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低温胁迫下香蕉幼苗叶片生理指标及差异蛋白表达研究

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摘要

1 前言

1.1 香蕉概述

1.2 香蕉低温胁迫概述

1.2.1 香蕉在低温胁迫下的生理反应

1.2.2 香蕉低温胁迫研究进展

1.3 植物蛋白质组学研究概述

1.3.1 蛋白质组学研究技术

1.3.2 植物在低温胁迫下的蛋白质组学研究

1.4 研究目的和意义

2 材料与方法

2.1 实验材料

2.1.1 香蕉材料

2.1.2 实验主要试剂

2.1.3 实验主要仪器设备

2.2 实验方法

2.2.1 实验流程图

2.2.2 实验材料的处理

2.2.3 生理指标的测定方法

2.2.4 实验溶液的配制

2.2.5 香蕉幼苗叶片蛋白的提取

2.2.6 蛋白的裂解

2.2.7 蛋白的定量

2.2.8 蛋白的纯化

2.2.9 双向凝胶电泳

2.2.10 凝胶图像采集

2.2.11 图像分析

2.2.12 酶解

2.2.13 质谱鉴定

2.2.14 生物信息学分析蛋白

3 结果与分析

3.1 香蕉幼苗形态变化及叶片生理指标含量的变化

3.1.1 形态变化

3.1.2 丙二醛含量的变化

3.1.3 脯氨酸含量的变化

3.1.4 叶绿素含量的变化

3.1.5 可溶性糖含量的变化

3.1.6 可溶性蛋白含量的变化

3.2 低温胁迫下香蕉幼苗叶片组织蛋白的获取

3.2.1 两种提取方法提取效率的对比

3.2.2 蛋白的裂解

3.2.3 蛋白的定量分析

3.2.4 两种提取方法垂直电泳效果对比

3.3 低温胁迫下香蕉幼苗叶片差异蛋白的获取

3.3.1 双向电泳蛋白上样量的确定

3.3.2 蛋白的纯化

3.3.3 双向电泳差异蛋白表达谱的建立

3.4 差异蛋白质谱结果分析

3.5 差异蛋白序列相似性比对结果分析

4 讨论与结论

4.1 讨论

4.1.1 对低温胁迫下香蕉幼苗叶片形态生理指标变化的讨论

4.1.2 对低温胁迫下香蕉幼苗叶片差异蛋白表达研究结果的讨论

4.2 结论

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间科研、论文发表情况

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摘要

香蕉是芭蕉科(Musaceae)芭蕉属(Musa)植物,原产于亚洲,是世界上三大水果之一,也是许多国家重要粮食作物。低温是众多逆境胁迫中相当恶劣的一种,香蕉的产量与品质常年受其严重影响。在研究香蕉抵御低温的机制、提高香蕉抵御低温的能力、培育香蕉耐冷品种的大环境下,本研究通过人工模拟低温环境的方法,对桂蕉6号幼苗进行持续低温胁迫,测定胁迫过程中的生理指标,并采用双向电泳技术,结合质谱数据的生物信息学分析,对桂蕉6号幼苗低温胁迫下的响应进行了初步的研究。主要研究结果如下:
  (1)在低温胁迫过程中,桂蕉6号幼苗叶片形态发生变化,叶片上出现冷褐色斑点,叶尖卷曲,叶缘失水、萎蔫甚至变黄;叶片中丙二醛含量在胁迫时间中段有峰值,总体呈现先增加后减少的趋势;脯氨酸含量持续增加,但胁迫中段增加幅度减小;可溶性糖含量持续增加,且随着胁迫时间的延长,增加越来越显著;可溶性蛋白含量的整体呈增加趋势,中间有出现降低情况。可见桂蕉6号具有较强的低温敏感性,容易受低温胁迫影响,此外,可溶性糖含量和可溶性蛋白含量比较适合用来作为研究低温胁迫下香蕉幼苗叶片生理变化。
  (2)分别用改良的TCA/丙酮法和酚抽提法提取低温胁迫下桂蕉6号幼苗叶片的组织蛋白,二者垂直电泳效果以及提取效率的对比结果表明,酚抽提法更适合提取香蕉叶片总蛋白。
  (3)建立桂蕉6号幼苗叶片差异蛋白双向电泳体系,分析得到有16个明显表达差异的蛋白点,其中8个上调,7个下调,经过低温处理的幼苗叶片特有的有1个,成功鉴定9个。进一步分析发现,低温胁迫下桂蕉6号幼苗叶片差异表达蛋白的功能涉及多方面。从生物过程来看,这些差异表达蛋白功能参与得最多的是光合作用、能量代谢和碳水化合物,其次是应激反应,以及蛋白修饰等方面;从分子功能来看,这些差异表达蛋白主要起结合ATP、催化酶活性等作用;从细胞水平上来看,这些差异表达蛋白主要与细胞结构的支撑以及相关细胞器膜的结构的变化有关。

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