全 文 ：第４３卷第６期
２０１６年１１月
浙　江　大　学　学　报（理学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｚｊｕｊｏｕｒｎａｌｓ．ｃｏｍ／ｓｃｉ
Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．６
Ｎｏｖ．２０１６
收稿日期：２０１５－１１－０２．
基金项目：科技部国家星火计划项目（２０１５ＧＡ７０００５３）；浙江省自然科学基金资助项目（ＬＹ１３Ｂ０２０００１）；浙江省科技厅公益技术研究农业
项目（２０１５Ｃ３２１０４）．
作者简介：饶君凤（１９６９－），ＯＲＣＩＤ：ｈｔｔｐ：／／ｏｒｃｉｄ．ｏｒｇ／００００－００００－０００２－０６９Ｘ，女，副教授，主要从事中药品质评价和资源应用研究，
Ｅ－ｍａｉｌ：１３５８８８６７７５６＠１３９．ｃｏｍ．
ＤＯＩ：１０．３７８５／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－９４９７．２０１６．０６．０２２
铬胁迫对西红花叶片蛋白表达谱的影响
饶君凤１，吕伟德１，曹方彬２
（１．杭州职业技术学院，浙江 杭州３１００１８；２．浙江大学 农业与生物技术学院，浙江 杭州３１００５８）
摘　要：铬是植物的非必需元素，对植物的生长发育具有显著的抑制作用．采用双向电泳和质谱技术，研究了铬胁
迫对西红花叶片蛋白表达的影响．通过质谱技术，成功鉴定出９个在铬胁迫后下调表达的蛋白，分别为细胞分裂循
环蛋白４８、ＡＴＰ合成酶α亚基、核酮糖二磷酸羧化酶长链（２个）、未知蛋白、核酮糖二磷酸羧化加氧酶、蛋白酶体α
亚基、铁蛋白和蛋白酶体β亚基；６个上调表达的蛋白，分别为蔗糖合酶、真核起始因子４Ａ、α－１，４－葡聚糖蛋白合成
酶、１－氨基环丙烷－１－羧酸氧化酶、异黄酮还原酶类似物ＩＲＬ和未知蛋白．以上结果为研究植物响应铬胁迫的分子机
制提供了参考．
关　键　词：铬；西红花；叶片；蛋白组
中图分类号：Ｒ　２８２．２　　　　文献标志码：Ａ　　　　文章编号：１００８－９４９７（２０１６）０６－７５１－０５
ＲＡＯ　Ｊｕｎｆｅｎｇ１，ＬＹＵ　Ｗｅｉｄｅ１，ＣＡＯ　Ｆａｎｇｂｉｎ２（Ｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　＆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３１００１８，
Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００５８，Ｃｈｉｎａ）
Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｃｈｒｏｍｉｕｍ　ｓｔｒｅｓｓ　ｏｎ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｐｒｏｆｉｌｅｓ　ｉｎ　ｓａｆｆｒｏｎ．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ），２０１６，４３
（６）：７５１－７５５
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｈｒｏｍｉｕｍ（Ｃｒ）ｉｓ　ａ　ｎｏｎｅｓｓｅｎｔｉａｌ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｐｌａｎｔｓ．Ｃｒ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ａｆｆｅｃｔｓ　ａ　ｓｅｒｉｅｓ　ｏｆ　ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ
ｉｎ　ｐｌａｎｔｓ，ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ｉｎｈｉｂｉｔｓ　ｔｈｅ　ｇｒｏｗｔｈ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｐｌａｎｔｓ．Ｕｎｄｅｒ　Ｃｒ　ｓｔｒｅｓｓ，ｐｌａｎｔｓ　ｈａｖｅ　ｅｖｏｌｖｅｄ
