白菜型冬油菜响应低温胁迫的质外体蛋白质组学研究

Plant apoplast proteins have function of regulation, signal transduction and defense reaction, which play an important role in plant resistance to biotic and abiotic stresses. Winter turnip rape (Brassica campestris L.) is a valuable ecologically beneficial oil crop in cold and arid region of northern China. In this study, we will carry out comparative proteomic analyses to investigate root apoplast proteomic response of winter turnip rape cultivar (Brassica campestris L ) “Longyou 7” (ultra cold-tolerance )to low temperature stress. And on this basis cold-resistant relative genes will be cloned by RACE technology and analyzed by bioinformatics and relatively quantified by RT-PCR. Also, the genes will be transformed into tobacco by Agrobacterium mediated transformation method to make clear biological function of the genes. The results of our research will provide an in-depth understanding about mechanism of apoplast proteins for plant response to low temperature and candidate genes for crop resistance breeding. Moreover, it also will provide the theory basis for molecular cold-tolerance breeding of winter rape by transgenic technique.

植物质外体蛋白是植物抵御生物和非生物胁迫过程中起调节、信号传导和防御反应的重要蛋白。白菜型冬油菜是我国北方寒旱区重要的油料作物和生态作物。本项目拟以超强抗寒白菜型冬油菜品种“陇油7号”为研究材料，采用差异蛋白质组学技术研究低温胁迫下白菜型冬油菜根部质外体蛋白的变化，鉴定与冬油菜抗寒性相关的差异表达蛋白和基因；在此基础上，拟采用RACE技术克隆与抗寒相关的蛋白基因，并对其进行表达、生物信息学分析和转基因烟草的抗寒性研究，验证所克隆基因的生物学功能，阐明质外体蛋白在冬油菜抵御低温胁迫的作用机理，为油菜抗寒育种提供有效的候选基因，为利用转基因技术选育抗寒冬油菜新品种提供理论依据。

植物质外体蛋白是植物抵御生物和非生物胁迫过程中起调节、信号传导和防御反应的重要蛋白。本研究以超强抗寒白菜型冬油菜陇油7号为材料，通过低温处理，获得相关蛋白来阐明质外体蛋白在冬油菜抵御低温胁迫的作用机理。结果表明：.1.陇油7号叶中具有显著差异的蛋白点339个，其中表达量变化在2倍以上的蛋白点为46个，包括上调表达蛋白点18个，下调表达蛋白点21个，特异性表达蛋白点7个，推测这些差异蛋白点可能与低温胁迫有关。.2．陇油7号叶中获得类甜蛋白基因，该基因长度为732 bp，编码243个氨基酸的蛋白质，二级结构预测类甜蛋白的基因是由不规则卷曲和延伸链组成的不稳定蛋白，低温胁迫下类甜蛋白基因表达量上调。.3．陇油7号叶中克隆到光系统Ⅱ亚基蛋白R（PsbR）基因(GenBank登录号为KC894423)。该基因全长为570 bp，编码包含417 bp的一个完整开放阅读框，其编码138个氨基酸，蛋白分子量约为14.39 kD，等电点为9.42，该蛋白属于PsbR超家族。.4．陇油7号叶中鉴定到142种差异富集蛋白(DAPs)，这些DAPs参与了白菜型冬油菜叶中10个代谢通路。.5．陇油7号根中鉴定到11种丰度上调差异富集蛋白（DAPs）和16种丰度下调DAPs，这些DAPs参与了白菜型冬油菜根中8个代谢通路。.6．陇油7号叶中鉴定到2个差异表达的miRNAs，在根中鉴定到5个差异表达的miRNAs，这些差异表达的miRNAs均属于miR166和miR319家族。在根中鉴定到1个上调表达的新miRNAs(Bra-novel-miR3936-5p)。研究推测miR166e、miR319和Bra-novell-miR3936-5p在白菜型冬油菜响应低温中发挥重要作用。