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两个不同籽粒硬度小麦的比较蛋白组学分析
刘培勋,马小飞,万洪深,郑建敏,罗江陶,蒲宗君
作物学报    2020, 46 (8): 1275-1282.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.91068
摘要   (599 HTML27 PDF(pc) (636KB)(679)  

小麦是全球种植面积最大粮食作物, 为全球45亿人提供日常蛋白和能量摄入的20%。弄清小麦籽粒硬度遗传基础, 对于改良小麦品质具有重大意义。为探讨不同硬度小麦种子的分子基础, 本实验选用西南麦区2个硬度差异极显著的小麦品种川麦66和蜀麦969, 从蛋白水平上分析其种子蛋白差异表达情况, 利用TMT定量蛋白质组学技术(tandem mass tags)结合生物信息学分析, 分析差异表达的蛋白及其功能和通路等富集情况。结果表明, 鉴定并定量了有效蛋白6020个, 其中显著差异表达蛋白113个, 在软质麦川麦66中上调表达的69个, 下调表达的44个。差异蛋白GO富集分析共富集到65个GO条目, 达到极显著富集水平的包括生物过程的1个条目、细胞组成的1个条目和分子功能的6个条目。推测营养库活性类蛋白、酶抑制剂活性类蛋白和谷胱甘肽代谢途径类蛋白可能参与小麦籽粒硬度形成。籽粒硬度相关蛋白可能主要分布于细胞胞外区, 具有防御作用。从系统发育分析推测, puroindolines蛋白及其同源蛋白, 可能既作为小麦籽粒贮藏蛋白, 同时还能作为酶抑制剂调控籽粒发育。本研究为进一步探索小麦籽粒硬度遗传机制提供了参考。



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图1 川麦66和蜀麦969籽粒主要品质指标比较
正文中引用本图/表的段落
根据原始下机的谱图峰面积可以得到各个样品中每个PSM的相对定量值, 后再根据鉴定出的Unique肽段中所包含所有PSM的定量信息校正得到Unique肽段的相对定量值, 最后根据每个蛋白质包含的所有Unique肽段的定量信息校正得到每个蛋白的相对定量值。将每个蛋白在比较样品对中的所有生物重复定量值的均值的比值作为差异倍数(Fold Change, FC)。将每个蛋白在样品中的相对定量值进行T-test检验, P值作为显著性指标。当FC≥1.5, 且P≤0.05时, 蛋白表现为表达量上调, 当FC≤0.67, 同时P≤0.05时, 蛋白表现为表达量下调。针对筛选出来的差异蛋白进行GO、KEGG功能富集分析, 与所有鉴定到的蛋白背景相比, 应用超几何检验计算P值, 以P≤0.05为阈值, 满足此条件的条目(或路径)定义为在差异蛋白质中显著富集的条目(或路径)。
经检测,川麦66的平均籽粒硬度指数为25.2,蜀麦969的平均籽粒硬度指数为40.2。籽粒粗蛋白含量、湿面筋含量和淀粉含量检测主要结果见图1,川麦66的籽粒硬度指数、粗蛋白含量和湿面筋含量均低于蜀麦969, 淀粉含量则高于蜀麦969, 经t检验, 差异均达到显著水平。
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