ｃｏｍｐｌｅｘ　ｄｅｔｏｘｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｓｔｕｄｙ，ｗｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｏｆ　ｌｅａｖｅｓ　ｏｆ　ｓａｆｆｒｏｎ
ｉｎ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｔｏ　Ｃｒ　ｓｔｒｅｓｓ　ｖｉａ　２Ｄｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ　ａｎｄ　ｍａｓｓ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｎｉｎｅ　ｐｒｏｔｅｉｎｓ　ｗｅｒｅ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ　ｔｏ　ｂｅ
ｄｏｗｎ－ｒｅｇｕｌａｔｅｄ　ｕｎｄｅｒ　Ｃｒ　ｓｔｒｅｓｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｃｅｌ　ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｃｙｃｌｅ　ｐｒｏｔｅｉｎ　４８ｈｏｍｏｌｏｇ，ＡＴＰ　ｓｙｎｔｈａｓｅ　ｓｕｂｕｎｉｔ　ａｌｐｈａ，ｒｉｂｕ－
ｌｏｓｅ　ｂｉｓｐｈｏｓｐｈａｔｅ　ｃａｒｂｏｘｙｌａｓｅ　ｌａｒｇｅ　ｃｈａｉｎ，Ｐｒｏｔｅａｓｏｍｅ　ｓｕｂｕｎｉｔ　ａｌｐｈａ　ｔｙｐｅ，ｅｔｃ．Ｓｉｘ　ｐｒｏｔｅｉｎｓ　ｗｅｒｅ　ｕｐ－ｒｅｇｕｌａｔｅｄ，ｉｎ－
ｃｌｕｄｉｎｇ　ｓｕｃｒｏｓｅ　ｓｙｎｔｈａｓｅ　２，ｅｕｋａｒｙｏｔｉｃ　ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ　ｆａｃｔｏｒ　４Ａ，Ａｌｐｈａ－１，４－ｇｌｕｃａｎ－ｐｒｏｔｅｉｎ　ｓｙｎｔｈａｓｅ，１－ａｍｉｎｏｃｙｃｌｏｐｒｏ－
ｐａｎｅ－１－ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ　ｏｘｉｄａｓｅ　ａｎｄ　Ｉｓｏｆｌａｖｏｎｅ　ｒｅｄｕｃｔａｓｅ　ｈｏｍｏｌｏｇ　ＩＲＬ，ｅｔｃ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｖａｌｕａｂｌｅ　ｉｎｓｉｇｈｔｓ　ｔｏ－
ｗａｒｄｓ　ｔｈｅ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｓａｆｆｒｏｎ　ｉｎ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｔｏ　Ｃｒ　ｔｏｘｉｃｉｔｙ．
Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：ｃｈｒｏｍｉｕｍ；ｓａｆｆｒｏｎ；ｌｅａｆ；ｐｒｏｔｅｏｍｉｃｓ
　　铬（Ｃｈｒｏｍｉｕｍ，Ｃｒ），特别是六价铬Ｃｒ（ＶＩ）被
认为是与镉、汞、铅并列的最危险、毒害最大的主要
重金属污染物之一．近年来，电镀、制革、冶炼等工
业活动的加快发展，使得环境中的铬含量大幅增
加［１］，由此带来的环境污染问题已引起广泛关注．
据统计，我国每年排放铬渣近６０万ｔ，累计堆存达
６００万ｔ，而经过解毒处理或回收利用的却不足
１７％［２］．土壤中的铬不断累积，并最终通过食物链
危害人类健康，甚至引发癌症［３－４］．铬对植物来说
同样具有较高的毒性，并对植物的生长发育具有
显著的抑制作用［５］．铬胁迫通过影响光合作用过
程中的一些重要参数，如ＣＯ２ 的固定、电子链的传
递、光合磷酸化和关键酶的活性，抑制植物的光合
作用［５］．因此，铬毒害对农业可持续发展和人类的
生存质量构成了较大的威胁，铬污染治理及其作
