全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2010, 36(11): 2004−2010 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家高技术研究发展计划 (863)项目 (2006AA10Z184), 农业部转基因重大专项课题 (2009ZX08005-011B), 国家自然科学基金项目
(30660088)和新疆维吾尔自治区高技术研究发展计划项目(200611101)资助。
*
通讯作者(Corresponding author): 范玲, E-mail: fanling@ xaas.ac.cn
Received(收稿日期): 2010-02-02; Accepted(接受日期): 2010-06-29.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2010.02004
棉花纤维伸长期与次生壁增厚期蛋白质组比较
王 娟 倪志勇 吕 萌 李 波 范 玲*
新疆农业科学院核技术生物技术研究所, 新疆乌鲁木齐 830091
摘 要: 以陆地棉徐州 142为材料, 比较了 3种不同棉花纤维蛋白质提取方法; 利用双向电泳技术比较棉花纤维伸长
及初生壁形成期(10 DPA)和次生壁增厚期(25 DPA)蛋白质组的变化; 利用 PDQuest软件分析各个差异蛋白在 10 DPA
和 25 DPA棉花纤维中的相对表达量, 选取质量好、实验重复性高的蛋白质点 15个进行 MALDI-TOF MS鉴定; 根据
目的蛋白核苷酸序列设计特异引物, 对 5 种差异蛋白进行半定量 RT-PCR 分析。结果表明, 利用饱和酚-甲醇醋酸铵
法提取的棉花纤维蛋白, 其蛋白含量较高, 且 SDS-PAGE 电泳条带清晰; 进行 MALDI-TOF MS 鉴定的 15 个差异蛋
白, 于 NCBI上进行数据查询, 分别属于 F-box家族蛋白、肌动蛋白、β-微管蛋白、F1-ATP合成酶、ATP酶 β亚基、
膜联蛋白、磷酸甘油酸酯激酶 I、胞质苹果酸脱氢酶、S-腺苷-L-高半胱氨酸水解酶、谷氨酰胺合成酶、Cu-Zn 超氧
化物歧化酶、profilin、4-香豆酸辅酶 A 连接酶等。查询结果表明, 上述蛋白参与能量代谢、碳代谢、细胞周期调控
和发育等。
关键词: 棉花纤维; 次生壁; 蛋白质组; MALDI-TOF-MS
Comparison of Proteome in Cotton Fiber Cell between Elongation and Secon-
dary Wall Thickening Stages
WANG Juan, NI Zhi-Yong, LÜ Meng, LI Bo, and FAN Ling*
Institute of Nuclear and Biological Technologies, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091, China
Abstract: Three cotton fiber protein extraction methods were compared using Gossypium hirsutum, cv. Xuzhou 142.
Two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis was used to exhibit the protein profile differences between two stages of
cotton fiber cells developments. The two stages are cell elongating and synthesizing primary cell walls at 10 days postanthesis
(DPA), and the secondary cell wall thickening at 25 DPA. PDQuest8.0 software was used to analyze the relative abundance of
different proteins between 10 and 25 DPA cotton fibers. Fifteen of the proteins which had good quality and reproducibility were
identified by MALDI-TOF-MS. Gene specific PCR primers were designed according to the interest proteins nucleotide sequences.
Semiquantitative RT-PCR was used to detect the five different proteins. The results showed that, the phenol-methanol-ammonium
acetate extraction of cotton fiber proteins was the best method among three methods with an extract higher amount of protein
extracted and clean SDS-PAGE loading pattern. According to the NCBI database searching results, the differentially expressed
proteins were F-box family proteins, actin, β-tubulin, F1-ATP synthase subunit beta, annexin, cytosolic phosphoglycerate kinase 1,
cytosolic malate dehydrogenase, adenosylhomocysteinase, putative glutamine synthetase, ATPase subunit, profilin, copper/zinc
superoxide dismutase and putative 4-coumarate coA ligase. These proteins are involved in a wide range of physiological processes,
such as energy metabolism, carbohydrate metabolism, cell cycle control and development.
Keywords: Cotton fiber; Secondary wall; Proteome; MALDI-TOF-MS
蛋白质组研究是在大范围内获得总蛋白, 并在整体
水平上研究细胞内蛋白质的组成及其活动规律。近年来,
基于 2-DE-MS 的蛋白质组学技术日趋成熟, 关于植物蛋
白质组学的报道日益增多, 如拟南芥、苜蓿等蛋白质组特
征已逐步清晰[1-2]。
棉花纤维由胚珠外珠被的一部分单个表皮细胞发育
而成, 其形成和发育过程可以分为 4 个时期, 包括纤维原
始细胞分化和突起(即起始期, initiation), 伸长期(即初生
壁伸长期, elongation), 次生壁增厚(secondary wall thick-
ening)和脱水成熟(maturation)。每个时期各有其特定的内
第 11期 王 娟等: 棉花纤维伸长期与次生壁增厚期蛋白质组比较 2005


