国家科技计划十二五;国家自然科学基金;海南省创新创业人才启动基金

在线出版日期：2015-09-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：2656-2665