用机理研究迫在眉睫．
西红花是一种贵细中药材和常用的色素，别
名番红花和藏红花，基源为鸢尾科植物番红花
Ｃｒｏｃｕｓ　ｓａｔｉｖｕｓ　Ｌ．的干燥柱头．西红花具有活血、凉
血、解毒、解郁、安神的功效．药理研究表明，西红
花具有降血脂、降血压、抗动脉粥样硬化、抗细胞
凋亡、抗氧化、抗自由基、抑制肿瘤细胞增殖等作
用．因其药用部位仅是柱头，产量很低，加上西红
花只能靠种球培育，种球退化严重，对栽培技术要
求又很高，一直处于供不应求的状态．为提高西红
花的产量和品质，有必要对影响西红花生长的各
因素加以研究．本研究采用双向电泳和质谱技术
研究铬胁迫对西红花叶片蛋白表达谱的影响并鉴
定相关蛋白．研究结果可为培育西红花铬低积累
品种提供参考．
１　材料与方法
土培试验于杭州职业技术学院温室内进行，每
个实验设置４个生物学重复．试验使用土壤为营养
土，每盆装２ｋｇ土（盆体积５Ｌ、高２２ｃｍ）．移栽前１
个月，向土壤中添加铬溶液形成５０ｍｇ·ｋｇ－１铬处
理样品，对照组中添加相同体积水．添加铬溶液后，
在温室内平衡３０ｄ．将西红花种球置于阴暗通风的
架子上发芽．约６０ｄ后，将发芽一致的西红花移栽
于不同处理土壤中，每盆４株．处理３０ｄ后采集２
处理植株叶片进行蛋白组分析．叶片首先在液氮中
速冻，后置于－８０℃冰箱中保存．
２　蛋白组学分析
将４个生物学重复的叶片组成一个混样，将叶
片切细后置于液氮冷冻过的研钵中，加入液氮迅速
研磨至无明显颗粒粉末．加入ＰＶＰＰ，并将粉末转移
至５０ｍＬ离心管中．叶片蛋白质的提取方法参考文
献［６］，并略有修改．提取出的蛋白质样品采用牛血
清标准品定量．
采用双向电泳技术分离蛋白质，随即银染显色．
试验中所用的试剂均为电泳级．第１维等电使用的
程序：Ｓ１，５００Ｖ，１ｈ；Ｓ２，１　０００Ｖ，１ｈ；Ｓ３，８　０００Ｖ，
３ｈ；Ｓ４，８　０００Ｖ，５ｈ．第２维ＳＤＳ－ＰＡＧＥ电泳程序：
Ｓ１，２Ｗ·ｇｅｌ－１，１ｈ；Ｓ２，１７Ｗ·ｇｅｌ－１，约４．５ｈ．电
泳结束即进行染色［７］．染色后的凝胶使用Ｐｏｗｅｒ－
Ｌｏｏｋ１１００扫描仪进行扫描和标准化处理，参数设置
参考文献［７］．用ＩｍａｇｅＭａｓｔｅｒ　２Ｄｐｌａｔｉｎｕｍ　５．０
（ＧＥ）进行分析．将选出的目标蛋白点从胶中挖出，
采用胰蛋白酶进行酶解［６］．首先采用双蒸水洗涤２
次；加入５０％甲醇洗脱至无色；每管加入 ＡＣＮ，震
荡脱水后加入１００ｍｍｏＬ·Ｌ－１　ＮＨ４ＨＣＯ３，完全吸
胀后吸出，再加入５０％ ＣＡＮ进行吸胀；加入ＣＡＮ
脱水至胶粒完全干燥；于３７℃培养箱中加入胰酶酶
切１２～１６ｈ．
将酶切后的肽段进行抽提：超声处理１５ｍｉｎ，
加入成分为９０％ＡＣＮ 和２．５％ＴＦＡ 的抽提液
６０μＬ，振荡１０ｍｉｎ，将抽提液转至新ＥＰ管中，真
空干燥；加入３０％ＡＣＮ（含０．１％ＴＦＡ）的重溶液
重新溶解肽段．将肽段溶液点靶上机，当液滴挥发
至原体积的１／３时，加入含５ｍｇ·ｍＬ－１　ＨＣＣＡ（溶
于５０％ ＡＣＮ和０．１％ ＴＦＡ）的基质于样品上，待
完全干燥后将样品送入 Ｕｌｔｒａｆｌｅｘ　ＩＩＩ　ＴＯＦ／ＴＯＦ质
谱仪（Ｂｒｕｋｅｒ　Ｄａｌｔｏｎ，德国）进行质谱分析．相关参
数设置参考文献［７］．使用ｆｌｅｘＡｎａｌｙｓｉｓ（Ｂｒｕｋｅｒ
Ｄａｌｔｏｎ）过滤基线峰、识别信号峰，并采用ＢｉｏＴｏｏｌｓ
（Ｂｒｕｋｅｒ　Ｄａｌｔｏｎ）搜索 ＮＣＢＩ数据库，查找匹配蛋白
质，并查询相关功能，鉴定蛋白质种类，查询条件
参照文献［７］．检索后得分最高者为目标蛋白．
３　结　果
图１和２分别是西红花叶片对照组和铬处理组
的蛋白质图谱．铬处理和对照样品中蛋白质点数分
别为１　３８４和１　５８８个．当以变化超过１．５倍为基础
时，与对照组相比，铬处理组分别有９１和１０１个蛋
白点上调和下调表达．其中，通过 ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ－
ＴＯＦ－ＭＳ成功鉴定出９个下调表达和６个上调表
达的蛋白（见表１，表２，图１～３）．９个下调表达的蛋