容和不同的特点, 分别决定着纤维的不同品质性状, 但相
邻时期之间没有截然区分的界线, 且有所重叠[3]。Graves
和 Stewart[4-5]最早利用双向电泳来研究棉花胚珠和纤维蛋
白质, 他们比较了–3、–2和 2 DPA胚珠 2-DE图谱的差异,
并根据这些图谱的差异确定–3 DPA是纤维起始发育的开
始。后来 Turley和 Ferguson[6]发现了 5个在离体产生纤维
的胚珠中特异表达的蛋白质。这些研究中的 2-DE分离效
果比较差, 蛋白质也没有被鉴定。Ferguson 等[7]又比较了
14 DPA 和 21 DPA 正常棉花纤维中的蛋白质 2-DE 图谱,
发现了 46 个差异表达的蛋白质点, 选择了其中 2 个蛋白
质点, 利用 Edam 方法从头测序。近年来, 我国棉花研究
者也利用双向电泳来研究蛋白质与棉花纤维发育的关系。
刘康 等[8]和徐子健等[9]对棉花纤维蛋白质的提取方法和
双向电泳条件等进行了初步探索和改良。Wu等[10]和 Yang
等[11]比较了 5~25 DPA棉花胚珠和纤维 2-DE图谱的差异。
通过 5个时期的动态变化, 可以更加清楚地认识棉纤维发
育过程中一些重要蛋白质的变化以及这些变化与纤维发
育的可能关系。
棉花是中国乃至全球最有经济价值的纤维作物, 因
此改善纤维的质量是十分必要的。棉花纤维发育是一个高
度程序化的调控过程 , 纤维细胞形态结构改变伴随着细
胞分化、膨胀和纤维素合成等多个生化过程, 发育的各个
时期都依赖一系列基因的协同表达[12]。在细胞延伸重叠
的 16~18 DPA期间, 次生壁开始进行沉积。从纤维细胞延
伸到次生壁增厚期间, 一些蛋白发生改变, 尤其是棉花纤
维次生壁增厚期间相关蛋白[13-14]。由于次生壁增厚阶段对
棉纤维的产量和品质影响最大 , 本试验利用双向电泳技
术比较了延伸期(10 DPA)和次生壁增厚期(25 DPA)棉花
纤维蛋白质组的变化, 并利用 MALDI-TOF MS鉴定了这
些变化的蛋白, 旨在为改良纤维品质提供候选目的蛋白,
为研究棉花纤维发育调控提供理论基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试品种为陆地棉品系徐州 142, 于 2009 年 4 月种
植于新疆农业科学院玛纳斯试验基地, 取 10 DPA 和 25
DPA棉铃, 剥除棉籽置–70℃冰箱备用。所用的 pH 4~7线
性 17 cm IPG干胶条、载体两性电解质、矿物油均购自美
国 Bio-Rad公司。其他试剂为国产分析纯。
1.2 棉花纤维蛋白的提取
利用 3 种方法提取棉花纤维总蛋白并对提取效果进
行比较。取 10 DPA和 25 DPA棉花纤维, 去除棉籽, 于液
氮中迅速研磨成细粉状, 参照改良 Savithiry 等[15]的饱和
酚-甲醇醋酸铵法、Cristina 等 [16]改良的 TCA-丙酮法和
Zhang 等 [17] Hepes 缓冲液法提取蛋白。真空干燥蛋白,
–70℃冰箱保存备用。
1.3 蛋白沉淀的溶解和浓度测定
称取沉淀, 以 1 mg蛋白加入 200 μL蛋白质裂解液[7
mol L–1尿素, 2 mol L–1硫脲, 4% (W/V) CHAPS, 30 mmol
L–1 Tris-HCl (pH 6.8)]的比例复溶蛋白, 室温漩涡 30 min,
溶液在 13 000 × g, 室温离心 10 mim, 上清液即为纤维蛋
白溶液。测定蛋白质浓度参考 Bradford[18]的方法。
