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水稻抗镉胁迫响应的差异蛋白组学研究

水稻抗镉胁迫响应的差异蛋白组学研究

作者：戎红福建农林大学

学位级别：硕士

水稻是全球最重要的粮食作物之一,其重金属污染问题已经引起各国政府部门的高度重视。农田重金属污染不仅影响作物的生长和发育,降低产量与品质,它经作物吸收后通过食物链进入人体,对人类健康产生巨大威胁。水稻对重金属的吸收、积累以... 详细信息

水稻是全球最重要的粮食作物之一,其重金属污染问题已经引起各国政府部门的高度重视。农田重金属污染不仅影响作物的生长和发育,降低产量与品质,它经作物吸收后通过食物链进入人体,对人类健康产生巨大威胁。水稻对重金属的吸收、积累以及抗性存在显著的基因型差异。阐明水稻重金属吸收、积累机理,对选育抗重金属水稻品种、降低重金属污染,实现在轻、中度重金属污染土壤上生产出无污染的稻米,保障粮食安全、可持续生产具有重要意义。镉位列联合国环境规划署提出的12种具有全球性意义的危险化学物质之首,也是严重污染我国稻米的重金属之一。在前期研究的基础上,本研究以抗镉水稻品种PI312777和镉敏感水稻品种IR24为材料,通过0μmol/L、50μmol/L和100μmol/L镉浓度水培处理,应用差异蛋白质组学技术,研究了不同抗性水稻镉胁迫下根系和叶片的蛋白质差异表达,主要结果如下: (1)镉胁迫下,在水稻叶片中共检测到31个差异表达的蛋白质。经过MALDI-TOF-TOF-MS检测和数据库检索,其中有24个蛋白质的功能得到鉴定,去掉其中4个重复蛋白质,其它蛋白质分别涉及光合作用、细胞防御及其它代谢等。 (2)镉胁迫下,在水稻根系中共检测到18个差异表达的蛋白质。其中12个蛋白质功能得到鉴定,它们分别参与了信号转导、细胞防御及其它代谢等。 (3)镉胁迫下,抗镉水稻品种PI312777和镉敏感品种IR24叶片及根中差异蛋白表达模式存在着相似之处,具体表现在:在Cd胁迫下,两个水稻品种叶片的光合速率相关蛋白(如核酮糖二磷酸羧化酶大链)表达量在两个水稻品种中均上调;干旱诱导蛋白、脱氢抗坏血酸还原酶以及6-磷酸山梨醇脱氢酶的表达量均高于对照,铜锌超氧化物歧化酶的表达下调。在50μmol/L Cd处理下,水稻PI312777和IR24的3-磷酸甘油醛脱氢酶表达量无明显变化,但在100μmol/L Cd处理下,其表达量均上调。两个水稻根系的胁迫诱导蛋白在低浓度镉处理下表达量均上调;蛋氨酸腺苷转移酶、过氧化物酶和谷氨酰胺合成酶表达量在不同镉浓度处理下均发生了下调。 (4)镉胁迫下,抗镉水稻品种PI312777和镉敏感品种IR24叶片及根中差异蛋白表达模式也表现一定的差异。镉胁迫下,水稻PI312777中的PEP羧化酶表达量下调,在IR24中表达量上调;PI312777叶片中出现一种新的蛋白质-DNA重组修复蛋白,在IR24叶片中无此蛋白;PI312777叶片的谷胱甘肽还原酶、蛋白酶体和热激蛋白的表达量均高于对照,在IR24的表达量无显著差异;水稻PI312777叶片中的硫氧还蛋白表达量上调,而IR24中的表达量下调。 PI312777根中的谷氨酸脱氢酶在低浓度Cd处理(50μmol/L)下表达量不变,随着Cd浓度的增加表达量下调,IR24谷氨酸脱氢酶的表达量在Cd处理下均下调;在低浓度Cd处理(50μmol/L)下,PI312777根中的S-腺苷甲硫氨酸合成酶的表达量上调,在高浓度镉胁迫下蛋白表达量与对照无差异,IR24根中的S-腺苷甲硫氨酸合成酶的表达量在两种镉浓度处理下表达量均上调。对于信号转导相关的60S酸性核糖体蛋白,PI312777在高浓度镉胁迫下表达量发生上调,而IR24的表达量发生下调。PI312777根中的GTP结合蛋白在不同Cd浓度处理下表达量上调,IR24在高浓度镉胁迫下表达量无变化。

