水稻叶片低温应答蛋白质组学研究进展

DOI：10.3969/J.ISSN.1000-5137.2017.05.015

摘要： 近年来，人们利用高通量蛋白质组学技术分析了水稻（Oryza sativa L.）叶片低温应答过程中蛋白质组的动态变化特征，在水稻叶片中鉴定到了504种低温响应蛋白质.系统分析了这些蛋白质的丰度变化模式，综述了水稻叶片应对不同程度低温胁迫（5～15 ℃处理0～8 d）过程中参与光合作用、糖类与能量代谢、胁迫与防御、转录与蛋白质代谢、信号转导，以及膜与转运等过程中的蛋白质丰度变化特征，为全面理解水稻低温应答的分子网络调控机制提供了线索.

关键词：

水稻； 叶片； 低温胁迫； 蛋白质组学

中图分类号： Q 945.78文献标志码： A文章编号： 10005137（2017）05070706

Advance of low temperatureresponse proteomics in rice leaves

Gao Tianxiang1， Yu Juanjuan1，2， Sun Xiaomei1， Dai Shaojun1*

（1 Development Center of Plant Germplasm Resources，College of Life and Environmental Sciences，

Shanghai Normal University，Shanghai 200234，China；

2 Alkali Soil Natural Environmental Science Center，Northeast Forestry University，Harbin 150040，China）

Abstract：

In recent years，highthroughput proteomic investigations have provided important information for understanding low temperature response mechanisms in rice （Oryza sativa L.） leaves.In this paper，the diverse patterns of 504 low temperature response proteins in rice leaves under various low temperature stress conditions （5～15 ℃for 0～8 d） were analyzed.This provides new clues for understanding the regulatory and metabolic pathways in rice leaves in response to low temperature，including photosynthesis，carbohydrate and energy metabolism，stress and defense，transcription and protein metabolism，signal transduction，membrane and transport.These also provide valuable information for breeding high quality varieties of rice.

Key words：

rice； leaves； low temperature stress； proteomics

收稿日期： 20170907

基金項目： 上海市科委地方院校能力建设项目（14390502700）；上海高校“东方学者”特聘教授项目（2011）；上海植物种质资源工程技术研究中心项目（17DZ2252700）

作者简介： 高田祥（1991-），女，硕士研究生，主要从事植物生理与分子生物学方面的研究.Email：thalia1@163.com

导师简介： 戴绍军（1972-），男，教授，博士生导师，主要从事植物蛋白质组学方面的研究.Email：daishaojun@hotmail.com

*通信作者

0引言

低温是限制植物生产力和地理分布的主要非生物胁迫因素之一[1].低温导致植物代谢水平降低，植株叶片卷曲枯萎，花粉不育，生物量下降，甚至死亡[2-3].水稻（Oryza sativa L.）是全球重要的粮食作物，低温胁迫会对其产量造成明显影响，同时水稻也是重要的单子叶模式植物，研究其低温应答机制对于解析植物低温响应分子机理和粮食生产都具有重要意义[4].近年来，水稻蛋白质组学研究从系统生物学水平层面为植物低温应答分子网络机制提供了重要信息.目前，人们已经在水稻叶片中鉴定到504种低温应答蛋白质.本文作者整合分析了水稻叶片在各种低温处理（5～15 ℃，0～8 d）条件下的蛋白质丰度模式（表1），为理解光合作用、糖类与能量代谢、胁迫与防御、转录与蛋白质代谢、信号转导，以及膜与转运等代谢过程对于水稻叶片低温应答的作用提供帮助.

1低温抑制光合作用

低温严重影响温带植物的光合作用，造成低温光抑制[5].蛋白质组学研究发现多种参与光合作用的蛋白质的丰度受到低温的影响.在14 ℃处理48、72和96 h后，水稻叶片中叶绿素a/b结合蛋白（CAB）、光系统II（PSII）作用中心P680叶绿素a载脂蛋白（chlorophyll A apoprotein）、放氧复合体蛋白（OEC）和放氧增强子蛋白（OEE）的丰度均上升[6].CAB能与光合色素形成捕光复合体（LHC），LHC能够捕获光能并迅速将能量传递给PSII作用中心P680，引起光化学反应，维持类囊体膜结构，以及调节激发能量在PSII与光系统I（PSI）之间的分配[7].OEC是PSII的重要成员，能够裂解水并释放氧气[8].OEE是OEC的组成成员，在OEC参与光能吸收过程中发挥重要作用.这些蛋白质的丰度上升有助于水稻维持水光解放氧从而适应低温环境.

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