低温胁迫下不同耐寒性甘蔗节间生理生化特性及蛋白表达分析

探讨植物在低温胁迫下的生理生化变化及其抗寒机理,对改善作物抗寒性能,提高经济作物产量,有着十分重要的理论与实际意义。近年来的季节性寒流和灾害性低温天气极大地影响了甘蔗的生产,使甘蔗抗寒品种的选育及其抗寒机理研究受到极大关注。本研究选用耐冷型品种桂糖28号(GT28)和冷敏感型品种新台糖22号(ROC22)为材料,采用人工气候室模拟低温逆境,研究了低温胁迫对甘蔗节间可溶性蛋白质含量(SP)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和Mg2+-ATP酶活性的影响,并运用蛋白质双向电泳技术,分析了低温胁迫下节间蛋白质的差异表达。研究结果表明： 1、随着低温胁迫时间的延长,ROC22不同部位节间可溶性蛋白质含量的变化规律都呈先升高后下降的趋势,但也存在一定的差异。GT28茎上部和中部位的可溶性蛋白质含量是先降低后升高,而茎下部的含量则是呈逐渐上升的趋势。 2、GT28SOD和POD酶活性都显著高于ROC22。GT28茎上部的SOD活性呈先上升后下降的趋势,其余部位的酶活性都随低温处理时间的延长而有所下降；ROC22各个部位节间的SOD活性都有着随胁迫时间的延长呈先上升后下降的趋势。与对照相比,两个品种的节间SOD活性的变化均达到了显著差异水平。GT28不同部位节间的POD酶活性都呈先上升后下降的趋势；ROC22除了茎中部位的酶活性是先升后降之外,其余部位的酶活性则是呈先下降后上升的趋势。 3、低温胁迫使甘蔗节间可溶性Mg2+-ATP酶活性下降,且抗寒性强的甘蔗品种GT28节间Mg2+-ATP酶要高于抗寒性弱的品种ROC22。 4、总蛋白一维电泳结果表明,抗寒性不同的甘蔗品种在低温胁迫期间蛋白谱带的变化存在差异。GT28经低温处理后各时间段蛋白条带数均增加,稳定出现的新诱导合成蛋白条带分子量主要是65.6、54.1、51.8、16.6KDa。ROC22经低温处理后的各时间段蛋白条带数均减少,其中处理5d和11d减少的蛋白条带最多,均减少了5条条带。 5、总蛋白双向电泳结果表明,低温处理使两个甘蔗品种节间蛋白质的表达发生了改变,且两品种的双向电泳图谱间有着较为明显的差异。在2-D图谱上,大分子量范围内的蛋白点表达相对比较稳定,蛋白点多集中于胶的中上部,而大部分特异表达的蛋白点与表达量发生改变的蛋白点属于小分子量范围。GT28表达量下调的蛋白点数量比ROC22的少,而出现特异表达及表达量上调的蛋白点数量则比ROC22的多,这些蛋白点的变化趋势与品种抗寒性密切相关,两品种间蛋白质表达差异的存在可能是GT28具有较强耐寒能力的重要生理原因。