关键词：水稻镉胁迫抗性差异蛋白组学分子机理

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水稻叶片对镉胁迫响应的蛋白质差异表达

应用生态学报 2011年第4期22卷 1013-1019页

作者：肖清铁戎红周丽英刘杰林文雄林瑞余福建农林大学生命科学学院农业生态研究所福州350002 福建省作物生态与分子生理学高校重点实验室福州350002

为揭示水稻镉抗性的分子机理,以抗镉水稻品种PI312777和镉敏感水稻品种IR24为材料,在镉离子浓度为0(对照)、50和100μmol·L-1条件下水培处理7 d,应用蛋白质组学方法分析了2种水稻叶片对镉胁迫响应的蛋白质差异表达.结果表明:镉胁迫下水... 详细信息

为揭示水稻镉抗性的分子机理,以抗镉水稻品种PI312777和镉敏感水稻品种IR24为材料,在镉离子浓度为0(对照)、50和100μmol·L-1条件下水培处理7 d,应用蛋白质组学方法分析了2种水稻叶片对镉胁迫响应的蛋白质差异表达.结果表明:镉胁迫下水稻PI312777叶片中共检测到差异表达蛋白质点31个,通过MALDI-TOF/MS分析,鉴定了其中的24个蛋白质(包括20个不同蛋白质,4个重复检出蛋白质);IR24叶片中共检测到差异表达蛋白质点19个,其中15个蛋白质得到鉴定.PI312777叶片鉴定出的20个蛋白质覆盖了IR24叶片鉴定的15个蛋白质,前者有4个与光合作用相关,11个与细胞防御代谢相关,3个与其他代谢相关,2个为功能未知蛋白.与对照相比,不同浓度镉胁迫下,抗镉水稻PI312777叶片中热激蛋白、谷胱甘肽还原酶、蛋白酶体α亚基6型、果糖1,6-二磷酸醛缩酶、硫氧还蛋白和DNA重组修复蛋白均上调表达;镉敏感水稻IR24叶片中热激蛋白、谷胱甘肽还原酶、蛋白酶体α亚基6型的表达无显著差异,果糖1,6-二磷酸醛缩酶和硫氧还蛋白则下调表达.此外,DNA重组修复蛋白仅在镉胁迫的PI312777叶片中表达.水稻PI312777比IR24具有更强的镉抗性与这些差异表达的蛋白质密切相关.

关键词：水稻镉蛋白质组学胁迫反应双向电泳

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小学语文教学中的情感教育理念与实践

家长 2020年第16期 142-142页

作者：戎红安徽省阜阳市阜南县中岗镇中心学校

新课改背景下,小学语文教学既要注重学生语文基础的夯实和学习能力的培养,同时也要关注学生的情感诉求,渗透情感教育,完善学生情感体系,促进其健康成长。基于此,本文将简单谈谈小学语文教学中的情感教育理念与实践,希望能给相关教育者... 详细信息

新课改背景下,小学语文教学既要注重学生语文基础的夯实和学习能力的培养,同时也要关注学生的情感诉求,渗透情感教育,完善学生情感体系,促进其健康成长。基于此,本文将简单谈谈小学语文教学中的情感教育理念与实践,希望能给相关教育者提供一些有益启示。

关键词：小学语文情感教育理念与实践

水稻永绿色基因突变和超表达对其叶片类囊体蛋白降解的影响

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热带亚热带植物学报 2011年第4期19卷 377-380页

作者：戎红李美茹吴国江姜华武中国科学院华南植物园中国科学院植物资源保护与可持续利用重点实验室广州510650 中国科学院研究生院北京100049

应用蛋白质免疫杂交技术分析了永绿色基因(Stay-green Rice,SGR)突变和超表达对水稻(Oryza sativa)叶片类囊体蛋白质降解的影响。结果表明,在正常生长条件下,SGR超表达降低了光系统Ⅱ(PSⅡ)、光系统Ⅰ(PSⅠ)和电子传递链等的蛋白质含量... 详细信息

