大白菜現(xiàn)蕾前葉色轉(zhuǎn)變過程中蛋白組學(xué)分析及BrTUAs鑒定

大白菜現(xiàn)蕾前葉色轉(zhuǎn)變過程中蛋白組學(xué)分析及BrTUAs鑒定大白菜〔BrassicacampestrisL.ssp.pekinensis(Lour)Olsson〕起源于我國,是十字花科蕓薹屬中重要的蔬菜作物之一,是我國各類蔬菜中栽培面積最大,栽培歷史悠久的一種蔬菜作物。大白菜因其具有產(chǎn)量高、生產(chǎn)成本低、種植方法簡單、耐貯運(yùn)強(qiáng),是我國北方城鄉(xiāng)人民的“當(dāng)家菜”,在菜籃子工程中具有重要的地位。近年來,大白菜反季節(jié)栽培生產(chǎn)發(fā)展迅速,春季大白菜的種植面積不斷擴(kuò)大,但由于栽培管理不當(dāng)及氣候因素的影響,常有先期抽薹現(xiàn)象的發(fā)生。先期抽薹是指葉球尚未充分形成之前發(fā)生的抽薹現(xiàn)象,葉球失去商品價(jià)值和食用價(jià)值,導(dǎo)致大幅度減產(chǎn)絕收,給生產(chǎn)造成重大損失。在我國春季及高海拔地區(qū)的夏白菜生產(chǎn)中,先期抽薹常常成為困擾生產(chǎn)的一道難題。同時(shí),在種子生產(chǎn)、加代繁殖過程中,經(jīng)常遇到不抽薹或花期延后現(xiàn)象,嚴(yán)重影響種子產(chǎn)量和質(zhì)量。因此研究大白菜開花的分子遺傳機(jī)理,尤其是研究抽薹相關(guān)基因調(diào)控,對于大白菜良種繁育和合理栽培調(diào)控具有重要意義。我們在育種實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),大白菜在花芽分化后、抽薹前表現(xiàn)出一個(gè)葉色轉(zhuǎn)變過程,葉片顏色從鮮亮的綠色轉(zhuǎn)為沒有光澤的暗灰色后花莖就會(huì)伸長、抽薹,葉色轉(zhuǎn)變似乎是大白菜抽薹的一個(gè)生理信號。前期分析了激素、色素含量變化與葉色轉(zhuǎn)變的關(guān)系及葉色轉(zhuǎn)變過程中AP1、LEFY、FT等基因的表達(dá)變化。本試驗(yàn)力圖在已有的基礎(chǔ)上,通過葉色轉(zhuǎn)變過程蛋白質(zhì)組學(xué)分析,并對相關(guān)基因表達(dá)進(jìn)行進(jìn)一步的鑒定,加深對大白菜發(fā)育分子生物學(xué)機(jī)制的認(rèn)識,以期為大白菜抽薹開花分子調(diào)控提供更多的理論依據(jù)。本試驗(yàn)取得如下結(jié)論:(1)試驗(yàn)以C30自交系為試驗(yàn)材料,利用雙向電泳技術(shù)比較大白菜葉色轉(zhuǎn)變前后植株生長點(diǎn)部位蛋白組分變化,發(fā)現(xiàn)葉色轉(zhuǎn)變前后特異表達(dá)蛋白點(diǎn)35個(gè),差異表達(dá)蛋白點(diǎn)32個(gè)。.對17個(gè)邊界清晰、表達(dá)量較高的蛋白點(diǎn)進(jìn)行MALDI-TOF/MS質(zhì)譜技術(shù)分析,鑒定出4個(gè)有信息價(jià)值的差異蛋白點(diǎn),分別為V型H+轉(zhuǎn)運(yùn)ATP酶E1亞基、Rubisco的大亞基、S-腺苷甲硫氨酸合成酶和微管蛋白α-2。(2)用目標(biāo)蛋白推測的核苷酸序列在大白菜基因組數(shù)據(jù)庫blast分析后設(shè)計(jì)特異引物,熒光定量PCR分析表明BrVHA-E1、BrSAMS、BrrbcL和BrTUA6在大白菜葉色轉(zhuǎn)變前后表達(dá)發(fā)生明顯變化,并與蛋白組學(xué)分析結(jié)果一致,可能參與了抽薹調(diào)控和發(fā)育。(3)以擬南芥6個(gè)TUA基因氨基酸序列作為查詢種子序列,在大白菜基因組數(shù)據(jù)庫中在線運(yùn)行Blastp,共發(fā)現(xiàn)12個(gè)BrTUA。.通過對12個(gè)BrTUA基因結(jié)構(gòu)、進(jìn)化和功能預(yù)測,發(fā)現(xiàn)BrTUA基因長度、內(nèi)含子、外顯子和啟動(dòng)子區(qū)域伴隨基因組進(jìn)化發(fā)生了較大變化;12個(gè)BrTUA中僅有5個(gè)編碼完整的α-微管蛋白。(4)TUA系統(tǒng)發(fā)育分析,表明BrTUA與AtTUA、BnTUA親緣關(guān)系較近,TUA的進(jìn)化與物種進(jìn)化同步。(5)通過對5個(gè)編碼完整的α-微管蛋白的BrTUA啟動(dòng)子區(qū)域順式作用元件分析,在起始密碼子上游1.5kb區(qū)域,共發(fā)現(xiàn)27種類型、超過60個(gè)順式作用元件。BrTUA啟動(dòng)子區(qū)域有大量光周期反應(yīng)元件;不同BrTUA中低溫反應(yīng)原件、激素反應(yīng)相關(guān)元件差異較大;5個(gè)BrTUA啟動(dòng)子區(qū)域都有一個(gè)或多個(gè)組織特異性表達(dá)元件。推測不同的α-tubulin在大白菜生長發(fā)育調(diào)控中扮演者不同角色。(6)5個(gè)編碼完整的α-微管蛋白的BrTUA呈現(xiàn)出時(shí)空表達(dá)的差異;尤其在春化前后、現(xiàn)蕾前的葉色轉(zhuǎn)變過程中,BrTUA表達(dá)差異較大,說明BrTUA參與了大白菜抽薹開花調(diào)控。(7)通過葉色轉(zhuǎn)變前施用外源物質(zhì)對大白菜