桑樹乳汁蛋白質組學研究

《桑樹乳汁蛋白質組學研究》是依託西南大學，由梁九波擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：桑樹乳汁蛋白質組學研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：梁九波
• 依託單位：西南大學

項目摘要

乳汁是植物受到昆蟲啃食或者機械創傷時傷口分泌的一種粘性乳液，分布於40個科的超過20000種植物能夠產生乳汁。已有的研究證明植物的乳汁中含有多種蛋白質和次生代謝物質，其在抵抗昆蟲啃食、病原菌侵染以及植食性動物取食等方面具有重要的作用。桑樹是一種生態經濟林木，本研究室已經完成了桑樹的基因組測序及拼接工作。桑葉是專食性昆蟲家蠶的唯一食物來源。然而，大部分植食性昆蟲卻無法取食桑葉。目前關於桑樹乳汁的蛋白質組成仍不清楚。為了理解桑葉乳汁抗性的作用機制，本研究擬採用蛋白質組學的方法解析桑樹乳汁的蛋白質組成，獲取參與防禦功能的關鍵蛋白質及其編碼基因，初步解析桑樹乳汁蛋白質的抗性機制，為農業病害的防治提供新的靶標。

結題摘要

植物乳汁中含有豐富的活性蛋白質，對於植物抵禦植食性昆蟲的取食和病原微生物的侵染等方面發揮著重要的作用。目前，植物中已報導了多個乳汁蛋白的防禦功能。然而，至今尚不清楚植物乳汁蛋白質組成的全貌及乳汁蛋白抗性防禦的分子機理。桑樹是典型的分泌乳汁植物，在自然界中受到植食性昆蟲的取食和病原微生物的侵染，是研究乳汁抗性蛋白的理想材料。本研究利用LC-MS/MS方法解析了桑樹乳汁蛋白質組成，理清了其功能分類，並將其與葉片蛋白質組進行比較分析，鑑定了多個乳汁抗性蛋白並分析了其功能。本研究鑑定桑樹乳汁蛋白2,865個，葉片蛋白3,471個，共鑑定桑樹蛋白質4,715個，占桑樹理論蛋白質總數的17.4%；基於APEX定量方法，獲得了高可信度的桑樹乳汁特異的蛋白質141個，葉片特異的蛋白530個，在乳汁和葉片中具有顯著表達差異的蛋白質339個。進而，分析了桑樹乳汁cystatin蛋白的功能，證明其能夠抑制半胱氨酸蛋白酶的活性，發現其在桑樹受到昆蟲咬食後迅速上調錶達，證明桑樹cystatin蛋白MaCPI-4能夠抵禦家蠶消化酶。隨後，鑑定了家蠶糞便中的蛋白質，共獲得超過100個桑樹蛋白，其中74個在桑樹乳汁中存在，其中10個屬於絲氨酸蛋白酶抑制子蛋白。另外，研究表明分子量範圍15KD~30KD和70KD~100KD的桑樹乳汁蛋白組分具有顯著的抗蟲活性；而30KD~50KD範圍的組分顯示出較強的抑菌活性。本研究是目前所知的解析度最高的乳管植物乳汁蛋白質組，為乳管植物蛋白質組學研究及蛋白功能分析提供參考。鑑定了具有抗蟲活性的乳汁蛋白並初步研究了其功能，為農業害蟲的防止提供了候選靶標蛋白。