中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (13): 2525-2538.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.13.003
收稿日期:
2024-01-11
接受日期:
2024-02-28
出版日期:
2024-07-09
发布日期:
2024-07-09
通信作者:
联系方式:
梁丽娟,E-mail:1194578889@qq.com。
基金资助:
LIANG LiJuan(), CHENG LiXiang(
), YUAN JianLong, SA Gang, ZHANG Feng(
)
Received:
2024-01-11
Accepted:
2024-02-28
Published:
2024-07-09
Online:
2024-07-09
摘要:
【目的】 茉莉酸(jasmonic acid,JA)是马铃薯块茎发育过程中重要调控激素之一,研究JA调控块茎发育机理将为块茎产量及品质性状形成提供重要理论基础。【方法】 采用马铃薯离体匍匐茎作为供试材料,外源添加JA(0、0.5、5和50 μmol·L-1)处理,分析JA诱导离体块茎表型形态、组织显微结构、碳水化合物积累及蛋白质组变化。【结果】 随JA处理浓度升高,单个匍匐茎形成块茎数目、块茎直径及干鲜重、环髓区细胞面积、淀粉及可溶性糖含量在0.5和5 μmol·L-1 JA处理后逐渐增加(P<0.05),而50 μmol·L-1 JA处理后块茎直径及干鲜重、淀粉含量显著减少(P<0.05);脂氧合酶活性随JA浓度升高逐渐降低(P<0.05)。采用双向凝胶电泳(2-DE)和MALDI-TOF/TOF-MS质谱技术鉴定到JA调控块茎发育密切相关的35个差异表达蛋白质(P<0.05且差异表达倍数≥2.5倍),主要涉及生物能量与代谢(28.6%)、细胞防御(28.6%)、蛋白质生物合成与贮藏(11.4%)、信号转导(8.6%)、转录(8.6%)、未知功能(8.6%)和混杂(5.6%)。通过聚类分析将这些蛋白质差异表达模式聚为三类:第一类包括17个蛋白质,在0.5 μmol·L-1 JA处理后下调表达,而在5 μmol·L-1 JA处理后上调表达,主要参与生物能量与代谢、蛋白质生物合成与贮藏、信号转导、转录;第二类包括10个蛋白质,随JA浓度升高上调表达,主要参与细胞防御、生物能量与代谢、转录;第三类包括8个蛋白质,JA处理后均下调表达,主要参与生物能量与代谢、细胞防御、蛋白质生物合成与贮藏。【结论】 低浓度JA(0.5和5 μmol·L-1)主要通过诱导块茎环髓区细胞膨大、细胞内蔗糖及多糖积累、细胞防御能力来促进块茎形态建成,而高浓度JA(50 μmol·L-1)则表现为抑制作用。
梁丽娟, 程李香, 袁剑龙, 撒刚, 张峰. 茉莉酸调控马铃薯离体块茎发育的主要代谢物变化[J]. 中国农业科学, 2024, 57(13): 2525-2538.
LIANG LiJuan, CHENG LiXiang, YUAN JianLong, SA Gang, ZHANG Feng. Jasmonic Acid Regulates the Changes of Major Metabolites in Potato Tuber Development in vitro[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(13): 2525-2538.
表1
JA调控马铃薯离体块茎发育的差异表达蛋白质鉴定结果"
点序号a Spot No. | 蛋白名称 Ptotein name | 物种 Organism | gi号b gi No. | 理论等电点/相对分子 质量c Theoretical pI/Mr (kDa) | 得分d Score | 匹配 肽段e PN | 相对表达丰度±标注误差f Relative V% ±SE 0, 0.5, 5, 50 (μmol·L-1) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
生物能量与代谢相关蛋白质Bioenergy and metabolism-related proteins | |||||||
6606 | 3-磷酸甘油醛脱氢酶 Glyceraldehyde 3-phosphatedehydrogenase | Solanum tuberosum | gi|22094840 | 6.34/36.79 | 882 | 17 | |
4805 | 烯醇化酶 Enolase | Solanum lycopersicum | gi|350538295 | 5.68/48.05 | 1120 | 23 | |
3819 | 烯醇化酶 Enolase | Solanum lycopersicum | gi|350538295 | 5.68/48.05 | 1070 | 15 | |
7610 | 假定的线粒体NAD依赖的苹果酸脱氢酶 Putative mitochondrial NAD-dependent malate dehydrogenase | Solanum tuberosum | gi|21388544 | 8.87/36.40 | 1000 | 15 | |
1409 | 尿苷二磷酸葡萄糖醛基转移酶1-6 UDP-glucuronosyltransferase1-6 | Medicago truncatula | gi|357512853 | 6.20/54.68 | 45 | 7 | |
7701 | 甲酸脱氢酶 Formate dehydrogenase | Solanum lycopersicum | gi|350538487 | 6.87/42.35 | 864 | 19 | |
0804 | 类3-酮脂酰-CoA合酶17 3-ketoacyl-CoA synthase 17-like | Vitis vinifera | gi|359479575 | 8.24/52.53 | 59 | 10 | |
1309 | 双半乳糖二酰基甘油合酶2 Digalactosyldiacylglycerol synthase 2 | Brachypodium distachyon | gi|357112938 | 8.65/53.57 | 40 | 8 | |
7311 | 类细胞色素P450 86A1 Cytochrome P450 86A1-like | Glycine max | gi|356553060 | 9.30/59.44 | 41 | 4 | |
1804 | 细胞色素P450 Cytochrome P450 | Arabidopsis thaliana | gi|19698839 | 8.92/58.80 | 58 | 12 | |