白分别为细胞分裂循环蛋白４８（Ｄ１）、ＡＴＰ合成酶α
亚基（Ｄ２）、核酮糖二磷酸羧化酶长链（Ｄ３、Ｄ４）、未
知蛋白（Ｄ５）、核酮糖二磷酸羧化加氧酶（Ｄ６）、蛋白
酶体α亚基（Ｄ７）、铁蛋白（Ｄ８）和蛋白酶体β亚基
（Ｄ９）．与对照相比，这些蛋白的表达倍数分别为
－１．６４，－１．９９，－１．８７，－２．０４，－１０６，－１０６，
－３．４６，－１．５８和－１．６１．其中，有４个蛋白点（核酮
糖二磷酸羧化酶长链和铁蛋白）参与了植物的光合
作用．
２５７ 浙 江 大 学 学 报（理学版）　 第４３卷　
图１　对照条件下西红花叶片双向电泳图
Ｆｉｇ．１　Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ　２－ＤＥ　ｍａｐｓ　ｏｆ　ｓａｆｆｒｏｎ　ｌｅａｆ　ｐｒｏｔｅｉｎｓ
ｉｓｏｌａｔｅｄ　ｆｒｏｍ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
Ｔｏｔａｌ　ｐｒｏｔｅｉｎｓ　ｗｅｒｅ　ｅｘｔｒａｃｔｅｄ　ａｎｄ　ｓｅｐａｒａｔｅｄ　ｂｙ　２－ＤＥ．Ｉｎ　ＩＥＦ，
１００ｍｇ　ｐｒｏｔｅｉｎｓ　ｗｅｒｅ　ｌｏａｄｅｄ　ｏｎｔｏ　ｐＨ　４－７ＩＰＧ　ｓｔｒｉｐｓ（２４ｃｍ，
ｌｉｎｅａｒ）．ＳＤＳ－ＰＡＧＥ　ｗａｓ　ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ　ｗｉｔｈ　１２．５％ｇｅｌｓ．Ｔｈｅ
ｓｐｏｔｓ　ｗｅｒｅ　ｖｉｓｕａｌｉｚｅｄ　ｂｙ　ｓｉｌｖｅｒ　ｓｔａｉｎｉｎｇ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｙ
ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｓｐｏｔｓ　ａｒｅ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｂｙ　ｇｒｅｅｎ　ｓａｓｈｅｓ．
Ｓｉｘ　ｈｉｇｈｅｒ　ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ　ｓｐｏｔｓ（Ｕ）ａｎｄ　ｎｉｎｅ　ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ（Ｄ）
ｓｐｏｔｓ　ａｒｅ　ｓｈｏｗｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍａｐｓ．
图２　５０ｍｇ·ｋｇ－１铬胁迫下西红花叶片双向电泳图
Ｆｉｇ．２　Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ　２－ＤＥ　ｍａｐｓ　ｏｆ　ｓａｆｆｒｏｎ　ｌｅａｆ　ｐｒｏｔｅｉｎｓ
ｉｓｏｌａｔｅｄ　ｆｒｏｍ　５０ｍｇ·ｋｇ－１　Ｃｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
Ｔｏｔａｌ　ｐｒｏｔｅｉｎｓ　ｗｅｒｅ　ｅｘｔｒａｃｔｅｄ　ａｎｄ　ｓｅｐａｒａｔｅｄ　ｂｙ　２－ＤＥ．Ｉｎ　ＩＥＦ，
１００ｍｇ　ｐｒｏｔｅｉｎｓ　ｗｅｒｅ　ｌｏａｄｅｄ　ｏｎｔｏ　ｐＨ　４－７ＩＰＧ　ｓｔｒｉｐｓ（２４ｃｍ，
ｌｉｎｅａｒ）．ＳＤＳ－ＰＡＧＥ　ｗａｓ　ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ　ｗｉｔｈ　１２．５％ｇｅｌｓ．Ｔｈｅ
ｓｐｏｔｓ　ｗｅｒｅ　ｖｉｓｕａｌｉｚｅｄ　ｂｙ　ｓｉｌｖｅｒ　ｓｔａｉｎｉｎｇ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｙ
ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｓｐｏｔｓ　ａｒｅ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｂｙ　ｇｒｅｅｎ