应用蛋白质免疫杂交技术分析了永绿色基因(Stay-green Rice,SGR)突变和超表达对水稻(Oryza sativa)叶片类囊体蛋白质降解的影响。结果表明,在正常生长条件下,SGR超表达降低了光系统Ⅱ(PSⅡ)、光系统Ⅰ(PSⅠ)和电子传递链等的蛋白质含量。暗诱导衰老处理时,SGR突变延缓了PSI和PSII的蛋白降解,对电子传递链相关蛋白的降解无影响。缺氮胁迫下,SGR超表达加快了PSII和PSI的蛋白降解,SGR突变延缓了类囊体蛋白的降解。因此,SGR超表达能促进类囊体PSI、PSII和光合电子传递链蛋白质的降解。

关键词：永绿色基因水稻类囊体蛋白降解

入侵植物加拿大一枝黄花对小麦光合生理的影响

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中国农学通报 2009年第14期25卷 252-255页

作者：沈荔花李国庆戎红于翠平林文雄福建农林大学生命科学学院福建农林大学生物农药与化学生物学教育部重点实验室福建农林大学农业生态研究所福州350002

以入侵植物加拿大一枝黄花和土著植物一枝黄花为供体材料,并以小麦为受体植物,分析两种供体的浸提培养液对小麦叶片光合生理的影响。结果表明加拿大一枝黄花和对照一枝黄花的浸提培养液中麦苗叶片总叶绿素含量下降,叶绿素a荧光诱导动力... 详细信息

以入侵植物加拿大一枝黄花和土著植物一枝黄花为供体材料,并以小麦为受体植物,分析两种供体的浸提培养液对小麦叶片光合生理的影响。结果表明加拿大一枝黄花和对照一枝黄花的浸提培养液中麦苗叶片总叶绿素含量下降,叶绿素a荧光诱导动力学参数改变,光系统Ⅱ活性受抑制,光合作用效率降低,其中具化感作用潜力的加拿大一枝黄花浸提培养液对小麦叶片光合生理抑制的程度较一枝黄花大。

关键词：加拿大一枝黄花光合生理化感作用叶绿素a荧光诱导动力学

水稻永绿色基因超表达和突变对其叶片氮碳代谢若干指标的影响

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热带亚热带植物学报 2011年第5期19卷 407-411页

作者：戎红李美茹陈雅平吴国江姜华武中国科学院华南植物园中国科学院植物资源保护与可持续利用重点实验室广州510650 中国科学院研究生院北京100049

通过水培实验,研究了水稻永绿色(Stay-green rice,SGR)基因超表达和突变对叶片氮碳代谢的影响。结果表明,在正常生长条件下,SGR基因超表达降低了水稻叶片可溶性蛋白、叶绿素及淀粉的含量,但可溶性糖和游离氨基酸含量增加,并提高了谷氨... 详细信息

通过水培实验,研究了水稻永绿色(Stay-green rice,SGR)基因超表达和突变对叶片氮碳代谢的影响。结果表明,在正常生长条件下,SGR基因超表达降低了水稻叶片可溶性蛋白、叶绿素及淀粉的含量,但可溶性糖和游离氨基酸含量增加,并提高了谷氨酰胺合成酶(GS)活性和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性;SGR基因突变增加了水稻叶片淀粉和可溶性蛋白质含量,并提高了硝酸还原酶(NR)活性。在缺氮条件下,SGR基因超表达与野生型叶片各生理指标的变化趋势一致,但是SGR基因突变体叶片中淀粉含量的变化趋势与野生型及SGR基因超表达的不一致。这说明SGR蛋白水平的变化在一定程度上影响了水稻叶片的氮碳代谢。

