





中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (21): 4512-4527.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.21.019
杨永念1,2(
), 曾祥翠1, 刘青松3, 李如月1, 龙瑞才1, 陈林1, 王雪1, 何飞1, 康俊梅1, 李明娜1(
)
收稿日期:2025-03-04
接受日期:2025-04-09
出版日期:2025-11-01
发布日期:2025-11-06
通信作者:
联系方式:
杨永念,E-mail:yangyongnian333@163.com。
基金资助:
YANG YongNian1,2(
), ZENG XiangCui1, LIU QingSong3, LI RuYue1, LONG RuiCai1, CHEN Lin1, WANG Xue1, HE Fei1, KANG JunMei1, LI MingNa1(
)
Received:2025-03-04
Accepted:2025-04-09
Published:2025-11-01
Online:2025-11-06
摘要:
【目的】土壤盐碱化是紫花苜蓿(Medicago sativa L.)生长和产量的重要限制因素。为解析紫花苜蓿幼苗响应盐碱胁迫的分子机理,通过蛋白质组学分析,揭示盐碱胁迫下关键差异蛋白及其参与的代谢通路,为其耐盐碱机制研究提供理论依据。【方法】以中苜4号紫花苜蓿为材料,对其种子分别进行盐(30 mmol·L-1 NaCl和30 mmol·L-1 Na2SO4)和碱(10 mmol·L-1 Na2CO3和10 mmol·L-1 NaHCO3)处理,利用TMT标记结合液相色谱-质谱联用技术,对胁迫后的幼苗进行了蛋白组差异分析。【结果】蛋白组共鉴定到6 829个蛋白,其中碱、盐胁迫下分别有489个(274个上调,215个下调)和376个差异蛋白(218个上调,158个下调)。GO注释分析发现,差异蛋白主要注释于细胞代谢、有机物代谢、胁迫响应等生物过程,以及细胞内细胞器、细胞质和膜等细胞组分。KEGG通路富集分析发现,碱胁迫下差异蛋白显著富集于光合作用、苯丙烷生物合成和异黄酮生物合成等通路,盐胁迫下差异蛋白主要富集于光合作用、异黄酮生物合成及谷胱甘肽代谢等通路。对富集到的蛋白进一步分析发现,紫花苜蓿幼苗通过上调异黄酮生物合成途径关键酶(HI4OMT和CYP81E),增强抗氧化能力和渗透调节能力,从而抵御盐碱胁迫。HI4OMT和CYP81E等关键酶的上调显著促进了异黄酮类化合物的积累,帮助植物清除活性氧并维持细胞稳态。此外,苯丙烷生物合成途径关键酶(PAL、CAD和COMT)在碱胁迫下显著上调,促进了木质素和类黄酮的合成,增强了细胞壁强度和抗氧化能力,帮助植物适应高pH环境,以应对碱胁迫。在盐胁迫下,紫花苜蓿幼苗通过上调谷胱甘肽代谢途径关键酶(PRDX6、GPX和GST),维持氧化还原稳态并清除活性氧,增强对盐胁迫的耐受性。【结论】通过蛋白组学分析,揭示了紫花苜蓿幼苗响应盐碱胁迫的关键蛋白及代谢通路,为解析紫花苜蓿耐盐碱分子机制提供了重要的理论依据,同时也为紫花苜蓿的耐盐碱育种提供了潜在的候选蛋白和代谢通路。后续可进一步验证这些关键蛋白的功能,并通过一系列生物育种的技术手段,培育具有更高耐盐碱性的紫花苜蓿新品种,以应对土壤盐碱化对苜蓿生产带来的挑战。
杨永念, 曾祥翠, 刘青松, 李如月, 龙瑞才, 陈林, 王雪, 何飞, 康俊梅, 李明娜. 盐碱胁迫下的紫花苜蓿幼苗蛋白组差异分析[J]. 中国农业科学, 2025, 58(21): 4512-4527.