细胞防御相关蛋白质Cell defense and rescue-related proteins | |||||||
1715 | 铜锌超氧化物歧化酶 Cu/Zn-superoxide dismutase | Solanum tuberosum | gi|13751866 | 5.28/14.56 | 553 | 8 | |
8711 | 过氧化物酶 Peroxidase | Nicotiana tabacum | gi|14031049 | 5.99/39.49 | 440 | 12 | |
5306 | 脱氢抗坏血酸还原酶 Dehydroascorbate reductase | Solanum tuberosum | gi|160347100 | 6.09/23.61 | 653 | 12 | |
6827 | 多酚氧化酶 Polyphenol oxidase | Solanum tuberosum | gi|1146426 | 7.18/68.10 | 492 | 19 | |
5822 | 多酚氧化酶 Polyphenol oxidase | Solanum tuberosum | gi|1146426 | 7.18/68.10 | 379 | 15 | |
5501 | I型几丁质酶 Class I chitinase | Solanum tuberosum | gi|6707113 | 5.66/36.33 | 494 | 6 | |
7505 | 内切几丁质酶2 Endochitinase 2 | Solanum tuberosum | gi|1705808 | 5.94/34.57 | 685 | 8 | |
8307 | 假定的无毒性响应蛋白 Putative avirulence-responsive protein | Arabidopsis thaliana | gi|15217702 | 8.23/29.08 | 49 | 8 | |
2302 | 核苷酸结合位点富含亮氨酸重复序列抗病蛋白Nucleotide binding site-leucine-rich repeat disease resistance protein | Pyrus communis | gi|40644864 | 5.03/5.80 | 46 | 4 | |
7112 | 羧酸酯酶 Carboxylesterase | Malus pumila | gi|82697935 | 6.02/34.62 | 35 | 2 | |
转录相关蛋白质Transcription-related proteins | |||||||
6714 | 核RNA结合蛋白 Nuclear RNA binding protein | Solanum tuberosum | gi|257215078 | 6.47/39.06 | 590 | 14 | |
0102 | 假定的富含甘氨酸RNA结合蛋白 Putative glycine-rich RNA binding protein-like | Solanum tuberosum | gi|82623423 | 5.58/17.56 | 599 | 12 | |
3310 | 成熟酶K Maturase K | Ledermanniella pusilla | gi|327204748 | 9.70/37.54 | 45 | 7 | |
蛋白质生物合成与贮藏相关蛋白质Protein biogenesis and storage-related proteins | |||||||
8001 | 蛋白酶抑制剂Ⅱ前体类型B Proteinase inhibitor Ⅱ precursor type B | Solanum tuberosum | gi|334898813 | 5.69/17.60 | 447 | 10 | |
9703 | 类延伸因子1α蛋白 Elongation factor 1-alpha-like protein | Solanum tuberosum | gi|77999257 | 9.20/44.33 | 303 | 7 | |
0009 | 类天冬氨酸蛋白酶前体 Aspartic protease precursor-like | Solanum tuberosum | gi|82623417 | 5.85/55.71 | 420 | 8 | |
1907 | 热激蛋白70 Heat shock 70 protein | Spinacia oleracea | gi|2654208 | 5.19/76.26 | 885 | 18 | |
信号转导相关蛋白质Signaling-related proteins | |||||||
8108 | 丝裂原活化蛋白激酶 MAP kinase | Medicago truncatula | gi|357437463 | 5.43/103.11 | 62 | 14 | |
6416 | 含EF-手型结构域的钙结合蛋白 Calcium-binding EF-hand-containing protein | Arabidopsis thaliana | gi|18407118 | 4.34/15.32 | 52 | 7 | |
7320 | 类磷脂酰肌醇-4-磷酸5-激酶1 Phosphatidylinositol-4-phosphate 5-kinase 1-like | Brachypodium distachyon | gi|357117945 | 8.74/81.57 | 46 | 11 | |
混杂Miscellaneous | |||||||
8203 | 果实成熟蛋白 Fruit-ripening protein | Solanum lycopersicum | gi|350539427 | 6.48/12.54 | 927 | 13 | |
1507 | Ran结合蛋白-1 Ran binding protein-1 | Solanum lycopersicum | gi|350538193 | 4.88/25.22 | 665 | 9 | |
未知功能Unknown | |||||||
2203 | 假定蛋白OsJ_24584 Hypothetical protein OsJ_24584 | Oryza sativa Japonica Group | gi|222637200 | 8.24/69.08 | 60 | 10 | |
2401 | Os09g0491852 Os09g0491852 | Oryza sativa Japonica Group | gi|297727117 | 4.96/39.15 | 51 | 5 | |
6310 | 未知Unknown | Picea sitchensis | gi|294461039 | 6.51/8.11 | 45 | 3 | |
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