ｓａｓｈｅｓ．Ｓｉｘ　ｈｉｇｈｅｒ　ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ　ｓｐｏｔｓ（Ｕ）ａｎｄ　ｎｉｎｅ
ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ（Ｄ）ｓｐｏｔｓ　ａｒｅ　ｓｈｏｗｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍａｐｓ．
表１　铬胁迫下西红花叶片表达下调的蛋白
Ｔａｂｌｅ　１　Ｐｒｏｔｅｉｎｓ　ｗｈｏｓｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ｄｏｗｎ－ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ　ｉｎ　ｌｅａｖｅｓ　ｏｆ　ｓａｆｆｒｏｎ　ｕｎｄｅｒ　Ｃｒ　ｓｔｒｅｓｓ
编号 蛋白名称 登录号 分子量／Ｄａ　 ｐＩ 变化倍数 得分 匹配率／％ 匹配肽段数
Ｄ１
细胞分裂循环蛋白４８
（Ａｌｌｉｕｍ　ｃｅｐａ）
Ｇ５ＥＩＱ１＿ＡＬＬＣＥ　 ９０　４０４　 ５．１１ －１．６４　 １５０　 １５　 １２
Ｄ２
ＡＴＰ合成酶α亚基
（Ａｌｓｔｒｏｅｍｅｒｉａ　ａｕｒｅａ）
Ｕ５ＫＣ９３＿ＡＬＳＡＵ　 ５５　５０９　 ５．２２ －１．９９　 ３０６　 ２４　 １１
Ｄ３
核酮糖二磷酸羧化酶长链
（Ｔｒｉｌｌｉｕｍ　ｃａｍｓｃｈａｔｃｅｎｓｅ）
Ｊ７ＦＲ４１＿９ＬＩＬＩ　 ４５　１６３　 ６．５２ －１．８７　 ９４　 １５　 ７
Ｄ４
核酮糖二磷酸羧化酶长链
（Ｇｏｒｇｏｎｉｄｉｕｍ　ｉｎｔｅｒｍｅｄｉｕｍ）
Ｂ５ＷＸ９３＿９ＡＲＡＥ　 ５１　８１４　 ６．０５ －２．０４　 ４４６　 ３１　 １７
Ｄ５
未知蛋白
（Ｍｕｓａ　ａｃｕｍｉｎａｔａ　ｓｕｂｓｐ．）
Ｍ０ＳＪ３３＿ＭＵＳＡＭ　 ３８　８４８　 ５．４７ －１０６　 ３７　 ８　 ４
Ｄ６
核酮糖二磷酸羧化加氧酶
（Ｏｒｙｚａ　ｓａｔｉｖａ　ｓｕｂｓｐ．ｊａｐｏｎｉｃａ）
Ｈ２ＫＷＪ８＿ＯＲＹＳＪ　 ３８　６９０　 ５．３６ －１０６　 ２６９　 ２１　 ８
Ｄ７
蛋白酶体α亚基
（Ｍｕｓａ　ａｃｕｍｉｎａｔａ　ｓｕｂｓｐ．ｍａｌａｃｃｅｎｓｉｓ）
Ｍ０ＲＪ２５＿ＭＵＳＡＭ　 ２７　４５１　 ５．７５ －３．４６　 ４２７　 ５８　 １５
Ｄ８
铁蛋白
（Ｌｙｃｏｒｉｓ　ａｕｒｅａ）
Ａ０ＦＨＢ８＿ＬＹＣＡＵ　 ２８　２０８　 ５．７５ －１．５８　 １０２　 ９　 ５
Ｄ９
蛋白酶体β亚基
（Ｍｕｓａ　ａｃｕｍｉｎａｔａ　ｓｕｂｓｐ．ｍａｌａｃｃｅｎｓｉｓ）
Ｍ０ＳＫＡ６＿ＭＵＳＡＭ　 ２３　１４８　 ５．２８ －１．６１　 １０４　 １５　 ４
３５７　第６期 饶君凤，等：铬胁迫对西红花叶片蛋白表达谱的影响
表２　铬胁迫下西红花叶片表达上调的蛋白
Ｔａｂｌｅ　２　Ｐｒｏｔｅｉｎｓ　ｗｈｏｓｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｌｅａｖｅｓ　ｏｆ　ｓａｆｆｒｏｎ　ｕｎｄｅｒ　Ｃｒ　ｓｔｒｅｓｓ
编号 蛋白名称 登录号 分子量／Ｄａ　 ｐＩ 变化倍数 得分 匹配率／％ 匹配肽段数
Ｕ１ 蔗糖合酶２（Ｔｕｌｉｐａｇｅｓｎｅｒｉａｎａ） ＳＵＳ２＿ＴＵＬＧＥ　 ９３　４７０　 ５．９４　 ３．６７　 ７６　 １０　 ８
Ｕ２ 真核起始因子４Ａ（Ｚｅａ　ｍａｙｓ） ＩＦ４Ａ＿ＭＡＩＺＥ　 ４６　８４９　 ５．３８　 １．５１　 ２１７　 ２２　 １２
Ｕ３
α－１，４－葡聚糖蛋白合成酶［ＵＤＰ－
ｆｏｒｍｉｎｇ］（Ｐｉｓｕｍ　ｓａｔｉｖｕｍ）
ＵＰＴＧ＿ＰＥＡ　 ４２　０５９　 ５．７３　 ２．４５　 １１０　 １７　 ６
Ｕ４
１－氨 基 环 丙 烷－１－羧 酸 氧 化 酶
（Ｐｅｒｓｅａ　ａｍｅｒｉｃａｎａ）
ＡＣＣＯ＿ＰＥＲＡＥ　 ３６　４５３　 ５．０８　 １０６　 ４２　 ４　 １
Ｕ５
异黄酮还原酶类似物ＩＲＬ（Ｚｅａ
ｍａｙｓ）