1.4 第一向等电聚焦电泳
采用 Protean IEF cell等电聚焦系统(Bio-Rad)。参照
Bio-Rad 双向电泳实验指南, 取适量蛋白样品加裂解液至
总体积为 125 μL, 沿 IPG胶条槽缓慢均匀加入, 将 IPG胶
条胶面朝下覆盖在样品上 , 在胶面上加少许矿物油 , 置
Protean IEF Cell型电泳仪上, 20℃恒温下, 以 50 V主动水
化 12 h后, 按 250 V, 30 min; 500 V, 1 h; 1000 V, 30 min;
5 000 V, 1 h, 10 000 V, 5 h, 最后稳压在 10 000 V进行等电
聚焦, 总电压时间积为 60 000 Vh时结束电泳。第一向等
电聚焦结束后, 将 IPG胶条放于 2.5 mL胶条平衡缓冲液 I
[6 mol L–1尿素, 2% (W/V) SDS, 0.375 mol L–1 Tris-HCl (pH
8.8), 20% (V/V)甘油, 2% (W/V) DTT (现加), 痕量溴酚蓝]
中振荡平衡 15 min, 再转入 2.5 mL胶条平衡缓冲液 II [6
mol L–1尿素, 2% (W/V) SDS, 0.375 mol L–1 Tris-HCl (pH
8.8), 20% (V/V)甘油, 2.5% (W/V)碘乙酰胺(现加), 痕量溴
酚蓝]中振荡平衡 15 min。
1.5 第二向 SDS-PAGE电泳
使用 DYCZ-24EN(北京六一仪器厂)垂直电泳系统。
平衡完毕后将胶条转移到 12%SDS-PAGE凝胶上, 用琼脂
糖封胶, 以 120 V电压进行电泳, 待溴酚蓝移至凝胶底部
时停止电泳。采用改良的考马斯亮蓝染色法[19]进行凝胶
染色。
1.6 MALDI-TOF MS鉴定和数据库搜索
在 GS-800 Calibrated Densitometer 型光密度扫描仪
(Bio-Rad)上对脱色后的凝胶扫描照相; 用 PDQuest 8.0.1
软件(Bio-Rad)对图像进行分析。确定 10 DPA和 25 DPA
之间有差异的蛋白质斑点 , 从制备胶上切下有差异的蛋
白质点送北京蛋白质组研究中心进行质谱分析。
通过 MASCOT 软件, 在 NCBI 数据库进行查询。为
了确保蛋白质鉴定的可靠性 , 每个被鉴定的蛋白序列覆
盖率至少达 15%以上, 最少肽数目为 5个, 肽质量数误差
为±1 Da, 未水解的酶切位点数为 1。
1.7 RNA的提取与 cDNA第一链的合成
利用改进的热硼酸/蛋白酶 K法[20]提取 10 DPA和 25
DPA棉花纤维的总 RNA。
利用AMV反转录酶(TaKaRa)反转录合成 cDNA第一
链。RT-PCR的 20 μL体系中以 RNA 1 μg为模板, DEPC
水 6.5 μL、Olig(dT)15 1 μL, 75 5 min, ℃ 冰上放置 5 min,
RNase inhibitor 0.5 μL、5×AMV buffer 4 μL、dNTP (10
mmol L–1) 2 μL和 AMV (100 U μL–1) 1 μL, 25 10 min, ℃
42℃温育 90 min, 95℃变性 5 min, 冰上 5 min。
1.8 半定量 RT-PCR
利用半定量 RT-PCR方法, 以 10 DPA和 25 DPA棉
花纤维反转录产物为模板 , 检测 GhMDH、GhSAM、
2006 作 物 学 报 第 36卷

