番茄幼苗响应盐胁迫的蛋白质组及相关抗性蛋白功能分析

Xinjiang is one of the main distribution of saline-alkali soil in China, the problem of saline-alkali soil has increasingly become the main environmental factor limiting crop production, so improve plant salt resistance is an important biological measure to ameliorate and utilize saline soil. Salt-tolerance introgression lines IL7-5-5 have been identified in an introgression population of S.pennellii LA716.On the basis of previous study, salt tolerant introgression lineIL7-5-5 and salt sensitive cultivation tomato M82 will be used as materials in this study. Technique of iTRAQ will be utilized for separating and identifying differentially expressed proteins in response to salt stress, for screen out the salt-tolerant specific proteins, and then use bioinformatics to annotate protein functions. Key proteins of significantly salt-tolerant were validated by parallel reaction monitoring technology (PRM), and qRT-PCR technology will be used to analyze and identify the expression of the gene correspond to specific protein, aim to determine the specific gene and preliminarily verify specific protein function in response to salt stress. This study will contribute to explain molecular responses and adaptation mechanism in tomato under salt stress, help with looking for specific markers used for evaluating tomato resistance to salt, improve salt resistance of tomato, and enrich plant stress physiology theory.

新疆是我国盐碱地主要分布地区之一，土壤盐碱问题已经日益成为限制作物生产的主要环境因素，提高作物的耐盐性是改良和利用盐渍化土壤的一个重要生物学措施。我们前期已从野生番茄S. pennellii LA716中筛选得到耐盐渐渗系IL7-5-5，本项目拟在前期研究的基础上，以耐盐渐渗系IL7-5-5及盐敏感栽培番茄M82为材料，利用同位素标记相对和绝对定量技术（iTRAQ）分离和鉴定响应盐逆境的差异表达蛋白，筛选潜在的耐盐显著差异蛋白。运用生物信息学进行蛋白功能注释，采用平行反应监测技术(PRM)验证耐盐显著特异关键蛋白，并采用qRT-PCR技术验证盐胁迫下的特异关键蛋白对应基因的表达调控情况，分析确定响应盐胁迫的特异蛋白基因，初步探明响应盐胁迫特异蛋白功能。对解析番茄在盐胁迫下的分子响应和适应机理、寻找用于番茄耐盐性评价的特异标志物、改良番茄的抗盐性以及丰富植物逆境生理理论等均有重要意义。

番茄是茄科的一年生草本植物，栽培番茄对盐分中等敏感。盐胁迫是造成番茄产量损失和品质严重下降的关键非生物胁迫之一。耐盐番茄资源仍然匮乏，番茄耐盐机制尚不清楚。. 本研究对番茄耐盐渐渗系IL7-5-5及盐敏感栽培番茄M82的蛋白质组进行了研究，首先，利用TMT定量技术分离和鉴定耐盐番茄与盐敏感番茄之间的差异表达蛋白；筛选潜在的耐盐显著差异蛋白。运用生物信息学进行蛋白功能注释，从蛋白质水平挖掘与番茄耐盐相关的潜在差异蛋白，进行差异蛋白实时荧光定量PCR及平行反应监测技术验证。结果显示番茄幼苗响应盐胁迫的蛋白质组共鉴定到7663个蛋白。IL-7-5-5与M82比较，筛选到278个差异蛋白。胁迫1h后，169个蛋白质被鉴定为差异蛋白。GO和KEGG富集分析表明盐胁迫涉及许多显著富集分子功能和通路，在耐盐番茄IL7-5-5中与硝酸盐和氨基酸代谢相关的蛋白高丰度表达。叶绿体功能蛋白的过量表达而具有较高的光合活性，保证了盐胁迫下植物生长所需的充足养分。甾醇侧链还原酶、γ-氨基丁酸转氨酶和淀粉合成酶蛋白质均位于蛋白相互作用网络的核心，进一步qRT-PCR验证这3个关键蛋白对盐胁迫的响应。证实了参与油菜素内酯和γ-氨基丁酸生物合成的蛋白质丰度的显著增加，增强了番茄的耐盐性。盐胁迫12h后， 286个蛋白被鉴定为差异显著表达蛋白。在IL-7-5-5鉴定到191个差异表达蛋白， M82中鉴定出157个差异表达蛋白，IL-7-5-5、M82与对照有62个显著差异共表达蛋白，有129个和95个蛋白分别特异于IL-7-5-5和M82。选择11个显著差异蛋白平行反应监测技术验证结果与串联质谱标记定量表现出相同的趋势。. 基于以上研究，甾醇侧链还原酶、γ-氨基丁酸转氨酶和淀粉合成酶是培育耐盐番茄的重要抗盐资源。盐胁迫诱导了IL-7-5-5中延伸因子1-α蛋白、脱落酸胁迫成熟蛋白、胚胎发育晚期富集蛋白、微管蛋白α链、1-氨基环丙烷-1-羧化物氧化酶等蛋白质丰度的增加，这些蛋白可能主要参与番茄抵御盐胁迫。可为番茄幼苗盐胁迫响应蛋白标志物的筛选提供参考依据。