YANG YongNian, ZENG XiangCui, LIU QingSong, LI RuYue, LONG RuiCai, CHEN Lin, WANG Xue, HE Fei, KANG JunMei, LI MingNa. Differential Proteomic Analysis of Alfalfa Seedlings Under Salt- Alkaline Stress[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(21): 4512-4527.
表1
盐碱胁迫下重要候选蛋白信息与差异变化"
| 蛋白编号 Protein accession | 蛋白名称 Protein name | 比值/Ratio AM3/SM1 | 比值/Ratio SM3/SM1 | 上调/下调 Up/Down |
|---|---|---|---|---|
| 光合作用途径 Photosynthesis | ||||
| Msa.H.0037330 | 光合系统 I 亚基 IV Photosystem I subunit IV,PsaE | 0.70 | 0.70 | Down |
| Msa.H.0077410 | 光合系统 I 亚基 III Photosystem I subunit III,PsaF | 0.70 | 0.70 | Down |
| Msa.H.0064710 | 铁氧还蛋白 Ferredoxin,PetF | 0.76 | 0.75 | Down |
| Msa.H.0099480 | 光合系统 II 10 kDa 蛋白 Photosystem II 10kDa protein,PsbR | 0.75 | 0.73 | Down |
| Msa.H.0138280 | 光合系统 II 析氧增强蛋白 2 Pphotosystem II oxygen-evolving enhancer protein 2,PsbP | 0.67 | 0.70 | Down |
| Msa.H.0119220 | 质体蓝蛋白 Plastocyanin,PetE | 0.70 | 0.74 | Down |
| Msa.H.0183910 | 光合系统II CP43叶绿素载脂蛋白 Photosystem II CP43 chlorophyll apoprotein,PsbC | 0.77 | - | Down |
| Msa.H.0250550 | 光合系统 I 亚基 II Photosystem I subunit II,PsaD | 0.74 | 0.73 | Down |
| Msa.H.0261110 | 铁氧还蛋白 - NADP+ 还原酶 Ferredoxin--NADP+ reductase,PetH | 0.77 | - | Down |
| Msa.H.0259150 | 光合系统 II 析氧增强子蛋白1 Photosystem II oxygen-evolving enhancer protein 1,PsbO | 0.70 | 0.74 | Down |
| Msa.H.0298590 | 光合系统 II 析氧增强蛋白 2 Photosystem II oxygen-evolving enhancer protein 2,PsbP | 0.62 | 0.63 | Down |
| Msa.H.0472080 | 光合系统 II 析氧增强子蛋白 1 Photosystem II oxygen-evolving enhancer protein 1,PsbO | 0.68 | 0.70 | Down |
| Msa.H.0466450 | 光合系统I P700叶绿素a载脂蛋白A2 Photosystem I P700 chlorophyll a apoprotein A2,PsaB | 0.71 | 0.74 | Down |
| 异黄酮生物合成 Isoflavonoid biosynthesis | ||||
| Msa.H.0226800 | 2-羟基异黄烷酮合酶 2-hydroxyisoflavanone synthase,CYP93C | 1.34 | 1.39 | Up |
| Msa.H.0232170 | 异黄酮/4'-甲氧基异黄酮 2'-羟化酶 Isoflavone/4'-methoxyisoflavone 2'-hydroxylase,CYP81E | 1.59 | - | Up |
| Msa.H.0226810 | 2,7,4'-三羟基异黄烷酮 4'-O-甲基转移酶/异黄酮 4'-O-甲基转移酶 2,7,4'-trihydroxyisoflavanone 4'-O-methyltransferase / isoflavone 4'-O-methyltransferase,HI4OMT | 1.38 | 1.20 | Up |
| Msa.H.0199640 | 2,7,4'-三羟基异黄烷酮 4'-O-甲基转移酶/异黄酮 4'-O-甲基转移酶 2,7,4'-trihydroxyisoflavanone 4'-O-methyltransferase / isoflavone 4'-O-methyltransferase,HI4OMT | 1.56 | 1.35 | Up |