GhPGK1、GhCSD和 GhFB在 10 DPA和 25 DPA棉花纤
维中的表达情况。根据 Mascot 搜索结果 , 利用
DNAMAN6.0 软件根据目的蛋白的核苷酸序列进行引物
设计(表 1)。以 ubiquitin (GenBank登录号为 AY18997)作
为内标基因, 扩增引物为 Ubi-F 和 Ubi-R。ubiquitin 与目
的基因同机分管扩增。20 μL体系中含 cDNA (20 ng μL–1)
1 μL, 2×Mix 10 μL, 引物(25 μmol L–1) 0.5 μL, ddH2O 8
μL。扩增程序为：94℃预变性 4 min; 94℃变性 30 s, 60℃
(ubiquitin)复性 45 s, 72℃延伸 1 min, 共 28个循环; 72℃
延伸 10 min。PCR产物置 1%琼脂糖电泳, 用紫外凝胶成
像仪(Bio-Rad)观察结果。试验重复 3次。
2 结果与分析
2.1 棉花纤维总蛋白的 SDS-PAGE
利用 3种不同的方法提取棉花纤维蛋白(图 1-A)。由
图可以看出利用饱和酚-甲醇醋酸铵法所提取的蛋白含量
丰富且条带清晰(泳道 1~3); 改良的TCA-丙酮法所提取的
低丰度蛋白含量较少(泳道 4~6); 而利用 Hepes 缓冲液法
所提取的蛋白含量少, 且条带不清(泳道 7~9)。图 1-B 为
饱和酚-甲醇醋酸铵法提取的棉花纤维总蛋白(泳道 1~4和
5~8分别为 10 DPA和 25 DPA棉花纤维总蛋白)。比较后
认为饱和酚-甲醇醋酸铵法是较理想的方法。
2.2 伸长期和次生壁增厚期棉花纤维蛋白质组学的变化
利用双向电泳技术, 对 10 DPA (延伸期)和 25 DPA
(次生壁增厚期)棉花纤维总蛋白进行比较分析。2-D 胶上
单个蛋白质点的量被定义为构成这个点的所有像素强度
值的总和, 为了准确地反映蛋白质点量的变化, 每个点的
量均以相对量, 即一个蛋白质点的量占该胶内所有蛋白
质点总量的比[21]。利用 PDQuest 软件分析各个蛋白质点
相对量在 10 DPA和 25 DPA棉花纤维中的差异表达, 选取

