基于质谱的小麦蛋白质鉴定平台的建立及赤霉病抗性相关转录组分析

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1、⑧南京羞蚩戈学分类号竖学号垄QQ量垄!鱼Q三Q博士学位论文基于质谱的小麦蛋白质鉴定平台的建立及赤霉病抗性相关转录组分析徐海滨指导教师里垂塑塾握专业名称佳堑速笾直弛研究方向生塑篮星堂答辩日期三Q==生盔旦唧IPllilllPlll／IJllllrfJll／／lllJIl／IPlllllllUFY2360mlul

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3、m6InUNADissertationPresentedtotheFacultyoftheGraduateSchoolofNanjingAgriculturalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirement

4、sfortheDegreeofPh．DByXuHaibinJune2011原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者(需亲笔)签名：彳孑；每缓加M年厂月7日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南

5、京农业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密口，在——年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密口。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者(需亲笔)签名：彳孚缉演导师(需亲笔)签名：沙cf年／月7日刎／年‘月夕日◎2011徐海滨／XuHaibin保留所有权利JAilfightsreserved基于质谱的小麦蛋白质鉴定平台的建立及赤霉病抗性相关转录组分析徐海滨南京农业大学2011摘要普通小麦属异源六倍体(2n=6X=42)，其基因组为AABBDD，因而具有很好的遗传缓冲性，能够更方便地通过序列变异产

6、生新基因，从而适应环境变化及抵御不同微生物侵染。开展小麦组学研究有助于人们全面了解其抗逆、抗病、高产和优质等重要性状的分子机理，为小麦品种改良服务。尽管相比于模式生物，小麦基因组研究进展缓慢，但目前已发表的一百多万条表达序列标签(EST)为开展小麦基因组学研究提供了重要的数据资源。为方便从cDNA序列生成可用于蛋白质组学研究的高质量物种特异多肽序列数据库，开发了cTrans_T_具。cTrans通过四个步骤产生多肽序列数据库。其中，前三步是cDNA序列预处理过程，包括目标序列获取、序列格式转换及鉴定并去除载体和接头序列。cTrans的最后一步将预处理后EST序列翻译为多肽序列

7、。此外，cTrans能根据用户指定长度提取多肽序列。为了验证该工具的用途，用cTrans建立了小麦EST翻译数据库，并分别使用该数据库和NCBInr绿色植物蛋白质数据库鉴定小麦蛋白。对鉴定结果的比较表明，在用质谱数据鉴定已知序列较少的物种的蛋白的过程中，使用cTrans生成的序列翻译数据库效率更高且准确性更好。在用质谱进行小麦蛋白鉴定时，存在鉴定步骤烦琐、技术要求高、缺乏适合的鉴定相关工具等问题。为此，利用cTrans构建了基于EST的小麦蛋白质谱鉴定平台。平台由两部分构成，即小麦多肽序列数据库和鉴定相关软件。小麦多肽序列数据库通过以下步骤完成，包括获取并清理小麦EST序列、

8、序列拼接、理论翻译和去除开放读码框外翻译产物等。与水稻基因组及小麦中国春品种基因组454：、贝4序产物比较的结果表明，该多肽序列数据库很好地代表了大部分小麦表达基因。鉴定相关软件提供以下功能：利用肽指纹图谱数据检索小麦多肽序列数据库、将实验肽指纹图谱数据与特定蛋白质序列理论酶切数据比较来计算肽指纹图谱数据对该蛋白质序列的覆盖率、在线序列BLAST分析及序列获取和序列拼接及可视化分析等。利用本平台对两组共176个小麦蛋白质点的肽指纹图谱数据的分析结果表明，本平台的蛋白质点检出率高达80％，远高于跨物种鉴定50％左右的检出率，且鉴定准确性更高。为更好地了解小麦赤霉病抗性机制，通过

9、生物信息学方法从20878条来自赤霉菌诱导文库的小麦EST序列中鉴定出672个赤霉菌侵染后小麦穗部的上调表达基因。其中，533个仅在赤霉菌侵染后表达，139个在侵染后表达量显著升高。在这些基因中，有219个得到功能注释，其中四分之三(163个)的功能可能同植物对病原菌侵染的防卫响应相关，涉及SA防卫途径、JA／ET防卫途径、Ca2+信号途径、PA信号途径、信号通路交互、抗菌物质合成和解毒、活性氧产生与清除、细胞壁增强、转录后调控和抗病基因及激酶蛋白等。这些基因的分析为阐明小麦赤霉病抗性机制提供了重要信息