| Msa.H.0260210 | 2'-羟基异黄酮还原酶 2'-hydroxyisoflavone reductase,IFR | 1.71 | 1.44 | Up |
| Msa.H.0406540 | 维斯提酮还原酶 Vestitone reductase,VR | 1.68 | 1.44 | Up |
| 苯丙烷生物合成途径 Phenylpropanoid biosynthesis | ||||
| Msa.H.0001220 | 肉桂醇脱氢酶Cinnamyl-alcohol dehydrogenase,CAD | 1.37 | - | Up |
| Msa.H.0077680 | 过氧化物酶 Peroxidase,POD | 0.74 | - | Down |
| Msa.H.0107820 | 过氧化物酶 Peroxidase,POD | 0.73 | - | Down |
| Msa.H.0077670 | 过氧化物酶 Peroxidase,POD | 1.48 | - | Up |
| Msa.H.0077610 | 过氧化物酶 Peroxidase,POD | 1.83 | - | Up |
| Msa.H.0065700 | 过氧化物酶 Peroxidase,POD | 1.92 | - | Up |
| Msa.H.0077620 | 过氧化物酶 Peroxidase,POD | 1.56 | - | Up |
| Msa.H.0155080 | 过氧化物酶 Peroxidase,POD | 0.71 | - | Down |
| Msa.H.0167830 | 过氧化物酶 Peroxidase,POD | 2.82 | - | Up |
| Msa.H.0300450 | 苯丙氨酸解氨酶 Phenylalanine ammonia-lyase-PAL | 1.72 | - | Up |
| Msa.H.0332160 | 过氧化物酶 Peroxidase,POD | 1.90 | - | Up |
| Msa.H.0421520 | 苯丙氨酸解氨酶 Phenylalanine ammonia-lyase-PAL | 1.37 | - | Up |
| Msa.H.0425430 | 过氧化物酶 Peroxidase,POD | 1.39 | - | Up |
| Msa.H.0404990 | 过氧化物酶 Peroxidase,POD | 1.54 | - | Up |
| Msa.H.0431280 | 咖啡酸 3-O-甲基转移酶 / 乙酰血清素 O-甲基转移 Caffeic acid 3-O-methyltransferase / acetylserotonin O-methyltransferase,COMT | 1.31 | - | Up |
| Msa.H.0489830 | 过氧化物酶 Peroxidase,POD | 0.64 | - | Down |
| Msa.H.0445400 | 咖啡酸 3-O-甲基转移酶 / 乙酰血清素 O-甲基转移 Caffeic acid 3-O-methyltransferase / acetylserotonin O-methyltransferase,COMT | 0.66 | - | Down |
| Msa.H.0473540 | 咖啡酰辅酶 A O-甲基转移酶 Caffeoyl-CoA O-methyltransferase,CCoAOMT | 0.74 | - | Down |
| 谷胱甘肽代谢途径 Glutathione metabolism | ||||
| Msa.H.0047790 | 谷胱甘肽 S-转移酶 Glutathione S-transferase,GST | - | 1.33 | Up |
| Msa.H.0039470 | 谷胱甘肽过氧化物酶 Glutathione peroxidase,GPX, btuE, bsaA | - | 0.37 | Down |
| Msa.H.0202400 | 过氧化物还原蛋白 6 Peroxiredoxin 6,PRDX6 | - | 1.42 | Up |
| Msa.H.0241880 | 谷胱甘肽过氧化物酶 Glutathione peroxidase,GPX, btuE, bsaA | - | 1.43 | Up |
| Msa.H.0235120 | 谷胱甘肽 S-转移酶 Glutathione S-transferase,GST | - | 1.36 | Up |
| Msa.H.0271410 | 谷胱甘肽 S-转移酶 Glutathione S-transferase,GST | - | 1.37 | Up |
| Msa.H.0271450 | 谷胱甘肽 S-转移酶 Glutathione S-transferase,GST | - | 1.39 | Up |
| Msa.H.0282830 | L-抗坏血酸过氧化物酶 L-ascorbate peroxidase,APX | - | 0.74 | Down |
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