草坪草抗高温差异蛋白质组学分析及分子功能验证

夏季由高温引起的叶片枯黄、衰老和根系活力下降是冷季型草坪草使用过程中存在的主要问题。与冷季型草坪草相比，暖季型草坪草对高温具有较强的抗性。而暖季型草坪草抗高温的分子机制，未见报导。本项目以冷季型草坪草草地早熟禾 (Poa pratensis) 和暖季型草坪草狗牙根(Cynodon dactylon) 盆栽砂培植株为材料，以冷季型草坪草为对照，分析：1、高温胁迫对暖季型草坪草叶片抗衰老和根系抗高温相关生理指标的影响；2、不同时间高温处理条件下冷季型草坪草和暖季型草坪草叶片和根系中蛋白质表达的差异，对差异蛋白进行质谱鉴定，结合抗高温生理指标的变化，筛选暖季型草坪草叶片和根系中抗高温胁迫相关蛋白；3、利用半定量RT-PCR和Western进行抗高温特异蛋白的功能验证。以阐明草坪草抗高温的分子机制，并为进一步建立暖季型草坪草抗热分子标记和培育转基因的抗热冷季型草坪草奠定基础。

与冷季型草坪草相比，暖季型草坪草对高温具有较强的抗性。而暖季型草坪草抗高温的分子机制，未见报导。本项目以冷季型草坪草草地早熟禾和暖季型草坪草杂交狗牙根为材料，分析：.1、高温胁迫对暖季型草坪草叶片抗衰老和根系抗高温相关生理指标的影响，发现与狗牙根相比，高温胁迫对草地早熟禾根系的细胞膜伤害更大。.2、高温处理对草地早熟禾叶片和根系差异蛋白表达的影响。发现长时间的高温处理严重影响草地早熟禾叶片的光合作用，与光合作用相关的蛋白的表达量显著下调。另外，在长时间高温胁迫条件下，在根系中鉴定出过氧化物酶52和脱氢抗坏血酸还原酶的表达量显著增加，这可能与根系的过氧化有关。.3、高温处理对狗牙根叶片差异蛋白表达的影响。采用双向电泳的方法，研究了0 d、1 d和24 d的高温处理对狗牙根叶片蛋白质表达的影响。与草地早熟禾叶片不同的是，在高温胁迫条件下，在狗牙根的叶片中我们发现了6种小分子量Hsp。.4、高温处理对狗牙根叶片和根系抗氧化酶系统的影响。分析了不同时间高温处理对狗牙根叶片和根系SOD、CAT、POD、APX、GR、DHAR和MDHAR活性以及丙二醛积累的影响。结果表明，同叶片相比，高温处理对根系抗氧化酶活性的影响更大。.5、高温胁迫相关蛋白基因的cDNA克隆和功能分析。采用RT-PCR的方法，分析了长时间高温处理对草地早熟禾抗热和热敏感品种细胞质和叶绿体Cu/Zn SOD，FeSOD、MnSOD、CAT、POD，细胞质的APX和MDHAR，GR和DHAR基因表达的影响。结合抗氧化酶分析结果，我们认为，叶绿体Cu/ZnSOD, FeSOD, CAT和细胞质APX基因的高表达可能和草地早熟禾抗热品种的抗氧化能力有关。而叶绿体Cu/ZnSOD、FeSOD、CAT、POD和细胞质APX可能是在草地早熟禾对高温抗性中发挥重要作用的抗氧化酶。.6、高温处理对狗牙根和草地早熟禾叶片代谢产物积累的影响。研究了短时间和长时间高温处理对狗牙根和草地早熟禾代谢产物变化的影响。通过GC/MS的方法，我们从两个草种的叶片中分离到36种高温响应的代谢产物，主要是有机酸、氨基酸、糖和糖醇。发现在长时间高温处理后，有6种有机酸、9种氨基酸、7种糖和1 种糖醇显著积累，这些代谢产物的显著积累可能和C4植物狗牙根对高温的抗性有关。