小斑病菌和纹枯病菌处理玉米的多肽组学研究
作者单位：安徽农业大学
学位级别：硕士
导师姓名：张欣
授予年度：2020年
学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090401[农学-植物病理学]
摘 要：玉米是世界三大谷类作物之一,具有很高的经济价值和农业价值,但在玉米的种植中会不可避免的遇到各种生物胁迫和非生物胁迫,其中真菌病害流行会造成大面积减产甚至颗粒无收。研究玉米自身防御机制,提高植物自身抗病或耐病能力对于真菌病害的防治和控制具有重要的意义。多肽组学作为新的领域填补了蛋白质组学与代谢组学的交流空缺,对于多肽组的功能和变化可以进行全面定性定量的分析。磷酸化修饰是许多生物体内各种反应的“开关,弄清磷酸化修饰参与的生命过程可以对生物体内的信号通路有更加深入的研究。本研究用玉米小斑病菌和玉米纹枯病菌为侵染菌种,以感染小斑病菌和纹枯病菌的玉米叶片以及正常生长的玉米叶片为材料,进行无标记的多肽组学和磷酸化多肽组学研究,希望找出与玉米防御真菌侵害活动的多肽和磷酸化修饰水平的防御机理,实验结果如下:1.通过对感病第五天玉米发病部位的形态观察,发现小斑病菌处理组叶片有明显的黄褐色病斑,纹枯病菌处理组玉米茎杆有云纹状病斑,叶片已经发黄枯萎。2.通过对不同处理方式的玉米叶片中MDA含量和SOD活性的测定,我们发现感病组的MDA含量在不同的时间点均高于正常组,且随着时间的推移MDA含量不断上升,说明玉米在感菌后受到的损伤随时间增长而加大;感病组的SOD酶活性在不同时间点也均高于正常组,且在第3 d呈现翻倍的增长,但在第5 d和第7 d略微下降。3.对第5 d不同处理组的玉米叶片进行无标记多肽组学研究,总共鉴定出690条独特肽段,归属于312种前体蛋白。与对照组相比,小斑病菌处理第5 d的样品中有来自151种前体蛋白的229种独特肽的出现,纹枯病病处理第5 d的样品中有来自105种前体蛋白的132种独特肽的出现。其中有196条多肽只在小斑病菌处理组出现,99条多肽只在纹枯病菌处理组出现,有33条多肽在小斑病菌和纹枯病菌处理组同时出现。4.GO富集分析发现两种真菌处理组被鉴定的肽的前体蛋白具有相似性,大多数具有与物质的结合和催化活性,参与各种糖代谢和光合作用,存在于分泌途径、叶绿体等细胞中,但是有大部分的前体蛋白没有得到注释,需要进行功能挖掘。5.建立了植物磷酸化多肽组学研究方法,通过磷酸化肽段富集共鉴定出15条磷酸化多肽,我们发现没有相同的磷酸化多肽出现,这表明虽然玉米抵御真菌入侵的表达模式相似,但是对不同的真菌病害可能有不同的信号传递通路和响应机制。本论文从多肽组学和磷酸化组学角度探讨了玉米针对不同真菌病害处理下的响应结果,对于研究玉米对真菌病害的响应和防御机制以及信号通路提供了新的思路和研究方向。本论文发现的一些多肽的功能将在未来进行深入研究。
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