基于蛋白质组学技术解析甜菜抗旱响应机制

Sugar beet is one of the most important sugar crops in our country and an important industrial crops with regional characteristics and dvantages in Inner Mongolia.Now drought is an main limiting factor for sugar beet production and development. We want to exploit the key proteins related to drought resistant by proteomic technology.The material has been choosed by previous research, then will establish the protein expression profile of different water condition by two-dimensional electrophoresis and obtain the key proteins. The Biological information of key proteins will be present by the mass spectrometry,amino acid sequence analysis and blast database. Then we will analyze the relations between proteins, proteins and nucleic acid by yeast two-hybrid system and footprinting.The full length gene of key proteins will be cloned and transformed to model plant to verify the function and locate to the chromosomes, and the RACE and FISH technologys will be used. Thus the project will provide some resources for the gene engineering and lay foundation for further research on molecular mechanisms about drought resistant in sugar beet.

长期以来，甜菜是我国主要糖料作物之一，也是我区具有地区特色和优势的重要经济作物。目前，干旱已成为发展甜菜生产规模和提高甜菜产质量的主要限制因素。本项目基于蛋白质组学技术原理为出发点，以前期筛选的甜菜抗旱品种为材料，通过双向电泳技术构建不同水分条件下蛋白质差异表达图谱，筛选抗旱关键蛋白质分子，质谱分析、氨基酸序列分析结合数据库比对获取关键蛋白质分子的生物学信息。通过酵母双杂交、足迹分析技术等手段探索蛋白质分子间、蛋白-核酸间的相互作用关系；利用RACE策略获取关键蛋白质分子全长基因并转化模式植物后进行功能验证，并借助FISH技术完成染色体定位。该项目可为甜菜抗旱机制的阐明奠定理论基础，也为甜菜抗旱基因工程研究提供资源信息。

甜菜是我国主要糖料作物之一，也是我区具有地区特色和优势的重要经济作物。目前，干旱已成为制约甜菜规模化种植和高质量发展的主要因素，而筛选抗旱关键蛋白，阐明甜菜应答干旱胁迫的分子机制并通过分子育种技术手段创新甜菜抗旱资源是培育抗旱甜菜新品种的基础。为此，本项目基于蛋白质组学技术原理为出发点，以期获得抗旱关键蛋白质并阐明其功能和调控机理，为今后培育甜菜抗旱新种质提供参考资源。本项目的研究结果如下：.（1）基于iTRAQ技术的甜菜蛋白质组学分析,共检测到干旱胁迫下差异表达蛋白163个，其中90个上调表达，73个下调表达，部分上调表达差异蛋白可通过增强抗氧化能力、降低水分散失来增强甜菜对干旱胁迫的适应；.（2）基于磷酸化蛋白质组学技术对干旱胁迫下甜菜进行分析，共鉴定到508个差异磷酸化蛋白，涉及到798个磷酸化位点，其中445个上调位点和353个下调位点。深入分析发现差异磷酸化蛋白与 “光合作用途径”和“剪接体途径”的关联度最高；.（3）构建了酵母双杂交文库并筛选出与NAC转录因子Bv_HDFH互作蛋白4个，并通过了免疫共沉淀（Co-IP）验证；.（4）遗传转化拟南芥功能鉴定结果表明，编码关键蛋白质基因BvUGT90A1、BvnLTP均为干旱逆境响应基因，可通过提高保护酶系活性、增加抗氧化物质含量、减小体内水分的散失等来提高抗旱性。. 本研究初步明确了甜菜抗旱的响应机制，为后续深入研究甜菜应答干旱胁迫的分子机理提供理论参考，为改良甜菜抗旱性提供新基因资源。