表 1 主要引物信息
Table 1 Main primers information
基因
Gene
引物
Primer
引物序列
Primer sequence
退火温度
Tm (℃)
F AAGACCTACACCAAGCCCAAGA UBIQUITIN
R CTCTTTCCTCAGCCTCTGAACCT
65.0
F CTCGTTACTGGAGCTGCAGGAC GhMAL
R AACTTGGACATTTAGTTTCTCTGAGATTTG
61.3
F AGATTGGTAGGTGTTTCTGAAGAAACT GhADE
R GCCGGCAATCATCACATCAGT
61.6
F CGATCTGAACGTTCCATTGGAT GhPK1
R CCTAGAACCACCGACAATTGC
59.8
F GTGAAAGCAGTGGCTGTCCTTAG GhSOD
R CAAGCTACTCTACCACCAGCATTT
59.0
F ACCCTCTCTTTCCTTCGTTATTTC GhFBOX
R GATCAAAGAGTAACAGATATAGTGTTCAC
55.3



图 1 棉花纤维总蛋白的 SDS-PAGE分析
Fig. 1 SDS-PAGE analysis of cotton fibre protein extracted by different methods
A: 3种方法提取的棉花纤维总蛋白; B: 酚提取法提取的 10 DPA和 25 DPA棉花纤维总蛋白。
A: total cotton fiber protein extracted by three different methods; B: extraction of cotton fiber protein at 10 and 25 DPA extracred by phe-
nol-methanol-ammonium acetate.
第 11期 王 娟等: 棉花纤维伸长期与次生壁增厚期蛋白质组比较 2007


质量好、重复性高的蛋白质点 15 个进行 MALDI-TOF MS
分析。根据 PDQuest软件分析, 特异表达蛋白包括斑点 1、
2、3、8 和 13、14、15; 上调表达蛋白为斑点 4、9、11
和 12; 下调表达蛋白为斑点 5、6和 7 (图 2和图 3)。
2.3 差异蛋白的 MALDI-TOF MS分析及数据库分析
将 MADLI-TOF MS 分析得到的肽质量指纹图数据,
用Mascot搜索NCBI库, 初步鉴定出 15种蛋白(表 2和图 4)。
2.4 部分蛋白的基因表达分析
利用半定量 RT-PCR 法分析了 5 种蛋白基因在 10
DPA和 25 DPA的表达情况。S-腺苷-L-高半胱氨酸水解酶
基因(GhSAM)、胞质磷酸甘油酸酯激酶 I 基因(GhPGK1)
以及 F-box基因(GhFB)在 10 DPA棉花纤维中表达量相对
较高; Cu-Zn超氧化物歧化酶基因(GhCSD)在 25 DPA棉花
纤维中表达量相对较高; 胞质苹果酸脱氢酶基因(GhMDH)
在 10 DPA和 25 DPA棉花纤维中表达量基本相同(图 5)。
3 讨论
由于棉花纤维中蛋白含量较少 , 细胞壁不易破碎 ,
且纤维中含有大量纤维素、多酚、多糖及其他次生代谢产
物, 这些物质会严重干扰电泳的结果[22]。在制备蛋白样品
时, 应尽可能除掉这些干扰物质。因此选择合适的棉花纤
维蛋白提取方法是双向电泳成败和优劣的关键因素。在已
发表的提取植物蛋白的方法中, 饱和酚-甲醇醋酸铵法是
一种有效提取含有大量干扰物质的方法[16,23]。
生物体内蛋白质的存在是一个动态的过程, 具有明
显的时空性和可调节性。植物在不同的发育阶段内所表达



图 2 不同发育阶段棉花纤维蛋白质组变化
Fig. 2 Changes of proteome during different cotton fiber cell development stages
A: 开花 10 d后棉纤维蛋白; B: 开花 25 d后棉纤维蛋白。
A: cotton fiber proteins at 10 DPA; B: cotton fiber proteins at 25 DPA.



图 3 15种差异蛋白相对丰度的直方图
Fig. 3 Histograms of the relative abundance for 15 differentially expressed proteins

