大豆细胞蛋白磷酸化与其耐铝性的关系研究
Study on the Relationship between Protein Phosphorylation and Aluminum-tolerance in Soybean
本文研究了大豆细胞蛋白磷酸化与其耐铝性的关系.利用铝抗性基因型大豆(BX10)和铝敏感基因型大豆(BD2)为材料、以铝胁迫48h的根尖构建cDNA文库,然后进行转录组高通量测序,筛选到1 1个具有差异表达的蛋白激酶(磷酸酶)基因,其中7蛋白激酶基因受铝胁迫诱导上调表达,1个蛋白磷酸酶基因在BX10中表达显著下降,在BD2中无明显变化.通过对测序数据的比较分析,我们推测铝胁迫下耐铝大豆可能具有更高的磷酸化水平,参与铝胁迫信号的转导与响应.进一步地,我们测定0、12、24、48、72和96h的蛋白激酶活性,发现铝处理的初期(0~12h)两个基因型大豆根系蛋白激酶活性变化不大,12h后蛋白激酶活性开始上升,铝处理24h后各基因型大豆蛋白激酶活性均显著高于相应的对照组.铝处理后BX10大豆根系蛋白激酶活性显著高于BD2,这表明铝诱导了根系细胞蛋白激酶的表达,且表达水平受胁迫时间以及基因型有关.SDS-PAGE结果显示,铝处理后两个基因型大豆37Kda的丝氨酸/苏氨酸磷酸化水平均升高,其中抗性大豆BX10在铝处理后磷酸化水平上升了 107.1%,敏感大豆BD2在铝处理后磷酸化水平上升了 69.4%,表明铝胁迫促进蛋白磷酸化水平的增加.由于褪黑素(melatonin,MT)能够提高蛋白激酶的活性,我们以敏感大豆BD2为材料,发现喷施外源MT后能显著提高铝胁迫下大豆叶片及根系的蛋白激酶活性和蛋白磷酸化水平.铝胁迫导致大豆幼苗叶片的SOD、CAT、POD活性升高,MDA累积增加,膜透性增强,幼苗的光合速率、蒸腾速率显著下降,幼苗的干、鲜重减少,生长受到显著抑制;而喷施MT可有效提高铝胁迫下大豆幼苗的抗氧化酶活性,减轻其膜脂过氧化程度,缓解铝胁迫对叶绿体PSⅡ的伤害,增强其光合性能,幼苗干、鲜重显著增加,从而促进幼苗生长,有效缓解铝胁迫造成的伤害.综上所述,铝胁迫诱导大豆蛋白激酶活性增加,蛋白磷酸化水平上升,表明蛋白激酶参与铝胁迫的信号转导过程.MT能够提高铝胁迫下蛋白激酶的活性,促进蛋白磷酸化,增强抗氧化酶的活性,缓解大豆铝胁迫,这一结果可为生产实践提供理论指导.
- 作者：
- 黄萍
- 学位授予单位：
- 安徽科技学院
- 专业名称：
- 农业(专业学位)
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2018年
- 导师姓名：
- 陆晓民；张其安
- 中图分类号：
- S565.1
- 关键词：
- 大豆；铝胁迫；蛋白激酶；蛋白磷酸化；褪黑素；铝抗性
- Soybean; Aluminum stress; Protein kinase; Protein phosphorylation; Melatonin; Aluminum tolerance;