戴绍军团队解析盐生牧草小花碱茅叶绿体应答碱性盐的蛋白质图谱
发布人:吴波  发布时间:2020-07-19   浏览次数:197

在我国东北地区,土壤盐渍化和碱化经常同时发生[1]。盐碱胁迫导致渗透胁迫、离子胁迫,以及高pH胁迫,是最严重的非生物胁迫之一,限制了植物的生产力和地理分布[2]。叶绿体作为光合作用的细胞器,对盐碱胁迫极为敏感[3]Na+的过度积累降低了气孔和叶肉细胞CO2的扩散,影响植物的光合作用[4]。同时,过度的激发能导致活性氧(ROS)的产生,造成类囊体膜损伤[4]。然而,目前人们对植物叶绿体响应碱性盐(如Na2CO3NaHCO3)胁迫的精细分子机制仍不清楚[5,6]

禾本科盐生牧草小花碱茅(Puccinellia tenuiflora),也称星星草,在我国东北和西北地区的盐碱地广泛分布,是苏打碱型盐碱地的先锋植物,也是优良的牧草 [7]上海师范大学戴绍军团队与黄学辉团队合作绘制了小花碱茅的全基因组图谱[8],并已经利用高通量蛋白质组学策略分析了NaClNa2CO3NaHCO3胁迫对小花碱茅叶片、根与愈伤组织蛋白质丰度的影响[9-13]

近日,Genomics, Proteomics & Bioinformatics在线发表了戴绍军团队完成的题为Na2CO3-responsive Photosynthetic and ROS Scavenging Mechanisms in Chloroplasts of Alkaligrass Revealed by Phosphoproteomics的研究论文,报道了利用磷酸化蛋白质组学策略揭示的小花碱茅(P. tenuiflora)叶绿体响应Na2CO3胁迫过程的光合和ROS清除机制(图1)。

  

1. GPB在线发表小花碱茅(P. tenuifloraNa2CO3应答磷酸化蛋白质组学文章

戴绍军团队利用多种蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学技术,共鉴定到84种小花碱茅叶绿体中参与Na2CO3应答的磷酸化蛋白质,其中包括56个未被报道过的磷酸化位点,这些磷酸化蛋白质在植物光合作用、离子运输、信号转导和能量平衡等代谢途径中发挥重要作用(图2)。同时,利用Western blotReal-time PCR与分子遗传学策略,对蛋白质组学研究结果进行了初步验证。

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2. 小花碱茅(P. tenuiflora)叶绿体磷酸化蛋白质组

该研究首次利用多种定量蛋白质组学策略,分析了盐生牧草叶绿体Na2CO3响应蛋白质,绘制了盐生牧草叶绿体中应答Na2CO3胁迫的蛋白质丰度与蛋白质磷酸化动态图谱(图3),揭示了维持PSIIPSI之间的能量平衡、PSII损伤修复、循环电子传递,以及ROS稳态等对牧草响应Na2CO3过程中的光合调节至关重要,细胞核和叶绿体编码的蛋白质协同作用参与应答Na2CO3胁迫,蛋白质可逆磷酸化参与调控牧草叶绿体Na2CO3应答过程的多种信号与代谢通路(图3)。该研究结果不仅有助于提高我们对盐生牧草Na2CO3响应分子机制的认识,也为深入研究蛋白质可逆磷酸化在盐生牧草Na2CO3胁迫应答过程中的作用提供了新的线索。

3. 小花碱茅(P. tenuiflora)叶绿体Na2CO3应答蛋白质图谱

上海师范大学与东北林业大学联合培养的索金伟博士(现工作单位为浙江农林大学)和上海师范大学在站博士后张恒博士为共同第一作者,戴绍军教授为通讯作者。东北林业大学李莹博士、毕业研究生赵琪博士、喻娟娟博士、宋保华硕士,上海师范大学在站博士后张咏雪博士、毕业研究生张楠硕士参与了实验工作,上海师范大学秦智教授、曹建国教授、彭连伟教授、马为民教授,中科院植物研究所王台研究员,AB Sciex公司罗继博士、郭立海博士,中科院上海逆境生物学研究中心佘益民教授、马俊博士,复旦大学张旭敏教授,河南大学苗雨晨教授、郭思义副教授,美国佛罗里达大学陈思学教授参与了研究工作。



原文链接

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1672022920300905

  

参考文献

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