2008 作 物 学 报 第 36卷

表 2 差异蛋白的质谱鉴定
Table 2 Identification of different proteins in cotton fiber at 10 DPA and 25 DPA using MALDI-TOF MS
斑点号
Code of
spot
蛋白质名称
Protein name
NCBI登录号
NCBI acc.
number
分子量
Mass
(D)
pI
肽段匹配数
Peptides
count
蛋白质分值
Protein score
物种
Species
1 F-box family protein gi|30692594 27420.3 7.98 10 55 Arabidopsis thaliana
2 Actin gi|32186916 41700.9 5.31 11 148 Gossypium hirsutum
3 Beta-2-tubulin chain gi|8928411 49539.5 4.76 8 67 Daucus carota
4 F1-ATP synthase subunit beta gi|4388533 49104.6 5.25 18 592 Sorghum bicolor
5 Adenosylhomocysteinase gi|21553795 53368.1 5.66 12 157 Arabidopsis thaliana
6 Putative glutamine synthetase gi|28393681 38628.3 5.59 10 133 Arabidopsis thaliana
7 Cytosolic phosphoglycerate kinase 1 gi|3738259 42642.6 5.70 12 286 Populus nigra
8 Annexin gi|1429207 35757.2 5.19 11 62 Arabidopsis thaliana
9 Beta-Tubulin gi|303842 49819.7 4.77 17 439 Oryza sativa japonica group
10 ATPase subunit gi|11263 54963.6 5.69 23 308 Beta vulgaris subsp. vulgaris
11 Actin gi|32186906 41684.9 5.31 22 520 Gossypium hirsutum
12 Cytosolic Malate dehydrogenase gi|21593565 35639.4 7.00 7 119 Arabidopsis thaliana
13 Putative 4-coumarate coA ligase gi|41060237 21757.5 5.64 8 57 Lolium multiflorum
14 Copper/zinc superoxide dismutase gi|19172405 15263.4 5.61 5 151 Sandersonia aurantiaca
15 Profilin gi|30841324 14753.3 5.38 6 74 Gossypium hirsutum



图 4 Spot 14 Mascot 搜索结果
Fig. 4 Mascot research result of spot 14

的蛋白质不完全一致 , 棉花纤维细胞发育不同阶段中所
涉及的蛋白质也存在动态变化 , 运用蛋白质组学对 10
DPA和 25 DPA棉花纤维细胞表达的蛋白质进行差异比较,
对了解棉花纤维次生壁增厚的机制具有重要作用。本研究
中, 利用质谱技术, 鉴定了棉花纤维中发生变化的 15 种
蛋白质, 并利用 PDQuest软件进行相对丰度分析。结果表
明, 蛋白质组的变化可能与棉花纤维次生壁发育相关。
F-box family蛋白是一类广泛存在于真核生物中, 含
有 F-box 结构域的蛋白家族 , 在泛素 -蛋白酶体途径
(ubiquitin-proteasome pathway, UPP)中因特异识别底物蛋
白而参与细胞周期调控、转录调控、细胞凋亡、细胞信号
转导等生命活动[24]。另外, F-box 家族蛋白还通过其他作
用方式参与体内众多生化过程[25]。于海川等[26]利用电子
克隆和 RT-PCR技术, 从棉花中克隆了 2 个 F-box 蛋白基
因, 其在棉花纤维起始和伸长时期有优势表达。本研究中
斑点 1被鉴定为 F-box家族蛋白, 且在 25 DPA棉花纤维
中特异表达。因此, 推测 F-box family蛋白可能与棉花纤
维次生壁发育相关。
细胞骨架是细胞的内部支撑, 对细胞的形态建成有
重要的影响。在植物细胞中主要包括微丝和微管。肌动蛋
白(Actin)是真核生物细胞中普遍存在的一种重要的蛋白
质, 构成细胞骨架中的微丝系统。在棉花纤维中, Li等[27]
第 11期 王 娟等: 棉花纤维伸长期与次生壁增厚期蛋白质组比较 2009




图 5 5种蛋白的基因在 10 DPA和 25 DPA棉花纤维中的表达比较
Fig. 5 Comparion of expression profiles of five selected genes
in cotton fibers at 10 and 25 DPA