关键词：永绿色基因碳/氮代谢缺氮水稻

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科研融入生化实验教学以提高学生科学素养

安徽农学通报 2018年第3期24卷 111-112页

作者：戎红刘海涛汪承润淮南师范学院生物工程学院安徽淮南232038

结合淮南师范学院生物化学实验教学的现状,认为旧的教学模式忽略了对学生科研能力的培养。实现教学转变,将科研融入实验教学,才能提高学生的科研能力及科学素养。

关键词：生物化学实验教学转变考核机制科学素养

基于能力培养的生命科学类模块化综合实验课程体系的改革与实践

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赤峰学院学报（自然科学版） 2021年第3期37卷 106-110页

作者：张科贵缪国鹏朱其顺戎红姜成淮南师范学院生物工程学院安徽淮南232001

以本科生综合能力培养为目标,构建模块化的综合实验课程体系,通过推动教师科研工作转化为实验教学模块,改革实验教学方法,强化学生学习主体地位,施行单模块连续化运行模拟科研工作模式,改革考核方式重视学习过程考核等一系列措施,提高... 详细信息

以本科生综合能力培养为目标,构建模块化的综合实验课程体系,通过推动教师科研工作转化为实验教学模块,改革实验教学方法,强化学生学习主体地位,施行单模块连续化运行模拟科研工作模式,改革考核方式重视学习过程考核等一系列措施,提高实验教学质量,增强了学生对专业理论知识和实验技能的掌握程度,培养学生解决问题的综合能力,取得了较好的教学改革成效。

关键词：模块化综合实验课程教学改革考核方式改革形成性评价

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水稻根系响应镉胁迫的蛋白质差异表达

生态学报 2015年第24期35卷 8276-8283页

作者：肖清铁王经源郑新宇戎红张国君王良华谢惠玲李艺陈珊林瑞余林文雄福建农林大学生命科学学院农业生态研究所福州350002

为探讨水稻根系对镉胁迫的分子生理响应,以抗镉水稻PI312777和镉敏感水稻IR24为材料,设置Cd^(2+)浓度为0、50和100μmol/L的水培试验,处理7 d后分析了水稻根系的蛋白质差异表达。结果表明,在镉胁迫下水稻PI312777和IR24根系有18个蛋白... 详细信息

为探讨水稻根系对镉胁迫的分子生理响应,以抗镉水稻PI312777和镉敏感水稻IR24为材料,设置Cd^(2+)浓度为0、50和100μmol/L的水培试验,处理7 d后分析了水稻根系的蛋白质差异表达。结果表明,在镉胁迫下水稻PI312777和IR24根系有18个蛋白质发生了差异表达,其中的12个得到MALDI-TOF/MS鉴定。这些鉴定的蛋白功能可分四类:(1)与活性氧(ROS)胁迫相关的过氧化物酶(POD)、蛋氨酸腺苷转移酶(MAT)、类萌发素蛋白前体;(2)与谷胱甘肽(GSH)合成相关的S-腺苷甲硫氨酸合成酶(SAMS)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸脱氢酶(GDH);(3)与逆境胁迫相关的ABA胁迫诱导蛋白含HVA22域蛋白、ABA-胁迫-成熟诱导蛋白5(ASR5);(4)与细胞分裂调控相关的GTP结合核蛋白Ran-2。镉胁迫下SAMS和GTP结合核蛋白Ran-2在两种水稻根系均发生上调表达;MAT、POD、类萌发素蛋白前体和GS发生下调表达;依赖NADP-GDH、GDH和磷酸甘油酸变位酶在IR24根部均发生下调表达,在PI312777根部仅在100μmol/L Cd^(2+)处理发生下调表达;含HVA22域蛋白在PI312777根部上调表达,在IR24根部发生下调表达;ASR5在PI312777根部上调表达,在IR24根部的表达无显著差异;100μmol/L Cd^(2+)胁迫下60S酸性核糖体蛋白P0在水稻PI312777根部表达下调,在IR24根部表达上调。可见,镉胁迫使水稻根部ROS增加,形成氧化胁迫反应,造成毒害作用,而水稻根通过调节SAMS和GS提高GSH合成降低镉毒害。ASR5和HVA22蛋白等逆境胁迫蛋白的表达差异则是水稻品种间抗性差异的重要原因之一。

关键词：水稻根系镉胁迫反应蛋白质组学