ＩＦＲＨ＿ＭＡＩＺＥ　 ３２　８３１　 ５．６９　 １．６５　 ８０　 ３　 １
Ｕ６ 未知蛋白（Ｍｕｓａ　ａｃｕｍｉｎａｔａ　ｓｕｂｓｐ） Ｍ０ＲＧＹ４＿ＭＵＳＡＭ　 ２１　６５７　 ６．４３　 ２．５５　 １５７　 １３　 ２
图３　５０ｍｇ·ｋｇ－１铬处理３０ｄ后西红花叶片差异蛋白的点图
Ｆｉｇ．３　Ｓｐｏｔ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ　ｐｒｏｔｅｉｎｓ　ｉｎ　ｌｅａｖｅｓ
ａｆｔｅｒ　５０ｍｇ·ｋｇ－１　Ｃｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｆｏｒ　３０ｄ
　　与对照组相比，铬处理后表达上调的蛋白分别
为蔗糖合酶（Ｕ１）、真核起始因子４Ａ（Ｕ２）、α－１，４－葡
聚糖蛋白合成酶（Ｕ３）、１－氨基环丙烷－１－羧酸氧化酶
（Ｕ４）、异黄酮还原酶类似物ＩＲＬ（Ｕ５）和未知蛋白
（Ｕ６）．与对照相比，上调表达的倍数分别为３．６７，
１．５１，２．４５，１０６，１．６５和２．５５．
４　讨　论
铬对植物的毒害作用已被广泛研究．铬不仅影
响植物许多重要的生理生化过程，而且会降低作物
的产量和品质［８－９］．本研究在９个下调表达的蛋白
中，发现有４个蛋白，核酮糖二磷酸羧化酶长链
（Ｄ３、Ｄ４）、核酮糖二磷酸羧化加氧酶（Ｄ６）和铁蛋白
（Ｄ８）参与了植物的光合作用．表明，铬毒害对西红
花的光合系统造成了损伤，进而有可能降低西红花
的产量（见图４）．而细胞分裂循环蛋白４８（Ｄ１）的下
调表达表明铬毒害抑制了西红花正常的细胞分裂．
图４　基于双向电泳分析的西红花铬解毒机
制及对光合作用的影响
Ｆｉｇ．４　Ｄｅｔｏｘｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｓａｆｆｒｏｎ　ｕｎｄｅｒ
Ｃｒ　ｓｔｒｅｓｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｃｒ　ｏｎ　ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ
ＡＣＣＯ—１－氨基环丙烷－１－羧酸氧化酶；Ｃｈｌ—叶绿体；Ｎ—细胞核
有研究发现，ＡＴＰａｓｅ与植物的重金属积累和耐性
密切相关．如 ＭＩＹＡＤＡＴＥ等［１０］发现了一种 Ｐ１Ｂ
型ＡＴＰ酶（ＯｓＨＭＡ３）通过介导镉向液泡的流出从
４５７ 浙 江 大 学 学 报（理学版）　 第４３卷　
而影响镉由地下部向地上部的转运．本研究中，ＡＴ－
Ｐａｓｅ的表达显著降低，表明铬毒害条件下，西红花
的解毒能力可能受到了抑制．此外，发现了２个蛋白
酶复合体，说明铬胁迫下西红花正常的蛋白质降解
受到了显著的抑制，从而使大量无用蛋白累积，对西
红花的正常生长造成了影响．
经过长期进化，植物具有一定的解毒机制．本研
究发现蔗糖合成酶２在铬胁迫后上调表达．李运合
等［１１］发现外源 ＮＯ通过促进蔗糖合成酶活性的提
高以增强玉米幼苗对盐胁迫的抗性．本文蔗糖合成
酶２的上调表达可能会提高西红花对铬胁迫的抗
性．１－氨基环丙烷－１－羧酸氧化酶（ＡＣＣＯ，Ｕ５）催化
乙烯合成路径的最后一步［１２］；乙烯信号转导途径在
植物抵抗非生物胁迫时具有重要作用．真核起始因
子的上调表达也将有助于西红花在铬胁迫下蛋白质
的正常翻译．因此，在以上差异蛋白的基础上，提出
了西红花铬解毒的调控示意图（见图４）．
此外，在上调和下调表达蛋白中也发现了功能
未知的蛋白．虽然目前功能未知，但这些蛋白可能在
西红花抵御铬毒害时发挥了非常重要的作用，未来
可做进一步鉴定．
参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：
［１］　ＺＡＹＥＤ　Ａ　Ｍ，ＴＥＲＲＹ　Ｎ．Ｃｈｒｏｍｉｕｍ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｎｖｉｒｏｎ－
ｍｅｎｔ：Ｆａｃｔｏｒｓ　ａｆｆｅｃｔｉｎｇ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ［Ｊ］．
