蜈蚣草羽叶砷响应的差异蛋白质组学(DIGE)研究

全球砷污染状况严重，深入解析超富集植物砷解毒和富集机制是利用植物修复技术治理砷污染土壤的关键。近年来蜈蚣草砷解毒机制研究取得一些进展，但由于砷解毒过程的复杂性，相关的机制还很不清楚且有待研究，尤其需采用新的技术从新的层面更深入广泛的探讨。目前蜈蚣草砷响应的蛋白质组学研究尚是空白。本项目拟运用高通量的2-D荧光差异凝胶电泳(2-D DIGE)技术，结合细胞生物学技术和生理学分析等手段对蜈蚣草羽叶的砷解毒机理进行研究，首先获得砷响应的差异蛋白表达谱，了解蜈蚣草羽叶对砷响应的蛋白质的组成、种类、理化等特性，进而揭示相应的生理代谢过程。然后从中筛选出蜈蚣草砷解毒的关键蛋白，用RACE方法克隆其基因，进一步从亚细胞定位、基因表达模式及酵母和拟南芥异源转化等方面对其功能进行研究。该项目对深入了解蜈蚣草砷解毒和砷超富集机制具有重要意义，进而为培育用于植物修复的品种及其提高其砷含量提供参考。

本课题按计划完成了研究内容，发表2篇SCI 论文，获得三项授权专利。.蜈蚣草是第一个被报道的砷超富集植物，它能够极大地积累砷在地上部，而根部的砷很少，这些特性也暗示蜈蚣草可以被用于植物修复。目前的研究表明液泡砷区隔化对蜈蚣草的砷解毒机制起着关键的作用。但是砷是如何被转运到液泡中的还是不清楚。.本课题运用高通量的2-D荧光差异凝胶电泳(2-D DIGE)技术，结合细胞生物学技术和生理学分析等手段对蜈蚣草羽叶的砷解毒机理进行研究，首先获得了砷响应的差异蛋白表达谱，了解了蜈蚣草羽叶对砷响应的蛋白质的组成、种类、理化等特性，进而揭示相应的生理代谢过程。.为了拓展和深入的探索，本研究进而通过iodixanol 梯度离心的方法提取得到蜈蚣草的羽叶液泡膜，然后运用TMPP标记以及液质联用的蛋白质组技术分析1 mM As(V) 处理3周后蜈蚣草羽叶液泡膜蛋白表达差异。最后，研究最后鉴定得到56种液泡膜蛋白，其中42为转运蛋白。在砷处理后，TDT transporter蛋白、TerC蛋白、PDR-like蛋白表现上调，而V-ATPase 亚基 c, E, and G, 和 V-PPase 表现下调。本研究中鉴定的蛋白为砷转运蛋白和砷通道蛋白提供了新的研究思路，同时也有助于揭示蜈蚣草的液泡砷转运调控机制。