水稻生育后期根系响应氮肥调控的蛋白作用机制分析.PDF

中国生态农业学报 2015 年 11 月 第 23 卷 第 11 期 Chinese Journal of Eco-Agriculture, Nov. 2015, 23(11): 1413?1422 DOI: 10.13930/ki.cjea.150760 水稻生育后期根系响应氮肥调控的蛋白作用机制分析* 张志兴1,2 李 忠2 李 洲2 林文雄1,2** (1. 福建农林大学生命科学学院 福州 350002; 2. 福建农林大学农业生态研究所 福州 350002) 摘 要 以大穗型水稻‘金恢 809’为试验材料, 设置前氮后移(施氮量的 30%作基肥, 30%作蘖肥, 30%作穗肥, 10%作粒肥)及传统氮肥(施氮量的 40%作基肥, 30%作蘖肥, 30%作穗肥)施用两种处理, 并采用双向电泳技术 分析了水稻生育后期根系对前氮后移调控的蛋白响应机制。通过构建的不同氮肥处理下水稻开花后 15 d 根系 蛋白 2-DE 电泳图谱, 并结合 MALDI-TOF/MS 分析, 共成功鉴定到 57 个出现差异表达的蛋白, 其中 40 个在前 氮后移处理下上调表达, 17 个下调表达。依据其蛋白功能可以归为 12 类, 主要涉及信号转导, 氨同化, 胁迫与 防御, 糖酵解, 三羧酸循环, 氨基酸代谢、蛋白合成及折叠等代谢途径。研究发现水稻生育后期根系 GTP 结合 的核蛋白、GDP 解离抑制因子、液泡型 H+-ATP 酶亚基 C 会响应氮肥的调控而出现表达变化, 并将信号传递 到电压依赖性离子通道蛋白、液泡型 ATP 酶亚基 C 以及膜联蛋白 p35, 进而调节根系细胞间物质运输与信息 的传递。本研究结果还表明, 前氮后移的施肥方式, 通过适当增加水稻生育后期氮肥的施用, 调节根系糖类转 换、糖酵解及三羧酸循环相关蛋白的表达, 增加了根系 ATP 的供应; 通过增强根系中清除过氧化氢系统及防 御相关蛋白的表达, 延缓了根系的衰老; 通过上调谷氨酸脱氢酶、天冬氨酸转氨酶和谷氨酞胺合成酶的表达丰 度, 促进了根系对土壤中氮元素的吸收与转运。研究结果对于进一步明确水稻根系响应氮素调控的分子生态 特性具有重要的理论与实际意义。 关键词 水稻 氮肥调控 生育后期 根系 蛋白 中图分类号: S511.01 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2015)11-1413-10 Effects of nitrogen management on protein expression of rice (Oryza sativa L.) root in the late growth stage* ZHANG Zhixing1,2, LI Zhong1,2, LI Zhou2, LIN Wenxiong1,2** (1. College of Life Sciences, Fujian Agriculture and Forest