小麦应答条锈病菌冬孢子产生的蛋白质组学分析.doc

小麦应答条锈病菌冬孢子产生的蛋白质组学分析由条形柄锈菌小麦专化型Pucciniastriiformisf.sp.tritici(Pst)引起的小麦条锈病(wheatstriperustoryellowrust)是我国小麦生产上最严重的流行病害之一。中国小麦条锈菌表现出高度的遗传多样性和毒性变异,现已研究表明小麦条锈菌经有性生殖可发生致病性变异并产生新的小种。冬孢子作为小麦条锈菌有性阶段的开始,是小麦条锈菌生活史中完成有性生殖过程必不可少的阶段。为分析小麦条锈菌产冬孢子时期寄主的叶片总蛋白表达变化,探究寄主植物如何响应小麦条锈菌冬孢子产生,本研究通过双向电泳技术分别比较小麦条锈菌产夏孢子和冬孢子时的叶片总蛋白差异,选取显著上调表达的蛋白进行Orbitrap质谱鉴定,并运用qRT-PCR技术分析上调表达蛋白基因的转录水平表达变化,取得结果如下:1.利用三氯乙酸(TCA)/酚抽提法提取产冬孢子叶片、产夏孢子叶片和同时期各温度条件下未接种的小麦叶片总蛋白,采用双向电泳技术进行分离。结果表明:利用TCA/酚抽提的方法提取小麦条锈菌产孢叶片总蛋白,并采用17cm、pH4.0-7.0的IPG胶条进行等点聚焦,最终所得2-DE电泳图谱的蛋白点清晰独立,分辨率较好。2.通过双向电泳-质谱鉴定技术,对小麦条锈菌产夏孢子和产冬孢子时期的差异表达蛋白进行分析,结果表明:在产冬孢子时期和产夏孢子时期的寄主叶片总蛋白中各自鉴定到28个和50个上调表达蛋白点(上调表达大于1.5倍且符合t检验)。对比两种产孢阶段所得寄主叶片上调表达蛋白,发现小麦条锈菌产冬孢子时期上调表达蛋白参与的代谢途径与夏孢子时期相似,包括糖代谢、抗逆相关代谢、细胞调控等过程,并有8个蛋白在两种孢子阶段均上调表达。但是,有12个糖代谢相关蛋白以及2个植物衰老相关蛋白在小麦条锈菌产冬孢子时期特异性上调表达。3.通过qRT-PCR技术对小麦条锈菌产冬孢子时期植物叶片上调表达蛋白基因的转录水平变化进行分析,结果表明:产冬孢子时期参与重要细胞代谢途径的上调表达蛋白基因在产冬孢子前6天上调表达量最高。上调表达蛋白的转录水平表达变化基本与蛋白水平相一致,证实了蛋白结果的可靠性。本研究通过对小麦条锈菌产夏孢子时期和产冬孢子时期寄主植物的叶片总蛋白表达变化进行分析,发现小麦条锈菌冬孢子的产生影响了寄主叶片参与糖代谢、抗逆境及植物衰老相关代谢过程蛋白的表达。此外,与夏孢子相比,冬孢子的形成可能需要消耗更多的能量,并推测小麦条锈菌冬孢子的产生可能与病原菌侵染引起的植物衰老有关。