稻瘟菌诱导水稻叶片的质膜蛋白质差异表达分析

明确稻瘟菌与水稻的互作机制是对稻瘟病进行有效治理的理论基础，但目前关于稻瘟菌与水稻互作后的相互识别及信号转导等仍缺乏系统的了解。植物细胞质膜上存在识别病原菌和参与信号转导等功能相关的受体和早期反应蛋白，采用质膜蛋白质组学技术分析稻瘟菌诱导水稻叶片的质膜蛋白质组变化，为深入研究稻瘟菌与水稻的相互识别等提供了新的思路与方法，该研究目前国内外尚未见报道。通过水稻叶片细胞质膜的制备与纯化、质膜蛋白的提取、双向电泳、图像分析、质谱鉴定等质膜蛋白质组学技术，研究稻瘟菌处理不同时间后的水稻叶片质膜蛋白质差异表达变化，并结合生物信息学等技术对这些差异表达蛋白进行功能分析，研究其生理学意义。本项目对于从蛋白质整体水平、用动态的方式更好地解析稻瘟菌与水稻的相互识别和信号转导、更全面认识水稻质膜的功能具有重要意义；将水稻质膜蛋白质组图谱与已有的全细胞蛋白质组图谱进行有机结合，有助于对细胞功能蛋白质进行全面挖掘。

稻瘟菌与水稻的互作是植物与病原菌互作研究的模式体系，但目前关于稻瘟菌与水稻互作后的相互识别及早期反应机制等仍缺乏系统的了解。近年来受到广泛关注的质膜蛋白质组学研究，为从蛋白质整体水平了解稻瘟菌诱导的水稻抗病性机制提供了新的思路和技术平台。以广东稻瘟病菌优势小种之一ZC13、抗稻瘟病近等基因系水稻C101LAC（含Pi-1抗稻瘟病基因）及其背景品系CO39（不含已知抗病基因，感病对照）为材料，用稻瘟菌处理水稻后不同时间取样，经叶片质膜蛋白质提取、双向电泳、图像分析、质谱鉴定等蛋白质组学技术，本项目对稻瘟菌诱导的不同抗性水稻叶片的质膜蛋白质差异表达进行了分析。采用双水相分配法和离心法对水稻叶片的细胞质膜进行纯化，结果表明由6.3% w/w Dextran T 500/PEG 3350组成的双水相体系可以获得高纯度的质膜微囊，其质膜标志酶VO43--ATPase的相对活性高达93.5％，并由此建立了适合于质膜蛋白质组分析的水稻叶片质膜纯化的技术体系。分别于稻瘟菌接种后8 h、12 h、24 h和48 h取样，经质膜蛋白质提取、2-DE分析，获得了不同时间段的2-DE图谱；用PDQuest 8.0软件对2-DE图谱进行分析，获得了44个差异表达质膜蛋白质。采用MALDI-TOF-TOF质谱技术，成功对上述44个差异表达蛋白质进行了鉴定。经生物信息学分析，按照蛋白质功能可将44个差异表达蛋白质分为4类，其中膜转运相关蛋白质14个，信号转导和细胞运输相关蛋白质12个，代谢相关蛋白质13个，功能未知蛋白质5个。