《套用蛋白質組學方法解析耐低磷玉米高光效的分子機制》是依託山東大學，由張可煒擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：套用蛋白質組學方法解析耐低磷玉米高光效的分子機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張可煒
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
光合作用是作物產量形成的物質基礎，改善光合效率是提高作物單位面積產量的重要措施之一。磷飢餓會直接影響作物的光合作用，從而影響作物的產量。本項目在已有工作基礎上開展低磷脅迫下玉米高光效突變體葉綠體的差異蛋白質組研究。利用比較蛋白質組學的方法，研究低磷脅迫下不同光合效率玉米葉片葉綠體回響低磷脅迫的蛋白質差異，旨在揭示耐低磷高光效突變體99038葉綠體回響低磷脅迫在蛋白質水平上的應答機制，尋找葉綠體回響低磷脅迫的相關關鍵蛋白，並進一步研究這些關鍵蛋白在光合作用代謝網路途徑中的作用，為揭示玉米光合作用系統應對低磷脅迫的機制提供重要資料，且有望為低磷脅迫下玉米高光效的改良提供新策略。
結題摘要
磷是一種最重要的植物營養素, 幾乎參加了包括光合作用在內的植物中主要代謝過程，植物磷素營養狀況影響植株葉片葉綠體的光能轉換和利用。本工作利用細胞工程技術以齊319為親本獲得耐低磷突變體99038（代號：齊319-96），突變體99038具有低磷下光合效率高、葉片無機磷濃度高的特點。本研究圍繞在低磷下自交系99038與齊319相比為什麼具有高光效，99038光合系統中哪些蛋白發揮了關鍵作用這一問題，利用比較蛋白質組學技術探討了99038和齊319葉片蛋白在低磷脅迫下的差異。葉片比較蛋白學和生理學結果表明低磷下99038可以通過重塑膜脂成分和提高V-ATPase的活性提高細胞內無機磷的利用來應對地磷脅迫，從而提高葉片中的無機磷水平。此外，99038還通過提高葉綠素合成、卡爾文循環、碳泵等相關蛋白的表達，從而改善低磷下99038葉片的光合性能。葉綠體比較蛋白組學和生理學結果表明電子傳遞鏈中Cytb6-f複合體和葉綠體中ATP合酶的α亞基、β亞基PSII的捕光葉綠素a/b 結合蛋白、PSⅡ23 kDa蛋白(OEE2)、PSI的鐵氧還蛋白-NADP+氧化還原酶以及D1蛋白修復相關蛋白HCF136、FtsH在低磷脅迫下99038葉片葉綠體中它們的表達豐度均顯著高於野生型齊319。在低磷脅迫下99038的PSⅡ和PSⅠ保持更高的活性，光合電子傳遞與磷酸化能力高於齊319，表現為在低磷下具有更高的光能捕獲、傳遞和利用能力，從而表現出在低磷下具有更好的碳同化能力。本工作為揭示玉米光合作用系統應對低磷脅迫的機制提供重要資料，為利用基因工程改良玉米高光效奠定了基礎。