Ｐｌａｎｔ　ａｎｄ　Ｓｏｉｌ，２００３，２４９：１３９－１５６．
［２］　刘婉，李泽琴．水中铬污染治理的研究进展［Ｊ］．广东微
量元素科学，２００８，１４：５－９．
ＬＩＵ　Ｗａｎ，ＬＩ　Ｚｅｑｉｎ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｇｏｖｅｒｎａｎｃｅ　ｏｆ
ｃｈｒｏｍｉｕｍ　ｐｏｌｕｔｉｏｎ　ｉｎ　ｗａｔｅｒ［Ｊ］．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｔｒａｃｅ　Ｅｌｅ－
ｍｅｎｔ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００８，１４：５－９．
［３］　ＰＡＮＤＡ　Ｓ　Ｋ，ＣＨＯＵＤＨＵＲＹ　Ｓ．Ｃｈｒｏｍｉｕｍ　ｓｔｒｅｓｓ　ｉｎ
ｐｌａｎｔｓ［Ｊ］．Ｂｒａｚｉｌｉａｎ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｌａｎｔ　Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，２００５，
１７：９５－１０２．
［４］　朱建华，王莉莉．不同价态铬的毒性及其对人类的影响
［Ｊ］．环境与开发，１９９７，１２：４６－４８．
ＺＨＵ　Ｊｉａｎｈｕａ，ＷＡＮＧ　Ｌｉｌｉ．Ｔｈｅ　ｔｏｘｉｃｉｔｙ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｖａｌｅｎｃｅ　ｃｈｒｏｍｉｕｍ　ａｎｄ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｈｕｍａｎ　ｂｏｄｙ［Ｊ］．Ｅｎｖｉ－
ｒｏｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ，１９９７，１２：４６－４８．
［５］　ＳＨＡＮＫＥＲ　Ａ　Ｋ，ＣＥＲＶＡＮＴＥＳ　Ｃ，ＬＯＺＡ－ＴＡＶＥＲＡ
Ｈ，ｅｔ　ａｌ．Ｃｈｒｏｍｉｕｍ　ｔｏｘｉｃｉｔｙ　ｉｎ　ｐｌａｎｔｓ［Ｊ］．Ｅｎｖｉｒｏｎ－
ｍｅｎｔ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００５，３１：７３９－７５３．
［６］　ＣＡＩ　Ｙ，ＣＡＯ　Ｆ，ＷＥＩ　Ｋ，ｅｔ　ａｌ．Ｇｅｎｏｔｙｐｉｃ　ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ
ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ　ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅ　ｏｎ　Ｃｄ－ｉｎｄｕｃｅｄ　ｃｈａｎｇｅｓ
ｉｎ　ｐｒｏｔｅｉｎｓ，ｕｌｔｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ　ｄｅｆｅｎｓｅ　ｅｎ－
ｚｙｍｅｓ　ｉｎ　ｒｉｃｅ　ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈａｚａｒｄｏｕｓ　Ｍａｔｅ－
ｒｉａｌｓ，２０１１，１９２：１０５６－１０６６．
［７］　吴德志．西藏野生大麦耐盐种质的发掘及其耐盐机制
研究［Ｄ］．杭州：浙江大学，２０１２．
ＷＵ　Ｄｅｚｈｉ．Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓａｌｔ－Ｔｏｌｅｒａｎｔ　Ｇｅｒｍｐｌａｓｍ
ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｉｎ　Ｔｉｂｅｔａｎ　Ｗｉｌｄ　Ｂａｒｌｅｙ［Ｄ］．Ｈａｎｇ－
ｚｈｏｕ：Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１２．
