基于蛋白组学解析木芙蓉变色的蛋白调控机制
【目的】为解析重要观赏植物木芙蓉变色的遗传机制,以品种‘醉芙蓉’为研究对象,通过蛋白组学用于测定醉芙蓉在白色、粉色、红色3个变色时期的蛋白质表达差异,揭示‘醉芙蓉’快速变色的遗传和生理机制。【方法】采集3个变色期的‘醉芙蓉’花样本,用SDS-PAGE法和质谱方法对样品蛋白进行定量和定性分析。【结果】共有6127个蛋白质在白色及粉红色醉芙蓉花朵中表达,其中735个蛋白质在粉红色醉芙蓉花朵中上调表达,698个蛋白质下调表达。在醉芙蓉由粉变红过程中,共有6060个蛋白质发生表达,其中有760个蛋白上调表达,804个蛋白质下调表达。在醉芙蓉颜色不断加深过程中有66个蛋白质表达量不断显著提升(P0.05,下同),包括精氨酸琥珀酸裂解酶(Argininosuccinate lyase)、丝氨酸羟甲基转移酶(Serine hydroxymethyltransferase)、Ras相关蛋白(Ras-related protein)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(Phosphoenolpyruvate carboxylase)等蛋白质。此外有86个蛋白质随着醉芙蓉花颜色加深表达量不断显著降低,包括支链氨基酸氨基转移酶(Branched-chain-amino-acid aminotransferase)、紫色酸性磷酸酶(Purple acid phosphatase)、肉桂醇脱氢酶(Putative cinnamyl alcohol dehydrogenase)等。此外,205个蛋白质随着醉芙蓉由白色变粉色然后变红色先上调表达,后下调表达,而315个蛋白质随着醉芙蓉由白色变粉色然后变红色先下调表达,后上调表达。GO功能富集分析发现,在木芙蓉花颜色加深过程中,涉及到细胞过程、代谢过程、细胞质、催化活性、结合活性等生物学功能不断增强。KEGG代谢通路中的代谢、次生代谢产物合成等功能也在醉芙蓉颜色加深过程中不断增强。【结论】木芙蓉颜色快速变化是一个复杂的遗传调控过程,涉及到多个功能蛋白共同发挥调控作用。本研究解析的相关功能蛋白及代谢通路为观赏植物优良品种的选育提供了数据参考。
西南农业学报
2025年02期
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