通过筛选 cDNA 文库得到 15 个肌动蛋白的 cDNA 序列,
其中 GhACT1在纤维中特异表达。范小平等[28] 通过 RNA
干扰, 降低棉花纤维细胞中肌动蛋白基因 GhACT1 的表达,
可使棉纤维中肌动蛋白减少, 细胞骨架组装受影响, 从而
影响纤维细胞的伸长[27]。棉花中 GhPFN1 基因在纤维细
胞的快速延伸阶段表达量最高 , 在裂殖酵母细胞中过量
表达该基因导致细胞长度和形态发生显著变化 , 暗示
GhPFN1基因可能在纤维细胞的极性延伸中具有功能[29]。
微管蛋白基因 GhTUB1 对棉纤维细胞的伸长也起了重要
的作用[30]。在次生壁增厚期, 周质微管沿纤维长轴螺旋排
列, 纤维素微纤丝聚合成束, 以螺旋方式沉积 [31]。可见,
周质微管的排列方向对纤维伸长及次生壁增厚有重要意
义。Dixon 等[14]利用双向凝胶电泳免疫印迹方法, 发现 2
种 β-微管蛋白在 10~20 DPA棉纤维细胞中含量最高。Yang
等[11]利用双向电泳和 RT-PCR方法, 发现 β-微管蛋白在棉
花纤维次生壁合成期开始表达, 而在延伸初期不表达。本
研究中, β-微管蛋白在 25 DPA 棉花纤维中特异表达, 这
与众多学者的研究结果一致, 可见 β-微管蛋白在棉花纤
维次生壁发育阶段具有重要的意义。膜联蛋白(annexin)
是一类依赖 Ca2+的磷脂膜结合蛋白超家族, 是构成细胞
骨架的基本蛋白, Andrawis等[32]从棉纤维 cDNA文库中分
离出两个膜联蛋白基因 GhAnn1 和 GhAnn2, 这两个基因
均在纤维细胞伸长期高量表达 , 进入次生壁合成阶段后
表达量逐步下降。Shin 等[33]也分离到一个同样在棉纤维
伸长前期高表达的膜联蛋白基因。
胞质苹果酸脱氢酶是苹果酸代谢过程中的关键酶 ,
而苹果酸在棉花纤维发育过程中起着重要的作用。Dhindsa
等[34]和 Basra 等[35]研究表明在棉花纤维延伸初期苹果酸
含量显著提升, 在次生壁合成初期开始减少。而 Wafler
等 [36]则认为 , 从棉花纤维延伸到次生壁合成过程中 , 苹
果酸脱氢酶的活性是逐渐增加的。
在纤维延伸阶段, 胞质磷酸甘油酸酯激酶 I是碳代谢
过程的关键酶之一, 为纤维的延伸提供能量[16]; ATP合成
酶参与氧化磷酸化与光合磷酸化的反应 , 催化合成生物
体的能量; ATPase可催化ATP水解, 同时释放生物能, 是
一种物质主动运输泵。它参与各种组织器官的运动、物质
运输、细胞内物质代谢和能量的储存与释放等过程。S-
腺苷-L-高半胱氨酸水解酶是生物体内广泛存在的, 调节
细胞内甲基反应的关键酶。佘义斌等 [37]研究发现, S-腺
苷-L-高半胱氨酸水解酶基因随着纤维伸长的发育进程 ,
表达量逐渐减弱。本研究中, S-腺苷-L-高半胱氨酸水解酶
表达量随纤维发育而逐渐增加 , 由于不同的研究方法存
在一定的差异 , 因此还需进一步研究其与棉花纤维发育
之间的关系。
半定量 RT-PCR 结果显示 S-腺苷-L-高半胱氨酸水解
酶基因(GhSAM)、胞质磷酸甘油酸酯激酶 I基因(GhPGK1)
以及 F-box基因(GhFB)在 10 DPA棉花纤维中表达量相对
较高; Cu-Zn超氧化物歧化酶基因(GhCSD)在 25 DPA棉花
纤维中表达量相对较高; 胞质苹果酸脱氢酶基因(GhMDH)
在 10 DPA和 25 DPA棉花纤维中表达量基本相同。这些
与蛋白质水平上结果不一致, 是由于蛋白质水平与 mRNA
丰度的相关性极小 , 细胞的蛋白质水平很大程度上取决
于翻译后水平上的调控[38]。
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