杨属植物应答高温胁迫蛋白质组学研究进展

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1、摘要杨属植物是很好的造林树种，高温是影响杨属植物生长、分布的主要非生物胁迫因子之一。杨树应答高温蛋白质组学的研究为我们从系统生物学水平上深入认识杨树高温应答的分子调控机制提供了重要信息。本文整合分析了杨属植物应答高温蛋白质的特征，为揭示其高温应对调控网络中重要代谢通路的变化提供了重要信息。关键词杨树；筒温胁迫；蛋白质组学；应答机制中图分类号S792.ll文献标识码A文章编号1007-5739(2016)08-0149-02AbstractPopulusspecieshasalwaysbeenconsideredasappropriatetreespecie

2、sforforestation.HeatstressisthemajorabioticstressfactorsaffectingPopulusplantgrowthanddistribution.Theproteomicsresearchesonheat-responsiveproteinsinPopulusspecieshaveprovidedimportantinformationforfurtherunderstandingtheregulationmechanism.Inthispaper，theheat-responsiveproteinsin

3、Populusspecieswereanalyzedintegratively.ltprovidedimportantinformationforrevealingthemetabolicpathwaysinheat-responsivenetworks.KeywordsPopulus；heatstress；proteomics；responsivemechanism杨属(Populus)植物主要分布于北半球的温带和寒带，少数分布于热带。杨树是主要造林树种，也为人们提供能源和耗材，如被用于造纸业、建筑业以及畜牧业的饲料等。人们已经获得了杨树的全基因组序列，

4、其无性繁殖系的基因型也较易于鉴定，适合作为林木研究的模式植物［1］。高温对杨属植物生长、发育以及分布都有很大影响。高温胁迫破坏细胞膜结构的完整性，影响植物体内RNA与蛋白质结构，干扰细胞骨架动态重塑，改变酶促反应速率，导致植物体内代谢紊乱［2-4］。深入研宄杨属植物应答高温的分子机制对于提高其抗逆性和培育耐高温新品种具有重要意义。近年来，人们利用蛋白质组学研究策略，已经得到了胡杨(Populuseuphr-aticaOliv.)叶片、杨树(PopulustremulaL.XPopulusalbaL.)叶片和形成层细胞应答高温过程的232种蛋白质。本文整合分

5、析了杨树应答高温胁迫的蛋白质丰度变化特征，为深入研宄杨属植物应答高温的调控机制提供了线索。1光合作用相关蛋白质Durand等［5］的蛋白质组学研究表明，杨树在30°0和42°(3时叶片中RuBisCO的丰度下调，当温度恢复至22°C,7d后这种变化消失。而通常在热休克处理的植物中光合作用相关蛋白质的丰度增加，这有助于补偿它们活性的损失［6］。热休克处理的杨树中，RuBisCO的丰度在42°C时和温度恢复至22°C后都升高，这与光合速率的升高相一致［5］。这表明植物通过调节蛋白质合成而非蛋白质降解途径调控植物应对热胁迫［7］。高温影响光合电子传递链，其中PS

6、II对高温高度敏感，而PSI热稳定性相对较强。高温胁迫使PSI的线性电子流受到影响，一部分线性电子流被环形电子流取代，从而使PSII活性降低［8］。Ferreira等［1］对42/37°C处理3d的胡杨叶片蛋白质组的研宄结果表明，光系统ID亚基(PSI-D)丰度上调，有助于维持PSI的结构稳定性。此外，ATP合酶CF1a亚基丰度上调。在热胁迫条件下CF1a亚基对ATP合酶的装配过程有重要作用，ATP合酶的a亚基含有ATP结合并稳定CF1部分的非催化位点，热胁迫条件下叶绿体中ATP合酶的a亚基、0亚基、y亚基相互作用可稳定叶绿体CF1部分［9］。2碳代谢相关

7、蛋白质热胁迫影响碳代谢过程中关键酶的积累。在30°0条件下，杨树形成层中糖酵解/糖异生相关的酶，如果糖二磷酸醛缩酶、磷酸丙糖异构酶和甘油醛-3-磷酸脱氢酶的丰度都上升。这些表明杨树在热梯度处理时，糖类利用的增加为代谢调节提供所需的能量。此外，形成层中蔗糖合成酶丰度下调，这与形成层的热敏感性相关。此外，Ferreira等［1］的蛋白质组学研究表明，42°C处理初期（6h）的胡杨叶片中转酮醇酶的丰度降低，这表明短期胁迫导致戊糖磷酸途径中碳通量减少，该酶在戊糖磷酸途径中参与磷酸糖类的合成。42/37°C处理30h后的胡杨叶片中烯醇酶、甘油醛-3-磷酸脱氢酶、二氢

8、硫辛酰胺脱氢酶，以及磷酸甘油酸变位酶的丰度都上调，这表明高温胁迫初