［８］　ＺＥＮＧ　Ｆ，ＱＩＵ　Ｂ　Ｙ，ＷＵ　Ｘ　Ｊ，ｅｔ　ａｌ．Ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅ－ｍｅ－
ｄｉａｔｅｄ　ａｌｅｖｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｈｒｏｍｉｕｍ　ｔｏｘｉｃｉｔｙ　ｉｎ　ｒｉｃｅ　ｐｌａｎｔｓ
［Ｊ］．Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｔｒａｃｅ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２０１２，１４８：
２５５－２６３．
［９］　ＣＡＯ　Ｆ，ＷＡＮＧ　Ｎ，ＺＨＡＮＧ　Ｍ，ｅｔ　ａｌ．Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ
ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ａｌｅｖｉａｔｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ＧＳＨ，Ｓｅ　ａｎｄ　Ｚｎ　ｕｎｄｅｒ
ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｄｍｉｕｍ　ａｎｄ　ｃｈｒｏｍｉｕｍ　ｉｎ
ｒｉｃｅ（Ｏｒｙｚａ　ｓａｔｉｖａ）［Ｊ］．Ｂｉｏｍｅｔａｌｓ，２０１３，２６：２９７－３０８．
［１０］　ＭＩＹＡＤＡＴＥ　Ｈ，ＡＤＡＣＨＩ　Ｓ，ＨＩＲＡＩＺＵＭＩ　Ａ，ｅｔ
ａｌ．ＯｓＨＭＡ３，ａ　Ｐ１Ｂ－ｔｙｐｅ　ｏｆ　ＡＴＰａｓｅ　ａｆｆｅｃｔｓ　ｒｏｏｔ－
ｔｏ－ｓｈｏｏｔ　ｃａｄｍｉｕｍ　ｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｒｉｃｅ　ｂｙ　ｍｅｄｉａｔｉｎｇ
ｅｆｆｌｕｘ　ｉｎｔｏ　ｖａｃｕｏｌｅｓ［Ｊ］．Ｎｅｗ　Ｐｈｙｔｏｌｏｇｉｓｔ，２０１１，１８９：
１９０－１９９．
［１１］　李运合，钱善勤，覃逸明．盐胁迫下外源ＮＯ对玉米幼
苗叶片蔗糖代谢的影响［Ｊ］．湖北农业科学，２０１０，４９
（７）：１５８９－１５９２．
ＬＩ　Ｙｕｎｈｅ，ＱＩＡＮ　Ｓｈａｎｑｉｎ，ＱＩＮ　Ｙｉｍｉｎｇ．Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ
ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ　ｎｉｔｒｉｃ　ｏｘｉｄｅ　ｏｎ　ｓｕｃｒｏｓｅ　ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ　ｏｆ　ｍａｉｚｅ
ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ　ｌｅａｖｅｓ　ｕｎｄｅｒ　ｓａｌｔ　ｓｔｒｅｓｓ［Ｊ］．Ｈｕｂｅｉ　Ａｇｒｉｃｕｌ－
ｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，２０１０，４９（７）：１５８９－１５９２．
［１２］　ＨＥＲＢＥＴＴＥ　Ｓ，ＴＡＣＯＮＮＡＴ　Ｌ，ＨＵＧＯＵＶＩＥＵＸ
Ｖ，ｅｔ　ａｌ．Ｇｅｎｏｍｅ－ｗｉｄｅ　ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅ　ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ
ｅａｒｌｙ　ｃａｄｍｉｕｍ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｏｆ　Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ　ｒｏｏｔｓ　ａｎｄ
ｓｈｏｏｔｓ［Ｊ］．Ｂｉｏｃｈｉｍｉｅ，２００６，８８：１７５１－１７６５．
５５７　第６期 饶君凤，等：铬胁迫对西红花叶片蛋白表达谱的影响